🔍 Поиск готовых работ

🔍 Поиск работ

Управление квадрокоптером в аварийных ситуациях

Работа №128236

Тип работы

Бакалаврская работа

Предмет

информатика

Объем работы66
Год сдачи2021
Стоимость4330 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
137
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 4
Постановка задачи 5
Обзор литературы 6
Глава 1. Моделирование квадрокоптера как динамического объекта 8
1.1 Математическая модель 8
1.2 Выбор параметров системы на основе реальной
конфигурации устройства 12
Глава 2. Возможные управления квадрокоптером в аварийных ситуациях 14
2.1 Определение аварийной ситуации. Спасательный алгоритм . . 14
2.2 Определение возможных управлений квадрокоптером 15
2.3 Алгоритм воздействия ПИД-контроллера на квадрокоптер . . 16
2.4 Метод оценки расстояния посадки квадрокоптера 18
Глава 3. Численные эксперименты 20
3.1 Моделирование аварийных ситуаций 21
3.1.1 Авария при горизонтальном движении 21
3.1.2 Авария при вертикальном перемещении 23
3.2 Моделирование аварийных ситуаций с использованием
спасательного алгоритма 26
3.2.1 Моделирование аварийных движений квадрокоптера
с алгоритмом «ручной» посадки 26
3.2.2 Моделирование аварийных движений квадрокоптера
с использованием ПИД контроллера 29
3.3 Эксперименты по оценке расстояния приземления БПЛА в
аварийной ситуации 32
3.4 Выводы из результатов моделирования 37
Выводы 38
Заключение 39
Список литературы 40
Приложение А. Структура математической модели в Simulink (MATLAB) 44
А.1 Структура блока Angle Velocities 44
А.2 Структура блока Model 48
Приложение Б. Моделирование аварийных ситуаций и случаев с внедрением методологии безопасной посадки ... 53
Б.1 Скрипт запуска симуляции с последующим построением графиков аварии 53
Б.2 Скрипт запуска симуляции аварии с ручной посадкой с последующим построением графиков 54
Б.3 Скрипт запуска симуляции с отказоустойчивым алгоритмом с внедрением ПИД регуляторов и построения графиков .... 55
Б.4 Вспомогательная функция вывода графиков print_Figmod ... 56
Б.5 Скрипт для построения множества траекторий перемещения аппарата при разных Q|m 61
Б.6 Скрипт для по строения множества траекторий перемещения аппарата при разных Q|m, treacuon 65

Прогресс не стоит на месте. На протяжении десятилетий задача управления беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) становится более актуальной. С помощью дронов вертолетного типа люди решают множество задач в различных сферах деятельности. С годами список возможных применений увеличивается. Высокие полетные характеристики при относительно малой сложности изготовления и зачастую невысокой стоимости лишь усилили популярность БПЛА. В этой связи последние 10 лет данные устройства стали широко использоваться как в промышленных целях, так и простыми обывателями.
Однако конструкция БПЛА, основывающаяся на нескольких тяговых двигателях, предполагает ряд значительных требований к осуществлению работы системы управления в рамках удовлетворения необходимости постоянной стабилизации аппарата в пространстве. В связи с этим ведется разработка как методов общего назначения (перемещения БПЛА в пространстве), так и вспомогательных алгоритмов (стабилизация, управление в аварийных ситуациях).
В настоящей работе рассматривается вопрос моделирования перемещений квадрокоптера для последующего построения такой системы управления, которая позволяла бы минимизировать вероятность негативных исходов в случае серьезных неисправностей. Естественно полагать, что такая (отказоустойчивая) система управления может работать только на аппаратах конструктивно допускающих работу в определённом (аварийном) режиме, при котором нарушена штатная работа некоторых подсистем аппарата.
Основные результаты докладывались и обсуждались на конференциях «Процессы управления и устойчивость» (2019 и 2021 гг.) [1], «13 th International Symposium on Intelligent Distributed Computing (IDC)» (2019 год) [2]; опубликованы в журнале «Journal of Wireless Mobile Networks, Ubiquitous Computing, and Dependable Applications (JoWUA)» (Том 11, №2) [3].


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

Основные результаты работы заключаются в следующем:
1. Описана математическая модель квадрокоптера и определены параметры, соответствующие реальной конфигурации аппарата (п. 1.1 и 1.2);
2. С точки зрения математической модели определены аварийная ситуация, спасательная методология и метод оценки ожидаемой области падения (приземления) квадрокоптера с учётом определения возможных перемещений аппарата (п. 2.1 — 2.4);
3. Проведено численное моделирования различных аварийных ситуаций (п. 3.1);
4. Осуществлено внедрение методологии спасательного приземления в математическую модель квадрокоптера (п. 3.2);
5. Поставлены эксперименты, демонстрирующие возможности подхода к оценке ожидаемой области падения (п. 3.3);
6. Осуществлён анализ полученных результатов (п. 3.4);
7. Для реализации поставленных целей и задач было разработано ПО на основе программного пакета MATLAB R2019b с дополнением Simulink v.10.0 (см. приложения А и Б).
Основные результаты докладывались и обсуждались на конференциях «Процессы управления и устойчивость» (2019 и 2021 гг.) [1], «13 th International Symposium on Intelligent Distributed Computing (IDC)» (2019 год) [2]; опубликованы в журнале «Journal of Wireless Mobile Networks, Ubiquitous Computing, and Dependable Applications (JoWUA)» (Том 11, №2) [3].



1. Жолобов Е. В., Баранов О. В. Моделирование и анализ аварийных движений квадрокоптера // Процессы управления и устойчивость. —
2019. — Т. 6, № 1. — С. 213-217.
2. Baranov O. V., Smirnov N. V., Smirnova T. E., Zholobov Ye. V. Design ofFail-Safe Quadrocopter Configuration // Intelligent Distributed Computing XIII (IDC 2019) / Ed. by Igor Kotenko, Vasily Desnitsky, Costin Badica, Didier El Baz, Mirjana Ivanovic. — Studies in Computational Intelligence. — Germany: Springer Nature, 2020. — jan. — P. 13-22. DOI:10.1007/978-3-030-32258-8_2.
3. Baranov O. V., Smirnov N. V., Smirnova T. E., Zholobov Ye. V. Design of aquadrocopter with PID-controlled fail-safe algorithm //Journal of WirelessMobile Networks, Ubiquitous Computing, and Dependable Applications. —
2020. —jul. — Vol. 11, no. 2.-P. 23-33. DOI: 10.22667/JOWUA.2020.06.30.023.
4. 16 способов применения квадрокоптеров: спасение жизни, времени и денег [Электронный ресурс].— URL: https://www.moyo.ua/news/16_unikalnyh_sposobov_primeneniya_kvadrokopterov.html (дата обращения: 29.03.2021).
5. Заказать съемку с квадрокоптера - цены на услуги [Электронный ресурс]. — URL: https://4vision.ru/aerosemka.html (дата обращения: 07.04.2021).
6. Сферы применения дронов, квадрокоптеров, БПЛА, готовые решения [Электронный ресурс]. — URL: https://brlab.ru/scopes/ (дата обращения: 01.04.2021).
7. Доставка дронами: кто будет первым? [Электронный ресурс]. — URL: https://dronomania.ru/faq/dostavka-dronami-kto-budet-pervym.html (дата об-ращения: 01.04.2021).
8. Как дроны и нейросети ищут пропавших людей? И насколько они реально эффективны? [Электронный ресурс]. — URL: https://tass.ru/obschestvo/6757981 (дата обращения: 14.01.2021).
9. «Укроборонпро» представил первый отечественный разведывательный квадрокоптер для военных «Берегиня» [Электронный ресурс]. — URL: https://itc.ua/news/ukroboronprom-predstavil-pervyj-otechestvennyj-razvedyvatelnyj-kvadrokopter-dlya-voennyh-bereginya-video/ (дата обращения: 14.01.2021).
10. В Китае начали использовать дроны с огнеметами [Электронный ресурс]. — URL: https://www.ixbt.com/news/2017/02/21/v-kitae-nachali-ispolzovat-drony-s-ognemetami-.html (дата обращения: 15.01.2021).
11. Bresciani T. Modeling, identification and control of a quadrotor helicopter : Master’s thesis / T. Bresciani ; Lund University. — Sweden, Lund, 2008. — 184 pp.
12. Verdan Sikiric. Control of Quadrocopter : Master’s thesis / Sikiric Verdan ; School of Computer Science and Communication. — Stockholm, Sweden, 2008. — 88 pp.
13. Weibel Roland E., Hansman John R. Safety consideration for operation of unmanned aerial vehicles in the national airspace system : Ph. D. thesis / Roland E. Weibel, John R. Hansman ; Massachusetts Institute of Technol¬ogy. — USA, 2005. — march.
14. Tsach S., Penn D., Levy A. Advanced technologies and approaches for next generation uavs // International congress of aeronautical sciences. — 2002.
15. Allison Sam, Bai he, Jayaraman Balaji. Wind estimation using quadcoptermotion: A machine learning approach //Aerospace Science and Tech¬nology.- 2020.-03.- Vol. 98.- P. 105699. DOI: 10.1016/j.ast.2020.105699.
16. Radiansyah S, Kusrini Mirza, Prasetyo Lilik. Quadcopter applications forwildlife monitoring // IOP Conference Series: Earth and EnvironmentalScience.-2017.-01,-Vol. 54.-P. 012066. DOI: 10.1088/1755-1315/54/1/012066.
17. Альсевич В. В., Габасов Р., Глушенков В. С. Оптимизация линейных экономических моделей: статические задачи. — Минск : Изд-во БГУ, 2000.-211 с.
18. Скляров А. А., Скляров С. А. Синергетический подход к управлению беспилотным летательным аппаратом в среде с внешними возмущениями // Изв. Южн. фед. ун-та. Технические науки. — 2012.— № 8.— С. 159-170.
19. Ефимов B. Программируем квадрокоптер на Arduino (ч. 1) [Электронный ресурс].— URL: http://habrahabr.ru/post/227425/ (дата обращения: 16.02.2021).
20. Жмудь В. А., Заворин А. Н., Ядрышников О. Д. Неаналитические методы расчета ПИД-регуляторов : учебное пособие. — Изд-во НГТУ, 2013. — 39 с.
21. Зубов В. И. Лекции по теории управления. — М. : Наука, 1975. — 496 с.
22. Баранов О. В. Управление квадрокоптером в аварийных режимах функционирования // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления. — 2016. — С. 69-79.
23. Купить комнатный квадрокоптер - Quadrone.ru[Электронный ресурс]. — URL: https://quadrone.ru/komnatnye/ (дата обращения: 18.04.2021).
24. Квадрокоптеры с большой грузоподъемностью - характеристики, особенности и устройство | digbox.ru[Электронный ресурс].— URL: https://digbox.ru/reviews/s-bolshoy-gruzopodemnosty/ (дата обращения: 18.04.2021).
25. Корченко А. Г., Ильяш О. С. Обобщённая классификация беспилотных летательных аппаратов // Збiрник наукових праць Харювського нацюнального ушверситету Повггряних Сил. — 2012.— Т. 4, № 33.— С. 27-36.
26. Попков А. С., Баранов О. В. Об оптимальном управлении вращательным движением вала электродвигателя // Процессы управления и устойчивость. — 2014. — Т. 1, № 17. — С. 31-36.
27. EHang запускает новое решение для тушения пожаров в небоскрёбах [Электронный ресурс]. — URL: https://dronomania.ru/news/ehang-zapuskaet-novoe-reshenie-dlya-tusheniya-pozharov-v-neboskryobah.html (дата обращения: 14.04.2021).


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.