Разработка автопилота для легких летательных аппаратов в гражданской авиации

ВВЕДЕНИЕ 6
1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Исследование задач выполняемых задач БПЛА 8
1.2 БПЛА как объект управления 11
1.3 Анализ аппаратной части части БПЛА 12
1.4 Требования к имитационной модели БПЛА 14
Выводы по главе один 14
2 АНАЛИЗ ПОЛНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ БПЛА
2.1 Анализ выбранного БПЛА 16
2.2 Описание математической модели движения в пространстве 17
2.3 Анализ системы координат 19
2.4 Анализ потребных моментов и методы их определения 21
Выводы по главе два 24
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ В ПРОГРАМНОМ ПАКЕТЕ MATLAB/SIMULINK
3.1 Построение траектории полета в программном пакете 25
3.2 Получение упрощенной системы уравнений движения ЛА 30
3.3 Расчет моментов и их стабилизация 32
Выводы по главе три 36
4 РЕЖИМ “ЗАВИСАНИЕ”
4.1 Автопилот в режиме зависания назначение и описание 37
4.2 ПИД регулятор 39
4.3 Коэффициенты ПИД- регулятора и их расчет 40
4.4 Углы тангажа, крена и рыскания и управление ими 43
Выводы по главе четыре 48
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 49
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 50
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Листинг программы управления 53

Купить

В гражданском секторе большую популярность на сегодняшний день получили беспилотные летательные аппараты (БПЛА), т.к. они решают широкий круг задач. Когда нет возможности использовать обычные самолеты, а именно если появляется риск или слишком дорого, в такой обстановку лучше применять БПЛА. Пилотируемые самолеты за частую по многим параметрам проигрывают БПЛА, если их сравнивать в области задач без воздействия оператора или пилота, не говоря уже о стоимости.
Приведем различные задачи, которые может выполнять с простой и легкостью БПЛА для гражданского сектора:
• днем и ночью проводить мониторинги земли и объектов;
• геологические и разведочные работы;
• проводить поисковые операции;
• аэро и фотосьемка различной территории;
• быть разносчиком радиосигналов и ретрансляторов;
• становление имитационным химическим заводом для почвы и переработки различного растения и т.д.
При осуществлении пилотирования БПЛА пультами, у которых идет действие по радиоканалам, все это управляется дистанционно при помощи пульта управления вручную. На данный момент при своем существовании основная масса БПЛА пилотируется таким способом. Существует погрешность ошибок при таком управлении оператора, он может выйти из зоны управления или вообще из строя. Так что самолет, имеющий автоматическую систему управления, решает определенные задачи, которые не по силам решить другим аппаратам.
Все обычные и привычные самолеты, какие мы видели в основном, делают свой старт и взлетают плавно с ускорением, необходим БПЛА, который делает свой старт вертикально, такая компоновка ЛА позволит решать задачу более оперативно, уменьшив тем самым необходимое пространство для взлёта и снизит риск встречи с другими объектами на этапе выхода на заданную траекторию.
Необходим БПЛА может быть установлен на специальной платформе, капоте машины, любой поверхности, на которой он может встать всеми своими четырьмя опорами, в таком случае взлет происходит вертикально, также, как и посадка, на все 4 опоры, когда происходит, отрыв от поверхности взлета, скорость находится в нуле. Подниматься БПЛА помогает, находящийся на фюзеляже электродвигатель.
В процессе эксплуатации БПЛА, управление осуществляется в основном в полуавтоматическом и автоматическом режиме. На базе изученных подходов был разработан метод управления беспилотным летательным аппаратом с вертикальным взлетом. Приобретенный метод дает возможность лететь по установленной траектории с высочайшей степенью точности. Необходим БПЛА, который также мог осуществлять посадку вертикально, без использования сторонних систем спасения, таких, например, как парашют или посадка на заменяемое шасси. В случае если ЛА необходимо приземлить в условиях повышенной опасности, например, в условиях городской среды или в лесной зоне, где ему могут помешать ветки деревьев, поток воды, или любое другое влияние внешней среды может привести значительную поломку. В таких случаях посадка ЛА происходит с применением системы дистанционного пилотирования, и оператор направляет, куда БПЛА надо посадить.
Целью работы разработка системы автоматического полета легкого летательного аппарата в гражданской авиации, по результатам которой, необходимо смоделировать полет БПЛА по траектории заданной в программном пакете и определении всех моментов.
При решении нашей цели, решены определенные задачи, а именно:
• рассмотрены основные достоинства и недостатки БПЛА и взяли для рассмотрения определенный для себя аппарат;
• создана модель траектории, по которой будет происходить полет нашего БПЛА;
• проведено исследование полета БПЛА по траектории и сделали заключение по всему рассмотренному ниже в наших главах.
Новизна работы заключается в разработке системы автоматического полета, для БПЛА имеющего оригинальную конструкцию, систему вертикального взлета, а также полет по траектории, заданной программном пакете.
В нашей работе присутствует 4 главы. В первой главе мы представили исследуемый БПЛА, выделили его плюсы и минусы, а также добавили отличительные черты. Объектом управления является и рассматривается данный БПЛА. К нашему устройству, мы сделали формулировку к динамическим и физическим, имитационным моделям и выдвинули к ним требования.
Во 2й главе мы дали определение точкам и системам координат, а также рассмотрели основные черты БПЛА.
В 3 главе рассматривается создание расширенной динамической имитационной модели БПЛА в среде MATLAB/Simulink. Аэродинамические силы, а также моменты, что действуют на самолет, описаны математически
В 4ой главе мы рассмотрели ПИД- регуляторы, как функционирует автопилот, а в особенности стабилизацию, т.к. она важна и присутствует во всех летательных аппаратах и без нее летальный аппарат не сможет функционировать нормально.

Купить