Тема: Аппаратно-программный комплекс для дистанционного управления движением квадрокоптера

Вопрос об управлении машинами и механизмами на расстоянии длительное время оставался нерешенным для человечества. Первое упоминание о реализации возможности дистанционного управления устройствами относится к 1898 году, когда Никола Тесла представил общественности радиоуправляемую лодку. Однако, меньше, чем через полвека в воздух поднялся первый беспилотный летательный аппарат, контролируемый пилотом с поверхности.
С тех пор появились новые способы дистанционной связи и расширился спектр воздушных аппаратов, для которых актуальна проблема управления на расстоянии. Одним из классов подобных устройств являются многороторные вертолеты, в частности, квадрокоптеры (рис. 1).
В связи с ростом вычислительных мощностей современных микропроцессорных систем и увеличением требований к задачам, выполняемым летательными аппаратами, возникает потребность в автоматизации части работы оператора беспилотного устройства. Для решения этой проблемы необходимо создание автоматизированных комплексов для дистанционного управления беспилотными летательными аппаратами, которые реализуют на борту определенные алгоритмы управления, а также предоставляют оператору возможность обзора телеметрии, поступающей с воздушного устройства. В зависимости от поставленных задач, у оператора должна быть возможность в выборе способов управления летательным аппаратом, например, задание определенного пути для следования.
В данной работе раскрывается вопрос создания аппаратно - программного комплекса для дистанционного управления движением четырехроторного вертолета (квадрокоптера). Актуальность обуславливается развитием сфер применения класса мультироторных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Кроме того, большинство реализаций подобных комплексов, находящихся в открытом доступе, имеют весьма упрощенные алгоритмы управления и предназначены для использования в развлекательных целях.
Купить

В ходе настоящей научно-исследовательской работы были получены следующие результаты, которые выносятся на защиту:
• Разработана логика и структура работы аппаратно -программного комплекса для дистанционного управления движением квадрокоптера.
• В составе комплекса разработаны бортовые алгоритмы управления для стабилизации летательного аппарата с определенными углами ориентации; для приведения летательного аппарата в заданную точку пространства с заданным углом рысканья; для компенсации внешнего воздействия на положение центра масс летательного аппарата в пространстве. Произведено имитационное моделирование динамики движения летательного аппарата с применением разработанных законов управления.
К преимуществам комплекса стоит отнести применение в управлении астатического регулятора и реализацию аварийных алгоритмов. Высокая производительность бортовой аппаратной части позволяет использовать данное решение в дальнейших исследованиях с применением фото и видео устройств.
Планируется возможность применения других стандартов беспроводной связи для увеличения доступного радиуса удаления бортовой части от базовой станции, а также использование датчиков геолокации для задачи автоматизированного полета квадрокоптера вне зоны обнаружения базовой станции.

Купить