Вдосконалення алгоритмів управління гібридним БПЛА

Abstract

Стаття присвячена розробці робастних алгоритмів управління гібридними безпілотними літальними апаратами гелікоптерного типу, для яких рушіями є п’ять електричних двигунів та двигун внутрішнього згоряння. Проаналізовано сучасний стан методів управління БПЛА з акцентом на особливості гібридної конструкції, яка потребує адаптації до внутрішніх та зовнішніх невизначеностей. До таких невизначеностей належать збурення вітром, зміна маси апарату внаслідок витрат палива та недоступність визначення в реальних умовах деяких параметрів. В основу вдосконалення покладено базові алгоритми, розроблені та обґрунтовані авторами раніше. Такі алгоритми потребують специфічної інформації, яка унеможливлює їх практичне використання. Запропоновано вдосконалення базових алгоритмів управління за рахунок надання робастних властивостей відносно невідомих параметрів та технології чисельної обробки даних. Всі алгоритми поділяються на три автопілоти: висотою, курсом та кутами тангажу і крену. Вони працюють у кожному такті управління, незалежно від режиму руху, що виконується. Цим забезпечується компенсація перехресних зв’язків між каналами управління. Вдосконалені алгоритми вичерпно описано у вигляді блок‒схем, що робить їх придатними до практичної реалізації на борту БПЛА. Підтвердження працездатності та визначення ефективності вдосконалених алгоритмів здійснено шляхом моделювання.

The article is devoted to the development of robust control algorithms for hybrid unmanned aerial vehicles of the helicopter type, for which the engines are five electric motors and an internal combustion engine. The current state of UAV control methods is analyzed with an emphasis on the features of the hybrid design, which requires adaptation to internal and external uncertainties. Such uncertainties include wind disturbance, change in the mass of the vehicle due to fuel consumption, and the inability to determine some parameters in real conditions. The improvement is based on basic algorithms developed and substantiated by the authors earlier. Such algorithms require specific information that makes their practical use impossible. It is proposed to improve the basic control algorithms by providing robust properties with respect to unknown parameters and numerical data processing technology. All algorithms are divided into three autopilots: altitude, course, and pitch and roll angles. They operate in each control cycle, regardless of the movement mode being performed. This ensures compensation of cross‒connections between control channels. The improved algorithms are comprehensively described in the form of block diagrams, which makes them suitable for practical implementation on board the UAV.