Программно-аппаратный комплекс имитационного моделирования полета мультироторного БЛА
Автор: Исаев А.М., Линец Г.И., Исаев М.А., Мельников С.В.
Журнал: Инфокоммуникационные технологии @ikt-psuti
Рубрика: Технологии компьютерных систем и сетей
Статья в выпуске: 2 т.18, 2020 года.
Бесплатный доступ
Предложен программно-аппаратный комплекс моделирования полета мультироторного беспилотного летательного аппарата, позволяющий реализовать работу в режиме, близком к реальному времени, в пакете программ MatLab/ Simulink. С целью получения адекватных характеристик управляемости и оценки времени полета разработаны и верифицированы имитационные модели воздушных винтов и бесколлекторных двигателей. Системная модель беспилотного летательного аппарата позволяет комбинировать различные воздушные винты, бесколлекторные электромоторы, аккумуляторные батареи, проводить тестирование программного обеспечения системы управления в режимах автоматического, полуавтоматического, ручного управления, при различных сочетаниях внешних факторов, таких как высота полета относительно уровня моря, направления и силы ветра, имитировать ошибки определения координат и высоты. Результаты работы использованы для отработки режимов полета реального мультироторного беспилотного летательного аппарата.
Программно-аппаратный комплекс, имитационное моделирование, системная модель, мультироторный беспилотный летательный аппарат, квадрокоптер
Короткий адрес: https://sciup.org/140256255
IDR: 140256255 | УДК: 629.7 | DOI: 10.18469/ikt.2020.18.2.08
Software and hardware complex for simulation modeling of a multirotor UAV flight
The article proposes a hardware-software complex for flight simulation of a multirotor unmanned aerial vehicle, which allows near real-time operation in the MatLab / Simulink software package. To obtain adequate control characteristics and estimate flight time, simulation models of propellers and brushless motors have been developed and verified. The unmanned aerial vehicle system model allows to combine various propellers, brushless electric motors, batteries; to test control system software in automatic, semi-automatic, manual control modes, with various combinations of external factors, such as flight altitude relative to sea level, wind direction and force; as well as to simulate errors in determining coordinates and altitude. The results of the work were used for the flight modes test of a real multirotor unmanned aerial vehicle.
Список литературы Программно-аппаратный комплекс имитационного моделирования полета мультироторного БЛА
- Гоголев А.А. Полунатурное моделирование беспилотных летательных аппаратов типа мультикоптер // Труды МАИ. 2017. № 92. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=77238 (дата обращения: 04.02.2020).
- Advanced modeling with a Symbolic based approach Application to the modeling, control design and real-time control and HIL simulation of a quadrotor helicopter / N. Gachadoit [et al.] // ERTS2 2010, Embedded Real Time Software & Systems (Toulouse, France, May 2010). 2010. Art. 02269439.
- Schmidt M.D. Simulation and control of a quadrotor unmanned aerial vehicle // University of Kentucky Master’s Theses. 2011. URL: https://uknowledge.uky.edu/gradschool_theses/93 (дата обращения: 07.02.2020).
- Белоконь С.А., Золотухин Ю.Н., Филиппов М.Н. Архитектура комплекса полунатурного моделирования систем управления летательными аппаратами // Автометрия. 2017. Т. 53. № 4. С. 44-50.
- Автопилот Pixhawk PX4, подключение к симулятору. PX4 Development Guide (v1.9.0). URL: https://dev.px4.io/v1.9.0/en/ simulation/ hitl.html (дата обращения: 04.03.2020)
- Фабрикант Н.Я. Аэродинамика. Общий курс: учебное руководство. М.: Наука, 1964. 816 с.
- Юрьев Б.Н. Аэродинамический расчет вертолетов. М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1956. 559 с.
- Ромасевич В.Ф. Аэродинамика и динамика полета вертолетов: учебник. М.: Воениздат, 1982. 487 c.
- Герасимов О.В., Крицкий Б.С. Расчет воздушного винта беспилотного летательного аппарата с учетом числа Рейнольдса и степени редукции. // Научный вестник МГТУ ГА. 2014. № 200. С. 79-85.
- APC Propeller Performance Data. Quality Propellers that are Competition Proven. URL: https://www.apcprop.com/technical-information/performance-data (дата обращения: 07.03.2020).
- Airfoil Tools. URL: http://airfoiltools.com (дата обращения 07.03.2020).
- Bresciani T. Modelling, identification and control of a quadrotor helicopter. Lund University: Department of Automatic Control, 2008. 180 p.
- Pittman Servo Motor Application Notes, Pittman. Haydon Kerk Pittman. URL: https://www. haydonkerkpittman.com/-/media/ametekhaydonkerk/downloads/technical%20documents/ pittman%20technical%20documents/dc_servo_ motor_engineering_basics.pdf?la=en (дата обращения: 04.03.2020).
- Кенио Т., Нагамори С. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами / пер. с англ. А.Ю. Черкашина. М.: Энергоатомиздат, 1989. 180 с.
- Datasheet Battery. Документация MATLAB на русском языке. URL: https://docs.exponenta. ru/autoblks/ref/datasheetbattery.html (дата обращения: 27.02.2020).
- Index of tested LiIon batteries. Flashlight information URL: https://lygte-info.dk/info/batteryIndex.html (дата обращения: 27.02.2020).
- Bouabdallah S. Design and control of quadrotors with application to autonomous flying: PhD Thesis. Lausanne, Switzerland: École Polytechnique Federale de Lausanne, 2007. 155 p.
- Бранец В.Н. Шмыглевский И.П. Применение кватернионов в задачах ориентации твердого тела. М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1973. 320 с.
