МОДЕЛІ ЕЛЕМЕНТІВ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПРИВОДІВ КВАДРОКОПТЕРІВ ТА АВТОНОМНИХ РОБОТІВ
Ключові слова:
модель електропривода, MATLAB, Simulink, безпілотний літальний апарат (БПЛА), автономний робот, енергоспоживання, безколекторний двигун постійного струму (БДПС)Анотація
Актуальність теми дослідження. Мінімізація енергоспоживання електроприводами безпілотного літального апарату (БПЛА) або робота дозволяє підвищити ступінь автономності (дальність, швидкість, або час дії).
Постановка проблеми. У середовищі для багатодоменного моделювання на рівні структурних схем Simulink®, яке інтегроване з MATLAB®, представлено декілька моделей електричних двигунів, автономних джерел живлення, а також елементів систем керування. Адекватний підбір блоків, які б дозволили успішно відтворити прототип реальної фізичної системи керування, потребує окремого вирішення.
Аналіз останніх досліджень і публікацій. Більшість публікацій із моделювання в цій предметній галузі сфокусовано або на докладному описі роботи з MATLAB® та Simulink®, або на моделюванні динаміки автономних апаратів та керуванні ними для забезпечення позиціонування у просторі.
Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Питання оптимізації енергоспоживання автономного об’єкта з кількома електроприводами залишається поза увагою.
Постановка завдання. Дослідження зосереджено на аналізі наявних Simulink-моделей електродвигунів, елементів живлення та керування, які можна було б використати для подальшої розробки системи керування БПЛА або робота з автономним живленням.
Виклад основного матеріалу. Розглянуті особливості моделювання автономних апаратів, визначена динаміка окремого двигуна, сформульовано вимоги щодо точності стабілізації швидкості обертання ротора, проаналізовані блоки Simulink для автономних апаратів, на основі яких запропонована комплексна модель електропривода для автономного апарата.
Висновки відповідно до статті. Моделювання систем електроприводів автономних апаратів корисно як на початковій стадії проектування, так і за наявності фізичного макета, оскільки суттєво скорочує час та матеріальні ресурси, потрібні для розробки енергозаощадливої системи керування.
Посилання
Ascending Technologies GmbH, 2019. URL: http://www.asctec.de/en.
Mathworks: Products and Services. URL: https://www.mathworks.com.
Дьяконов В. П. MATLAB. Полный самоучитель. Москва: ДМК Пресс, 2012. 768 с.
Zamboni L. Getting Started with Simulink. Birmingham: Packt Publishing, 2013. 115 p.
Quadcopter Project. URL: https://ww2.mathworks.cn/help/aeroblks/quadcopter-project.html?s_ tid=srchtitle.
Prouty R. Helicopter Performance, Stability, and Control. Malabar: Krieger Pub., 2005. 731 p.
Ponds P., Mahony R., Corke P. Modelling and control of a large quadrotor robot. Control Engineering Practice. 2010.
Bouabdallah S. Design and control of quadrotors with application to autonomous flying. PhD dissertation, EPFL, 2007.
Guenard N. et al. Control laws for the tele operation of an unmanned aerial vehicle known as an x4-flyer. Proc. (IEEE) International Conference on Intelligent Robots (IROS’06). Beijing, China, 2006.
Hoffmann G., Huang H., Waslander S., Tomlin C. Quadrotor helicopter flight dynamics and control: Theory and experiment. AIAA Guidance, Navigation and Control Conference and Exhibit, 2007. 6461 p.
Bresciani T. Modelling, Identification and Control of a Quadrotor Helicopter. Master’s thesis, Lund University, Sweden, 2008.
Kamran Joyo M., Ahmed S.F., Desa H., Tanveer M. H., Warsi F.A. Position Controller Design for Quad-rotor under Perturbed Condition. Wulfenia Jrnl., 2013. Vol. 20. No. 7. P. 178-189.
Chovancovб A., Fico T., Chovanec L., Hubinskэ P. Mathematical Modelling and Parameter Identification of Quadrotor (a survey). Modelling of Mechanical and Mechatronic Systems MMaMS 2014. Procedia Engineering 96, 2014. P. 172-181.
Sabatino F. Quadrotor control: modeling, nonlinear control design, and simulation. Master's Degree Project. Stockholm, Sweden. KTH Electrical Engineering, June 2015.
Денисов Ю., Шаповалов О., Середа О., Куц Є. Оптимізація енергодинамічних процесів у системі керування приводом стабілізації польоту безпілотного літального апарата. Технічні науки та технології. 2018. № 3 (13). С. 187–195.
Bouabdallah S., Siegwart R. Full Control of a Quadrotor. 2007 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. P. 153–158.
Герман-Галкин. С. Г. Matlab & Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК. Санкт-Петербург: КОРОНА-Век, 2008. 368 с.
Ponds P., Mahony R., Corke P. Design of a static thruster for microair vehicle rotorcraft. Journal of Aerospace Engineering. 2009. № 22(1). Р. 85-94.
Войтенко В. П. Адаптивное квазиоптимальное регулирование в преобразователях с нейросетевой моделью силовой части. Технічна електродинаміка. 2016. № 5. С. 26–28.
Войтенко В. П. Квазиоптимальные промышленные регуляторы с нейроидентификацией объекта управления: монография. Чернигов: Чернигов. гос. техн. ун-т, 2013. 261 с.
##submission.downloads##
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Чернігівський національний технологічний університет, 2015
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
