Ідентифікація моделей динаміки БПЛА в умовах невизначеності

Abstract

Безпілотні літальні апарат (БПЛА) мають широкий спектр застосувань, тому збільшується запит на нові системи керування такими літальними апаратами. Велику кількість розробок БПЛА засновано на доступних системах керування, в яких реалізовані прості алгоритми керування для номінальних режимів польоту. Однак, на практиці необхідно розширювати можливості цих систем за рахунок застосування робастних законів керування, моделювання динаміки, урахування невизначеності на стадії проектування. В даний час зростає потреба в системах керування, які володіють робастними властивостями при невизначеності динаміки БПЛА, наявності збоїв або пошкодження під час їх роботи, а особливо при малій повітряної швидкості, при посадці або тривалому баражування. Моделювання аеродинамічних сил і моментів БПЛА є однією з найскладніших частин динамічного моделювання, а аеродинамічні дані, що використовуються при проектуванні системи керування, мінімальні або взагалі відсутні. Зазвичай аеродинамічні сили і моменти моделюються як функції від повітряної швидкості, висоти (щільності повітря), аеродинамічних коефіцієнтів, змінних руху і керуючих вхідних сигналів. Традиційно аеродинамічні коефіцієнти розраховуються за допомогою аналітичних і чисельних методів, оцінюються на основі продувок в аеродинамічній трубі і льотних випробувань. Аеродинамічні сили і моменти у великій мірі залежать від квадрата повітряної швидкості, а БПЛА мають неадаптовану або фіксовану структуру систем автоматичного керування (САК) і часто виконують польоти на низьких швидкостях при наявності зовнішніх збурень. Крім того, в залежності від типу двигуна або корисного навантаження, БПЛА може істотно змінювати свої характеристики, тому параметри динамічної моделі БПЛА змінюються в польоті, що можна розглядати як параметричну невизначеність. Це ускладнює застосування класичних методів проектування систем керування для таких об'єктів. Для керування багатовимірним об'єктом з невизначеністю в динаміці була розроблена теорія синтезу робастних систем керування, заснована на лінійних матричних нерівностях, Н∞ і µ-синтезі.