Синтез системи управління БПЛА при дії на неї структурованих та неструктурованих збурень

Abstract

Сучасний етап розвитку систем управління аерокосмічними об’єктами характеризується прогресом техніки та зростанням конкуренції, що відповідно призводить до різкого підвищення вимог до рівня безпеки та економічності польоту. Наявність в Україні розвинутої авіаційної промисловості зумовлює необхідність конкурування із іншими державами та урахування світових тенденцій проектування. За таких умов надзвичайної актуальності набуває створення методології проектування робастних систем управління аерокосмічними об’єктами, що є одним із головних напрямків розвитку сучасної теорії та практики автоматичного управління взагалі та систем управління польотом зокрема, оскільки робастні системи дозволяють зберегти стійкість системи управління та утримати якість у припустимих межах при зміні параметрів об’єкта у широкому діапазоні, а це дозволяє уникнути застосування більш складних, повільно діючих, дорогих адаптивних систем. У данній роботі розглядається малий БПЛА, що використовується у сільському господарстві, у трубопровідному транспорті, для екологічної розвідки акваторії моря, у військових цілях. Враховуючи те, що у малих БПЛА обмеження на вагу, вартість, габарити є досить жорсткими, що не дозволяє використовувати достатню кількість навігаційних вимірювачів, які є датчиками систем управління. Тому використовуються досить прості, апробовані на практиці структури систем управління. З іншого боку, перед БПЛА ставляться вимоги щодо високої якості та робастності систем управління польотом. Тому при розробці БПЛА виникла необхідність розробки так званого Н2/Н підходу для малих БПЛА. У відомій раніше літературі Н2/Н підхід використовувався для дослідження неперервних системи управління польотом БПЛА. Проте виникла необхідність впровадження Н2/Н підходу в дискретному вигляді для малих БПЛА. Останнім часом безпілотні літальні апарати (БПЛА) усе більше застосовуються як у цивільних, так і у військових цілях: 1.У сільському господарстві [1]. На борту БПЛА встановлюється інфрачервоний датчик для визначення температури повітря обробленої поверхні. По сигналу датчика визначається необроблене поле, над яким температура нижча, ніж над обробленим. 2.У трубопровідному транспорті [2] для виявлення витоку нафти чи газу. Лінія шляху БПЛА задається по лінії трубопроводу. Датчик реагує на знижену температуру в місці прориву трубопроводу і подає сигнал оператору. 3.Екологічна розвідка акваторії моря [3]: виявлення нафтових плям на поверхні. Зокрема, подібні апарати могли б з високою ефективністю контролювати автомобільний рух на магістралях, значно полегшуючи роботу ДАІ, а також інформуючи про наявність "пробок". Також застосування БПЛА дозволить швидко і з мінімальними витратами забезпечити подальший розвиток систем зв'язку (у тому числі і мобільних), теле- і радіомовлення, а також навігаційних систем. 4.Використання БПЛА у військових цілях [4]. Роботи зі створення БПЛА у військових цілях почалися ще в роки Першої світової війни. У 1930-і рр. з'явилися перші дистанційно пілотовані повітряні мішені, а наприкінці 1950-х - безпілотні розвідники. 1970-ми роками датуються науково-дослідні розробки й в області бойових (ударних) БПЛА, а також безпілотних літаків з великою сотовою іповітряного дослідження Марса. Поки для зйомки поверхні Червоної планети використовуються супутники. І хоча якість зображень, одержуваних за допомогою їх, все збільшується, залишається такі недоліки, як велика висота польоту (не можна зняти наземні об'єкти збоку), мала маневреність (неможливо швидко змінити траєкторію польоту), і великий час, необхідний для зйомки об'єктів з різних точок. БПЛА, навпроти, дозволяють знімати об'єкти з малої відстані (підвищується якість фотографій) і з усіх боків (літак може просто кружляти над своєю ціллю).