НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК


НОВОСИБИРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

ISSN (печатн.): 1814-1196          ISSN (онлайн): 2658-3275
English | Русский

Последний выпуск
№3(72) Июль - Сентябрь 2018

Алгоритмы автономного группового управления горизонтальными движениями БЛА

Выпуск № 2 (67) Апрель - Июнь 2017
Авторы:

А.Р. Гайдук,
А.А. Дьяченко,
С.Г. Капустян,
Е.А. Плаксиенко
DOI: http://dx.doi.org/10.17212/1814-1196-2017-2-120-134
Аннотация
Информационные технологии находят все более широкое применение, в том числе и в задачах управления различными техническими объектами. В статье рассматривается их применение для реализации алгоритмов автономного управления горизонтальными движениями группы однотипных БЛА, выполняющих схожие задачи. Отличительной особенностью БЛА является необходимость решения интеллектуальных задач по управлению летательным аппаратом при отсутствии экипажа на его борту. Это требует разработки специальных информационных технологий принятия управленческих решений в автономном режиме. Сложность задача управления обусловливается сложностью траекторий полета БЛА, включающих как прямолинейные, так и криволинейные участки. Представленные в статье алгоритмы обеспечивают автономную стабилизацию скорости продольного движения, смещение БЛА в поперечном направлении, а также изменение направления движения на заданный угол. Разработан оригинальный алгоритм автономного выполнения разворота БЛА с целью выхода на движение в обратном направлении по траектории, смещенной на заданное расстояние по отношению к предыдущей траектории. Предложен алгоритм автономного предотвращения столкновений БЛА, совершающих полет на одной и той же высоте. Результаты компьютерного моделирования предложенных алгоритмов свидетельствуют, что они обеспечивают выполнение требуемых движений и маневров в автономном полете БЛА.

Полученные алгоритмы автономного управления движением БЛА ориентированы на реализацию с применением бортовых вычислительных средств и современных информационных технологий. Эти алгоритмы могут применяться при разработке как бортовых систем группового управления, так и аппаратуры наземных пунктов обслуживания полетов БЛА, предназначенных для решения разнообразных задач. В то же время подход, лежащий в основе создания предложенных в данной работе алгоритмов, может использоваться при решении задач управления другими техническими объектами.
Ключевые слова: система, автономное управление, алгоритм, безэкипажный летательный аппарат (БЛА), траектория, маневр, разворот, группа БЛА, предотвращение столкновения

Список литературы
1. Применение беспилотных летательных аппаратов в целях повышения эффективности систем жизнеобеспечения населения / А.В. Лазутин, Д.В. Рыбаков, А.В. Флоров, М.В. Шинкевич // Материалы Десятой Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления» и Шестой молодежной школы-семинара «Управление и обработка информации в техничесих системах»: в 2 т. – Ростов н/Д.: Изд-во ЮФУ, 2015. – Т. 1. – С. 58–61.

2. White B.A., Shin H.S., Tsourdos A. UAV obstacle avoidance using differential geometry concepts // Preprints of the 18th IFAC World Congress, Milano, Italy, 28 August – 2 September 2011. – [S. l.]: IFAC, 2011. – P. 6325–6330.

3. Canny J., Lin M. An opportunistic global path planner // Proceedings of the IEEE International Conference on Robotic and Automation, Cincinnati, OH, 13–18 May1990. – Cincinnati, 1990. – P. 1554–1559.

4. Online path planning for UAV using an improved differential evolution flgorithm / X. Zhang, J. Chen, B. Xin, H. Fang // Preprints of the 18th IFAC World Congress, Milano, Italy, 28 August – 2 September 2011. – [S. l.]: IFAC, 2011. – P. 6349–6354.

5. Kuchar J., Yang L. Review of conflict detection and resolution modeling methods // IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems. – 2000. – Vol. 1, N 4. – P. 179–189.

6. Абросимов В.К., Гончаренко В.И. Мониторинг объектов территорий группой интеллектуальных беспилотных летательных аппаратов // Материалы Десятой Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления» и Шестой молодежной школы-семинара «Управление и обработка информации в техничесих системах»: в 2 т. – Ростов н/Д.: Изд-во ЮФУ, 2015. – Т. 1. – С. 14–23.

7. Дао Зуй Нам, Ивановский С.А. Приближенные алгоритмы локализации мобильного робота // Научный вестник НГТУ. – 2014. – № 2 (55). – С. 109–121.

8. Мищенко П.В., Беляшов А.В. Программная организация высокопродуктивных распределенных вычислительных систем с программируемой структурой // Научный вестник НГТУ. – 2016. – № 2 (63). – С. 115–128. – doi: 10.17212/1814-1196-2016-2-115-128.

9. Ahmed B., Pota H.R., Garratt M. Flight control of a rotary wing UAV using backstepping // International Journal of Robust and Nonlinear Control. – 2009. – Vol. 20. – P. 639–658.

10. Gaiduk A.R, Kapustyan S.G., Shapovalov I.O. Self-organization in groups of intelligent robots // Advances in Intelligent Systems and Computing. – 2015. – Vol. 345. – P. 171–181.

11. Пшихопов В.Х., Медведев М.Ю. Синтез адаптивных систем управления летательными аппаратами // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2010. – № 3 (104). – С. 187–196.

12. Гайдук А.Р., Медведев М.Ю., Плаксиенко Е.А. Синтез грубых систем группового управления роботами // Наука и образование на рубеже тысячелетий: сборник научно-исследовательских работ / Кисловодский гуманитарно-технологический институт. – Кисловодск, 2016. – Вып. 1. – С. 6–23.

13. Пшихопов В.Х., Медведев М.Ю., Гайдук А.Р. Алгоритмы управления неоднородными группами подвижных объектов в двумерных средах с препятствиями // Мехатроника, автоматизация и управление. – 2016. – Т. 18, № 8. – С. 515–524.

14. Групповое управление БЛА / А.Р. Гайдук, С.Г. Капустян, В.И. Меркулов, К.В. Бесклубова // Информационно-измерительные и управляющие системы. – 2014. – № 11. – С. 24–36.

15. Система автономного управления маневрами БЛА / А.Р. Гайдук, С.Г. Капустян, А.А. Дьяченко, Е.А. Плаксиенко // Системный анализ, управление и обработка информации: труды VII Международного научного семинара (п. Дивноморское, 6–12 октября 2016 г.) / под общ. ред. Р.А. Нейдорфа. – Ростов н/Д., 2016. – С. 24–30.

16. Анисимов В.Н., Кабанов С.А. Управление траекторией движения летательного аппарата при облете препятствий с применением методов аналитической механики // Автоматика и телемеханика. – 2005. – № 3. – С. 3–10.

17. UAV route planning using multiobjective and colony system / Z.H. Wang, W.G. Zhang, J.P. Shi, Y. Han // Proceedings of IEEE Conference on Cybernetics and Intelligent System, Chengdu, China, 21–24 September 2008. – Chengdu, 2008. – P. 797–800.

18. Каршаков Е.В. Особенности алгоритмов управления летательным аппаратом при аэросъемке // Проблемы управления. – 2012. – № 3. – С. 71–76.
Просмотров: 641