Системы анализа и обработки данных

Многоконтурное адаптивное управление мультикоптерами

Выпуск № 1 (70) Январь - Март 2018

Авторы:

Медведев Михаил Юрьевич,

Кульченко Артем Евгеньевич,

Шевченко Виктор Александрович,

Лазарев Владимир Сергеевич

DOI: http://dx.doi.org/10.17212/1814-1196-2018-1-137-152

Скачать полный текст

Аннотация
Авторы
Список литературы

Аннотация

В статье дан краткий обзор методов беспоискового адаптивного управления, в том числе с эталонными моделями. В общем виде приведена математическая модель мультикоптера. Приведен синтез эталонной модели мультикоптера. Модель объекта и эталонная модель имеют аналогичную структуру, при этом параметры эталонной модели известны. Синтез управления номинальной моделью позволяет корректно сформировать матрицы коэффициентов уравнений траекторной ошибки и ошибки по скорости движения и оценить разницу между мультикоптером и его эталонной моделью, основываясь на разнице между номинальным управлением и реальными значениями сил и моментов, подаваемых на подвижный объект. В работе рассматриваются системы управления с алгоритмами адаптивного управления с эталонными моделями, обеспечением астатизма и оцениванием возмущений. Для адаптации к параметрическим возмущениям модели и внешним возмущениям (например, ветровым) используются контур обеспечения астатизма, асимптотический наблюдатель возмущений и контур параметрической адаптации. Введены дополнительные интеграторы, чтобы обеспечить в замкнутой системе управления подвижного объекта астатизм. Приводятся результаты численного моделирования полета мультикоптера по траектории с использованием различных контуров адаптации по отдельности и совместно. В связи с тем, что на мультикоптер действуют постоянные ветровые возмущения, вектор внешних возмущений представлен в виде периодической функции. Рассмотрены случаи с наиболее заметными отклонениями траектории полета для разных способов адаптации. В моделировании параметрические отклонения связаны с неточностью определения зависимостей между тягами винтомоторных групп и управляемых переменных, а также с действием неучтенных в модели присоединенных масс.

Ключевые слова: мультикоптер, подвижный объект, позиционно-траекторное управление, астатизм, наблюдатель, адаптивное управление, адаптация, оценивание возмущений

Список литературы

1. Рутковский В.Ю., Крутова И.Н. Принцип построения и некоторые вопросы теории одного класса самонастраивающихся систем с моделью // Самонастраивающиеся системы: труды I Всесоюзной конференции по теории и практике самонастраивающихся систем (10–14 декабря 1963 г.). – М., 1965. – С. 46–63.

2. Рутковский В.Ю., Ссорин-Чайков В.Н. Самонастраивающиеся системы с пробным сигналом // Самонастраивающиеся системы: труды I Всесоюзной конференции по теории и практике самонастраивающихся систем (10–14 декабря 1963 г.). – М., 1965. – С. 93–111.

3. Zemlyakov S.D. Some problem of analytical synthesis in model reference control systems by the direct method of Lyapunov. Theory of self adaptive control system // Theory of self-adaptive control systems, Teddington, England, 1965: proceedings / ed. by P.H. Hammond. – New-York: Plenum Press, 1966. – P. 175–179.

4. Рутковский В.Ю. Работы института проблем управления в области беспоисковых адаптивных систем и систем управления космическими аппаратами // Автоматика и телемеханика. – 1999. – № 6. – С. 42–49.

5. Земляков С.Д., Рутковский В.Ю. О некоторых результатах развития теории и практики применения беспоисковых адаптивных систем // Автоматика и телемеханика. – 2001. – № 7. – С. 103–121.

6. Рутковский В.Ю., Глумов В.М. Особенности динамики адаптивной системы управления с нелинейной эталонной моделью. I // Автоматика и телемеханика. – 2017. – № 4. – С. 92–105.

7. Даденков Д.А., Казанцев В.П. Синтез электромеханических систем управления с нелинейной адаптивной эталонной моделью // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 11-7. – С. 1466–1471.

8. Еремин Е.Л., Пикуль З.Д., Теличенко Д.А. Адаптивная система управления одним классом структурно-параметрически неопределенных объектов в схеме с явной и неявной эталонными моделями // Информатика и системы управления. – 2015. – № 1 (43). – С. 105–114.

9. Синтез управления в продольном канале маловысотного контура беспилотного вертолета / А.М. Бронников, Е.О. Каравашкина, В.С. Кулабухов, А.Ю. Чекин // Научный вестник МГТУ ГА. – 2015. – № 213. – С. 5–12.

10. Зиятдинов И.Р., Кавалеров Б.В., Бахирев И.В. Исследование системы управления с эталонной моделью и сигнальной настройкой для электроэнергетической газотурбинной установки // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 6. – С. 235–240.

11. Еремин Е.Л. Модификация адаптивной системы для управления одноканальным объектом с входным насыщением // Информатика и системы управления. – 2016. – № 3 (49). – С. 119–131.

12. Рутковский В.Ю., Глумов В.М. Особенности динамики адаптивной системы управления с нелинейной эталонной моделью. II // Автоматика и телемеханика. – 2017. – № 5. – С. 83–95.

13. Моделирование перемещения подвижного объекта с адаптивным позиционно-траекторным управлением и контуром оценивания неизмеряемых параметров модели [Электронный ресурс] / А.Е. Кульченко, М.Ю. Медведев, В.А. Шевченко, В.С. Лазарев // Инженерный вестник Дона. – 2017. – № 1. – URL: http://ivdon.ru/uploads/article/pdf/ivd_8_kulchenko_medvedev.pdf_040e128174.pdf (дата обращения: 21.03.2018).

14. Пшихопов В.Х., Медведев М.Ю., Кpухмалев В.А. Базовые алгоритмы адаптивного позиционно-траекторного управления подвижными объектами пpи позиционировании в точке // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2015. – № 4 (16). – С. 219–225.

15. Управление распределенными системами подводной робототехники с использованием адаптивной эталонной модели [Электронный ресурс] / В.Х. Пшихопов, В.А. Шевченко, М.Ю. Медведев, Б.В. Гуренко // Инженерный вестник дона. – 2017. – № 2. – URL: http://ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_3_Gurenko_N.pdf_d9d705ea95.pdf (дата обращения: 21.03.2018).

16. Медведев М.Ю., Рогов В.А., Медведева Т.Н. Позиционно-траекторное управление подвижными объектами с многоконтурной адаптацией // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2016. – № 7. – С. 101–114.

17. Система позиционно-траекторного управления роботизированной воздухоплавательной платформой. Ч. 2. Алгоритмы управления / В.Х. Пшихопов, М.Ю. Медведев, А.Р. Гайдук, Р.А. Нейдорф, В.Е. Беляев, Р.В. Федоренко, В.А. Костюков, В.А. Крухмалев // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2013. – № 7. – С. 13–20.

18. Медведев М.Ю. Алгоритмы адаптивного управления исполнительными приводами // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2006. – № 6. – С. 17–22.

19. Bucy R. Nonlinear filtering theory // IEEE Transactions on Automatic Control. – 1965. – Vol. 10, iss. 2. – P. 198.

20. Красовский А.А. Циклическое оценивание при первичной обработке сигналов датчиков // Автоматика и телемеханика. – 1988. – № 6. – С. 52–60.

21. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. – 5-е изд. – М.: Физматлит, 2004. – 560 с.

Для цитирования:

Многоконтурноеадаптивноеуправление мультикоптерами / М.Ю. Медведев, А.Е. Куль-ченко, В.А. Шевченко, В.С. Лазарев // Научный вестник НГТУ. – 2018. – № 1 (70). – С. 137–152. – doi: 10.17212/1814-1196-2018-1-137-152.

For citation:

Medvedev M.Yu., Kulchenko A.E., Shevchenko V.A., Lazarev V.C. Mnogokonturnoe adaptivnoe upravlenie mul'tikopterami [A multiloopadaptive control for multicopters]. Nauchnyi vestnik Novosibirskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta – Science bulletin of the Novosibirsk state technical university, 2018, no. 1 (70), pp. 137–152.doi: 10.17212/1814-1196-2018-1-137-152.

Просмотров: 2878

СИСТЕМЫ АНАЛИЗА И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

Многоконтурное адаптивное управление мультикоптерами