Методика експериментальних досліджень спрощеної моделі БПЛА типу бікоптер

Abstract

Сучасні літальні апарати, зазвичай, є статично нестійкими об'єктами. За рахунок цього досягається підвищена маневреність та керованість. Одним із перспективних напрямів є розробка та впровадження БПЛА типу бікоптер або конвертоплан. Їхній рух забезпечується двома гвинтовими електроприводами. Неідентичність параметрів двигунів та особливості руху БПЛА такого типу зумовлюють особливі вимоги до систем управління. Для забезпечення стійкості необхідне моделювання та проведення досліджень за допомогою різноманітних інструментальних засобів. Найбільш доступними моделями нестійких рухів є маятникові пристрої різного виду, які дозволяють вивчати процеси стабілізації. Метою роботи є використання комп’ютерної системи стабілізації спрощеної моделі БПЛА типу бікоптер за рахунок зміни тяги двигунів. Завданнями роботи є: розробка комп’ютерної системи стабілізації за кутом тангажу або крену, створення іі перевірка алгоритмів стабілізації на лабораторному стенді з використанням контролера ARDUINO, дослідження функціональних можливостей контурів кутової стабілізації. Об’єкт дослідження: комп’ютерна система управління ЛА, що виконує задачу стабілізації БПЛА. Предмет дослідження: процеси стабілізації кутового положення спрощеної моделі бікоптера. При виконанні роботи було обрано закон управління, що використовує зворотні зв'язки за кутом і кутовою швидкістю. Запропоновано варіант стабілізації ЛА при використанні управління тягою двигунів. Обрано і випробувано закон управління комп’ютерною системою стабілізації, яка реалізована на контролері ARDUINO. Прикладною цінністю роботи є подальше використання отриманих результатів у сучасних зразках бікоптерів.

Modern aircraft are usually statically unstable objects. Due to this, increased maneuverability and controllability is achieved. One of the promising directions is the development and implementation of UAVs of the bicopter or convertible type. Their movement is provided by two screw electric drives. The non-identity of the engine parameters and the peculiarities of the movement of UAVs of this type cause special requirements for the control systems. To ensure sustainability, modeling and conducting research with the help of various tools is necessary. The most available models of unstable movements are pendulum devices of various types, which allow studying stabilization processes. The purpose of the work is to use a computer stabilization system of a simplified bicopter UAV model by changing the thrust of the engines. The tasks of the work are: development of a computer stabilization system for the angle of pitch or roll, creation and verification of stabilization algorithms on a laboratory bench using an ARDUINO controller, research of the functional capabilities of angular stabilization circuits. The object of the study: a computer control system of an aircraft that performs the task of stabilizing a UAV. Subject of research: processes of stabilization of the angular position of a simplified bicopter model. When performing the work, a control law using angular and angular velocity feedback was chosen. A variant of aircraft stabilization when using engine thrust control is proposed. The control law of the computer stabilization system, which is implemented on the ARDUINO controller, was selected and tested. The applied value of the work is the further use of the obtained results in modern samples of bicopters.