Специфика программирования. Моделирование системы управления вертикальным взлетом и посадкой modeling the vertical takeoff and landing
 Скачать 1.37 Mb.
|
|
159 МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫМ ВЗЛЕТОМ И ПОСАДКОЙ MODELING THE VERTICAL TAKEOFF AND LANDING CONTROL SYSTEM Симонов В.Л. 1 , доцент кафедры информационных систем, сетей и безопасности, Ерпелев А.В. 1 , магистрант направления подготовки «Информатика и вычислительная техника» Давыдова Е.К. 2 , студент направления подготовки «Управление в технических системах», Хохлов Е.Г. 2 , студент направления подготовки «Управление в технических системах» 1 ФГБОУ ВО «Российский государственный социальный университет РГСУ», Москва, РФ 2 Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва, РФ Аннотация. Рассмотрены вопросы построения модели (тренажера) системы управления вертикальным взлетом и посадкой вертолетного типа. Представлены результаты моделирования, статические и динамические характеристики. Ключевые слова: тренажер, вертикальный взлет и посадка, система управления, моделирование, статические и динамические характеристики. Annotation. The issues of building a model (simulator) of a helicopter-type vertical take-off and landing control system are considered. Simulation results, static and dynamic characteristics are presented.. Keywords: simulator, vertical take-off and landing, control system, modeling, static and dynamic characteristics.. При изучении дисциплин, связанных с системами управления объектами (например, летательными аппаратами), а также при изучении программирования и электроники, достаточно полезным является построение тренажеров вертикального взлета и посадки [1]. Такие системы могут быть выполнены в виде легкой штанги, размещенной на оси. Передняя часть штанги является полезным объектом (аналогом вертолета с вентиляторами, обеспечивающими подъемную силу). Вентиляторы выполнены с регулируемой частотой вращения. Также на передней части штанги размещен датчик высоты (дальномер). На противоположной (задней) части штанги имеется противовес, вес которого выбирается таким, чтобы вертолет под собственным весом имел тенденцию опускаться вниз, однако, подъемная сила вентиляторов должна быть примерно вдвое больше веса вертолета. Управление здесь может осуществляться на базе различных вычислительных устройств, при этом достаточно перспективным и недорогим решением является вычислительная платформа Arduino. 160 Высотомером здесь является ультразвуковой дальномер, который рассчитан на определение расстояния до объектов в радиусе нескольких метров. Работа дальномера основана на принципе эхолокации, при этом посылается ультразвуковой сигнал и принимается его отражение от объекта. Измерив время между отправкой и получением импульса, вычисляется расстояние до препятствия. В установке используются микромоторы для вертолета или квадрокоптера со скоростью вращения 40000 об/мин. Для задания высоты полета (уставки) используется потенциометр. Общий вид тренажера представлен на рис. 1. Рис. 1. Общий вид тренажера вертикального взлета и посадки В ходе проведения экспериментов оценивались статические и динамические характеристики: статические характеристики тарировки дальномера; подъемная сила вертолета в зависимости от подаваемого на микромоторы напряжения (тока). Указанные характеристики представлены соответственно на рис. 2 и 3. Рис. 2 Тарировочная характеристика дальномера Рис. 3. Подъемная сила вертолета Результаты исследования динамических характеристик представлены на рис. 4 и 5. Один из вариантов режима стабилизации высоты («взлет») представлен на рис. 4. Здесь виден затухающий колебательный процесс. Один из вариантов режима неудачной стабилизации высоты (при «взлете») представлен на рис. 5. Здесь виден незатухающий колебательный процесс. 161 Рис. 4. Выход на режим стабилизации высоты («взлет») - затухающий колебательный процесс. Частота дискретизации 10 Гц (delay(100)) Рис. 5. Пример неудачной стабилизации высоты (при «взлете»), незатухающий колебательный процесс. Частота дискретизации 20 Гц Следует отметить, что при исследовании систем подобного типа достаточно выгодно использование оптоэлектронных систем измерения мгновенного положения объекта [2]. Таким образом, спроектирован тренажер вертикального вздела и посадки, с помощью которого в дальнейшем предполагается изучение поведения объектов, обладающих достаточно медленной динамикой. При моделировании систем управления для таких объектов предполагается использование, например, системы ПИД-регулирования. Цитируемая литература 1. Инженерный тренажер Quanser для NI-ELVIS. Руководство к практикуму по системам управления QNET. – брошюра Quanser Inc, документ № 851, издание 2. – 2009 г. – 74 стр. 2. Simonov V.L., Kuzin A.V. Optoelectronic vibration measurement system / В сборнике: ICIASF Record, International Congress on Instrumentation in Aerospace Simulation Facilities ICIASF '03: 20th International Congress on Instrumentation in Aerospace Simulation Facilities. Gottingen, 2003. С. 105-109. 3. Serov V.V., Sokolov I.V., Budnik A.A. APPLIED CALCULUS OF FUZZY PREDICATES FOR THE FORMALIZATION OF KNOWLEDGE В сборнике: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering International Workshop "Advanced Technologies in Material Science, Mechanical and Automation Engineering – MIP: Engineering – 2019". Krasnoyarsk Science and Technology City Hall of the Russian Union of Scientific and Engineering Associations. 2019. С. 42043. |