Preview

Мехатроника, автоматизация, управление

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Оценка углов атаки и скольжения беспилотного летательного аппарата при отсутствии датчиков аэродинамических углов

https://doi.org/10.17587/mau.22.274-280

Аннотация

Предложен метод оценки аэродинамических углов при отсутствии соответствующих датчиков, использующий измерения трех проекций скорости полета, осуществляемые навигационной системой, и значения углов ориентации. Актуальность решаемой задачи определяется тем, что на беспилотных летательных аппаратах (БЛА) датчики аэродинамических углов, т. е. углов атаки и скольжения, часто не устанавливаются в силу ограничений по габаритным размерам и массе. Предлагаемый метод основан на совместном использовании математических моделей движения летательного аппарата, известных из динамики полета, и теории параметрической идентификации динамических систем. Ключевым фактором, обеспечивающим точность предлагаемого метода, является использование весьма точных измерений трех проекций скорости БЛА, выполняемых спутниковой навигационной системой или инерциальной навигационной системой со спутниковой коррекцией. Для учета влияния ветра предусмотрена параметрическая идентификация трех проекций скорости ветра. Другая особенность метода состоит в том, что вместо отсутствующих датчиков аэродинамических углов предлагается использовать информацию об аэродинамических коэффициентах подъемной и боковой сил БЛА. Если эти коэффициенты известны с погрешностями, их значения также уточняются методами идентификации. Размерность задачи идентификации получается невысокой в диапазоне малых и средних углов атаки, когда аэродинамические зависимости линейны.

Представлены результаты проверки предложенного метода по данным моделирования на пилотажном стенде современного учебно-тренировочного самолета для девяти различных режимов полета в условиях моделирования случайных погрешностей бортовых измерений, соответствующих летному эксперименту.

Об авторах

О. Н. Корсун
Государственный НИИ авиационных систем; Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет)
Россия

д-р техн. наук, проф., нач. лаб.

г. Москва



А. И. Данеко
Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет)
Россия

д-р техн. наук, доц., зам. зав. каф.

г. Москва



П. А. Мотлич
Главный научный метрологический центр Минобороны России
Россия

канд. техн. наук, нач. лаб.

г. Мытищи



М. Х. Ом
Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет)
Россия

канд. техн. наук, докторант

г. Москва



Список литературы

1. Ефремов А. В., Захарченко В. Ф., Овчаренко В. Н. и др. Динамика полета: Учеб. для студентов высших учебных заведений. М.: Машиностроение, 2011. 776 с.

2. Васильченко К. К., Леонов В. А., Пашковский И. М., Поплавский Б. К. Летные испытания самолетов. М.: Машиностроение, 1993. 745 c.

3. Альбокринова А. С., Грумондз В. Т. Динамика полета беспилотного планирующего летательного аппарата при малых скоростях и высотах // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24, № 2. С. 79—85.

4. Августов Л. И., Бабиченко А. В. и др. Навигация летательных аппаратов в околоземном пространстве. М.: Научтехлитиздат. 2015. 592 с.

5. Klein V., Morelli E. Aircraft System Identification. Theory and Practice. Reston: AIAA, 2006. 484 p.

6. Korsun O. N., Poplavsky B. K. Approaches for flight tests aircraft parameter identification // 29th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences, ICAS 2014. 2014—0210.

7. Jategaonkar R. V. Flight vehicle system identification: A time domain methodology. Reston: AIAA, 2006. 534 p.

8. Овчаренко В. Н. Аэродинамические характеристики летательных аппаратов: Идентификация по полетным данным. М.: ЛЕНАНД, 2019. 236 с.

9. Chowdhary G., Jategaonkar R. Aerodynamic parameter estimation from flight data applying extended and unscented Kalman filter// Aerospace Science and Technology. 2010. Vol. 14. Р. 106—117.

10. Качанов Б. О., Кулабухов В. С., Туктарев Н. А. Алгоритм бесплатформенной системы ориентации самолета с коррекцией измерений инерциальных датчиков по данным спутниковой навигационной системы // Датчики и системы. 2020. № 11 (252). С. 3—11.

11. Булгаков В. В., Корсун О. Н., Кулабухов В. С., Стуловский А. В., Тимофеев Д. С. Алгоритмы повышения точности расчета углов ориентации летательного аппарата // Известия РАН. Теория и системы управления. 2016. № 1. С. 159—170.

12. Корсун О. Н., Николаев С. В., Пушков С. Г. Алгоритм оценивания систематических погрешностей измерений воздушной скорости, углов атаки и скольжения в летных испытаниях // Известия РАН. Теория и системы управления. 2016. № 3. С. 118—129.

13. Корсун О. Н., Мотлич П. А. Оценка погрешностей бортовых измерений на основе уравнений движения самолета // Вестник метролога. 2020. № 2. С. 7—10.

14. Kyaw Zin Latt, Moung Htang Om. Development of wind velocity estimation method using the airspeed // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25, № 2. С. 152—159.

15. Корсун О. Н., Ом М. Х., Латт Ч. З. Определение проекций скорости ветра на основе измерений воздушной скорости, углов атаки и скольжения // Мехатроника, автоматизация, управление. 2021. Т. 22, № 10. С. 553—560.

16. Кулифеев Ю. Б., Куликов В. Е. Формирование пространственной математической модели воздействий атмосферной турбулентности на полет летательного аппарата // Труды МИЭА. Навигация и управление летательными аппаратами. 2017. № 18. С. 13—34.

17. Корсун О. Н., Мотлич П. А. Комплексный контроль бортовых измерений основных параметров полета летательного аппарата // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2013. № 1. С. 135—148.

18. Николаев С. В., Жиделев А. В. Оценка достоверности результатов моделирования процессов функционирования авиационных комплексов // Авиакосмическое приборостроение. 2019. № 5. С. 26—33.

19. Николаев С. В. Метод имитационного моделирования в летных испытаниях авиационных комплексов // Прикладная физика и математика. 2017. № 3. С. 57—68.

20. Kulabukhov V. S. А general principle of isomorphism: integration of regulator and observer in the control system // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019 Workshop on Materials and Engineering in Aeronautics. 2020. 012013.

21. Кулифеев Ю. Б., Миронова М. М. Оптимизация траектории снижения тяжелого беспилотного летательного аппарата на этапе полной посадки // Мехатроника, автоматизация, управление. 2016. Т. 17, № 1. С. 67—72.

22. Khachumov M., Khachumov V. Аrchitecture and mathematical support of intelligent control system for small UAV // 2019 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2019. 2019. 8742975.

23. Khachumov M., Khachumov V. Models for periodic task scheduling based on combining data processing cycles to support the onboard navigation and control system of a UAV // 2019 International Siberian Conference on Control and Communications, SIBCON 2019 — Proceedings. 2019. 8729581.

24. Корсун О. Н., Герилович И. В., Ом М. Х. Учет свойств атмосферы при сравнении математических моделей аэродинамических коэффициентов с данными летных испытаний // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Серия Приборостроение. 2021. № 4. С. 152—168.


Рецензия

Для цитирования:


Корсун О.Н., Данеко А.И., Мотлич П.А., Ом М.Х. Оценка углов атаки и скольжения беспилотного летательного аппарата при отсутствии датчиков аэродинамических углов. Мехатроника, автоматизация, управление. 2022;23(5):274-280. https://doi.org/10.17587/mau.22.274-280

For citation:


Korsun O.N., Daneko A.I., Motlich P.A., Om M.H. Estimation of Angles of Attack and Sideslip of Unmanned Aerial Vehicle in the Absence of Aerodynamic Angle Sensors. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2022;23(5):274-280. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.22.274-280

Просмотров: 255


ISSN 1684-6427 (Print)
ISSN 2619-1253 (Online)