Механіка гіроскопічних систем

Задача імітації низькочастотних акселераційних дій за креном на авіаційних тренажерах

Володимир Кабанячий — 2024-12-26

Представлено інноваційний підхід до підвищення точності низькочастотної імітації поперечних акселераційних дій на комплексних тренажерах неманеврових літаків. На основі особливостей сприйняття вестибулярною системою людини руху за креном сформульовано та розв’язано задачу імітації поперечних акселераційних дій системами рухомості авіаційних тренажерів. Вирішено критичне завдання імітації набору кутових акселераційних дій, які пілоти сприймають під час польотів. Це дослідження підкреслює два ключові результати. Фільтр низьких частот четвертого порядку ефективно виділяє низькочастотні акселераційні дії з кінематичних параметрів руху літака, підвищуючи точність імітації. По-друге, запропонований метод значно розширює діапазон імітованих акселераційних дій, одночасно забезпечуючи їхню синхронізацію з високочастотними акселераційними діями вздовж відповідних степенів вільності. Така постановка задачі збільшує діапазон імітованих акселераційних дій до ±0,3n_z, що практично відповідає діапазону імітованих акселераційних дій транспортного літака, і таким чином підвищує якість імітації акселераційних дій. Реалізація розробленого методу на комплексному тренажері літака Ан-72ТК-200 підтвердила його ефективність. На завершення це дослідження представляє багатообіцяючу методологію, яка покращує якість імітації акселераційних дій, таким чином роблячи імітацію акселераційних дій більш реалістичною та корисною як для пілотів, так і для дослідників аерокосмічної техніки на реальних авіаційних тренажерах неманеврових літаків.

Компенсація температурного дрейфу кільцевого лазерного гіроскопу

Роман Туренко — 2024-12-26

В роботі розглядається методи та алгоритми компенсації температурного дрейфу сигналу кутової швидкості. Розглянуто вплив конструкції на властивості лазерного гіроскопу. Запропоновано математичну модель та алгоритм компенсації температурної залежності вихідного сигналу лазерного гіроскопа.

Підвищення точності бесплатформної інерціальної навігаційної системи літального апарату при швидкому обертанні по крену

Є Хижняк — 2024-12-26

Запропонований метод корекції масштабного коефіцієнта гіроскопа крену бесплатформної інерціальної навігаційної системи, за сигналами одновісного індикаторного гіростабілізатора побудованого на мікромеханічному гіроскопі. Метод дозволяє суттєво підвищити точність вимірювання кутової швидкості крену літального апарату, що швидко обертається по крену.

Вимірювання різночастотності резонатора коріолісового вібраційного гіроскопа методом обертання стоячої хвилі

Георгій Строкач — 2024-12-26

Розглядається можливість визначення різночастотності резонатора коріолісового вібраційного гіроскопа способом керованої зміни положення стоячої хвилі для діагностики параметрів чутливого елемента на різних етапах виробництва та функціонування гіроскопа. Демонструються результати контролю частоти резонатора як способом покрокової зміни кута стоячої хвилі так і за рахунок її постійного обертання. Приведені результати розрахунків різночастотності на основі вимірювань. Зазначені переваги запропонованого методу вимірювання різночастотності.

Аналіз напружено-деформованого стану закрилка літака

Сергій Трубачев — 2024-12-26

Закрилки літака відіграють важливу роль в експлуатації літака. Вони використовуються для збільшення підйомної сили літака на заданій швидкості, що дозволяє здійснювати повільніший зліт і посадку. Збільшуючи розвал крила, закрилки забезпечують додаткову підйомну силу, що особливо корисно під час зльоту та посадки, коли літаку потрібно підтримувати контроль на низьких швидкостях. Крім того, закрилки також допомагають збільшити опір літака, що дозволяє уповільнити його під час посадки. Закрилки мають складну геометричну форму і тому для оцінки їх напружено-деформованого стану, необхідно застосовувати чисельні методи, насамперед метод скінченних елементів. В роботі на основі метода скінченних елементів були визначенні напруження при реальних експлуатаційних навантаженнях. Запропонована методика дає можливість здійснити як перевірочні розрахунки при проектування, так і оптимізацію маси закрилка літака.

Структуризація потоків інформації оптимального проектування авіаційних конструкцій з використанням штучного інтелекту

Юрій Бондар — 2024-12-26

Розглянуто задачу структуризація потоків інформації, які забезпечують процес проектування літака транспортної категорії для створення стратегії оптимального проектування авіаційних конструкцій з використанням штучного інтелекту. Задача створення стратегій оптимального проектування авіаційних конструкцій, на даний час, вирішено частково. Ця задача потребує створення додаткової оптимізаційно-інформаційної технології, яка дозволяє передати окремі задачі проектування від людини до штучного інтелекту.

Штучний інтелект повинен розвантажити людину у вирішення складних задач, зменшувати час на проектування нових повітряних суден та підвищувати їхню ефективність.

Система керування аеропружними коливаннями безпілотного повітряного судна

Олександр Бондаренко — 2024-12-26

Запропоновано систему керування, яка дозволяє зменшити амплітуду і час аеропружних коливань крила безпілотного повітряного судна, активно змінюючи його форму. Зміна форми досягається за рахунок керуючих поверхонь крила. Система керувань містить коригуючу ланку, яка синтезується одним із відомих методів, зокрема, логарифмічних частотних характеристик. В прикладних математичних та конструкторських програмних пакетах проведено напівнатурне моделювання. На прикладі елеронів крила та коригуючої ланки у вигляді ПІД-регулятора, проведено оцінку ефективності системи керування аеропружністю. Показано, що підбором пропорційного та інтегрального коефіцієнтів коригуючої ланки в системі керування можна збільшити критичну швидкість флатеру крила безпілотного літального апарату.

Концептуальні засади та метод створення високопрохідного автономного наземного роботизовного комплексу

Анатолій Довгополий — 2024-12-26

Розроблені концептуальні засади та метод створення високопрохідного автономного наземного роботизовного комплексу та метод його побудови для роботи в умовах складної місцевості та при дії засобів радіоелектронної боротьби. На основі світового досвіду створення високоточних автономних роботизованих комплексів з застосування інерціальних систем навігації запропоновано та досліджено комплексування в навігаційній системі магніто-інерціальних методів, систем технічного зору з розпізнаванням образів та прив’язкою до місцевості і штучного інтелекту. Розроблена модель похибок навігаційної системи. Приводяться розрахунки точності складових елементів навігаційної системи та точність визначення параметрів руху роботизованого комплексу.Розроблені концептуальні засади та метод створення високопрохідного автономного наземного роботизовного комплексу та метод його побудови для роботи в умовах складної місцевості та при дії засобів радіоелектронної боротьби. На основі світового досвіду створення високоточних автономних роботизованих комплексів з застосування інерціальних систем навігації запропоновано та досліджено комплексування в навігаційній системі магніто-інерціальних методів, систем технічного зору з розпізнаванням образів та прив’язкою до місцевості і штучного інтелекту. Розроблена модель похибок навігаційної системи. Приводяться розрахунки точності складових елементів навігаційної системи та точність визначення параметрів руху роботизованого комплексу.

Дослідження режиму попереднього заспокоєння супутника

Лев Рижков — 2024-12-26

Деякі особливості керування становленням супутника із використанням кватерніонів

Владислав Мелешко — 2024-12-26

В системах керування орієнтацією сучасних космічних апаратів, насамперед мікросупутників, широкого застосування набули алгоритми з використанням рівнянь кінематики в кватерніонах. Вони забезпечують при поворотах на великі кути уникнення точок сингулярності, характерних для кутів Ейлера-Крилова. Проте специфіка одиничних кватерніонів як параметрів визначення орієнтації може створювати в системі так званий «ефект розкручування», коли поворот космічного апарата в задане положення виконується не найкоротшим шляхом і збільшує витрати електроенергії, запас якої на борту обмежений. Дана публікація, підсумовуючи відомі публікації, ілюструє причини виникнення вказаного ефекту і демонструє простий алгоритм його уникнення. Ефективність такого підходу показана на прикладах чисельного моделювання системи керування мікросупутника з двигунами-маховиками та PD-регулятором на платформі MATLAB.

Оптимізація інваріантної до збурень системи автоматичного керування

Олександр Збруцький — 2024-12-26

Показана можливість оптимізації інваріантної до збурень системи автоматичного керування шляхом розширення структури коефіцієнту регулювання впливу збурень. Проаналізоване використання алгебро--інтегрально-диференціальної структури та окремих їх складових та встановлений переважаючий вплив кожної з них на швидкодію, характер поведінки системи та її усталену похибку. Числове моделювання підтвердило ефективність використання такої структури регулятора впливу збурень для забезпечення швидкодії та якості керування при довільних зовнішніх збуреннях.

Алгоритм інерціально-візуальної орієнтації літального апарата з двома оптичними камерами

Сергій Черненко — 2024-12-26

Стаття присвячена визначенню кутів орієнтації літального апарата за інформацією з двох оптичних камер і тріади гіроскопів. Описані функції ціни необхідні для обчислення крену, рискання та тангажу. Проведено імітаційне моделювання роботи алгоритму з використанням реальних зображень. При цьому враховувалися похибки датчиків кутової швидкості низького класу точності. Наведені графіки зміни похибок визначення кутів інерціально-візуального алгоритму орієнтації в часі. Перевагами застосованого методу є відсутність необхідності виділення лінії горизонту та невисокі вимоги до обчислювальних ресурсів навігаційної системи.

Визначення орієнтації з використанням магнітного поля землі

Владислав Мелешко — 2024-12-16

Розглядаються структура та можливості приладу орієнтації, який використовує вектор сили тяжіння та магнітне поле Землі. Прилад складається з трьох акселерометрів та трьох магнітометрів, які жорстко встановлені на рухомому обєкті. Показані можливі характеристики названих чутливих елементів, а також параметри сили тяжіння та індукції в заданій точці на поверхні Землі (для прикладу в Києві). Показані також характеритики готових курсовертикалей (AHRS). Приведені два алгоритма визначення магнітного курсу по визначених тангажу та крену обєкта: алгоритм тріад та алгоритм Одинцова. Шляхом моделювання показано, що при відносно грубих чутливих елементах (акселерометри з похибкою більше 10 -2 м/с 2 , магнітометри з похибкою більше 100 нТл) доцільно використати метод тріад. При більш точних чутливих елементах краще працює метод Одинцова. При оцінці характеристик враховані систематичні похибки приладів, маючи на увазі, що шумові завади добре фільтруються. Можливі низькочастотні завади при русі по пересіченій поверхні не розглядаються. Складений бюджет похибок для визначення істинного географічного курсу, який включає: похибки розрахунку параметрів магнітного поля Землі, похибки магнітної девіації, сезонні та суточні варіації магнітного відхилення, похибки магнітометрів та акселерометрів, а також похибки алгоритмів визначення магнітного курсу.

Методи підвищення функціональної ефективності БПЛА

Данііл Вадіс — 2024-12-26

Інтеграція інноваційних рішень у всі рівні системи БПЛА дозволяє значно підвищити ефективність їх роботи в найрізноманітніших умовах і завданнях. Основною проблемою при використанні безпілотників є ефективне планування маршрутів польоту. Недосконалість моделей і методів планування маршрутів призводить до втрати безпілотних літальних апаратів та зниженню ефективності виконання завдань. В оглядовій статті розглянуто методи, які автоматизують процеси планування маршрутів і знижують вплив людського фактору на управління. Важливою проблемою є виявлення атак на навігаційну систему БПЛА, оскільки такі атаки безпосередньо впливають на здатність безпілотників виконувати свої функції, тому в статті розглянуто методи для виявлення спуфінгу GPS та способу автоматичного повернення БПЛА в зону старту при виявлені зовнішніх кібератак на нього. Також в статті наведені перспективні напрямки використання штучного інтелекту в безпілотниках. Розглянуто інноваційні підходи, серед яких: генеративний дизайн, алгоритми керування роєм, комп'ютерний зір і методи інформаційно-екстремального навчання, що сприяють розширенню функціональних можливостей БПЛА.

Синтез і аналіз регулятора параметрів бокового руху безпілотного літака на етапі зльоту

Роман Прокоп'єв — 2024-12-26

Розроблений робастний регулятор параметрів бокового руху легкого безпілотного літака на етапі зльоту. Синтез регулятора виконувався, використовуючи 2-Ріккаті підхід теорії в трьох точках траєкторії. Порівнюються властивості системи, що містить регулятори з трьома наборами коефіцієнтів та системи, що використовує один стаціонарний регулятор. Розглянуті перехідні характеристики керування кутом шляху, а також рухи з крену та ковзання. Аналізується поведінка літального апарату при дії бокового вітру і неточно заданих аеродинамічних характеристиках. Показана працездатність динамічного стаціонарного робастного регулятора, отриманого в одній точці траєкторії, впродовж всього етапу зльоту літального апарату.