Моделирование полета коптера в SimInTech

全文:

Обоснование. Актуальность работы заключается в том, что в настоящее время беспилотные летательные аппараты (БПЛА) решают множество разнообразных задач. Их активно применяют в сферах военного дела, научной деятельности, лесной промышленности, охраны окружающей среды, строительства и других областях, включая спасательные операции. Эти устройства способны доставить медицинские приборы или же препараты прямиком к пациенту, нуждающемуся в срочной помощи [2] или же добираться до тех мест, куда человеку было бы очень трудно попасть или же вовсе невозможно.

Но что же представляет из себя БПЛА? Это устройство, способное на осуществление полета без человека, что управлял бы им. Беспилотники могут иметь большое разнообразие размеров и классов, включая микро-БПЛА.

Микро-БПЛА обычно имеют размеры от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров и могут быть использованы для широкого спектра задач. Они являются эффективным инструментом для получения информации из воздуха без необходимости присутствия человека на месте.

Цель — исследование такого устройства, как БПЛА, его внутренней и внешней составляющих, а также средств его моделирования:

1. Рассмотреть основные тенденции развития БПЛА, сферы их применения.
2. Изучить конструктивные особенности БПЛА.
3. Рассмотреть его математическую модель.
4. Выбрать среду имитационного моделирования, выявить ее преимущества и недостатки.
5. Выполнить имитационное моделирование математической модели октокоптера в выбранной среде.

Методы. Нашей цели мы будем добиваться при помощи программы SimInTech, на базе которой будет происходить моделирование самого коптера с его внутренней частью, а также его полета.

Это отечественное программное обеспечение, которое предназначено для разработки математических моделей и алгоритмов управления, а также для автоматической генерации кода и многих других вещей [1].

Если сравнивать данное ПО с его главным конкурентом в лице Matlab/Simulink, то можно выделить следующие достоинства и недостатки:

Достоинства:

• бесплатная модель распространения с большой библиотекой блоков для самых различных задач;
• простой и понятный интерфейс для новичка в сфере моделирования;
• добавляются все новые блоки и реализации таких же новых задач.

Недостатки:

• ограничение по количеству блоков (250), которые можно выставить (исправляется бесплатным запросом лицензионного ключа);
• отсутствие некоторых возможностей в связи с разработкой (но можно быть уверенным, что все это временные проблемы).

Результаты. По окончании нашей работы мы добились того, чтобы октокоптер имел возможность подниматься в воздух, опускаться, а также поддерживать определенную высоту на протяжении всего полета.

Полученную модель октокоптера представим на следующем рис. 1.

 

Рис. 1. Модель октокоптера в системе координат xyz, вид сбоку

 

Видно, что микро-БПЛА движется в системе координат z, а именно опускается с определенной скоростью, то есть происходит его посадка.

Результаты данного эксперимента мы отчетливо можем наблюдать в виде зависимости угловой скорости от пройденного времени, или же скорости от времени, на полученных нами графиках (рис. 2).

 

Рис. 2. Зависимость угловой скорости двигателей от пройденного времени

 

Выводы. В ходе работы были изучены конструктивные особенности БПЛА, его математическая модель, а также среда работы.

Практическая значимость данной работы заключается в том, что все полученные результаты и модели можно будет использовать в учебном процессе, а именно в дипломной работе, а также для дальнейшего изучения, например тестирования работы коптера в различных условиях — с ветром или без него.

作者简介

Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики

编辑信件的主要联系方式.
Email: komrad.dany2018@yandex.ru

студент, группа ИКТр-12

俄罗斯联邦, Самара

Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики

Email: nikitosik-04@mail.ru

студент, группа ИКТр-12

俄罗斯联邦, Самара

Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики

Email: zhanna.rys@yandex.ru

студентка, группа ИКТр-12

俄罗斯联邦, Самара

参考

补充文件