Математическое моделирование управляемого вертикального полета привязной платформы

Abstract

Существует проблема оперативного получения достоверной и достаточной информации об окружающей обстановке, в том числе на труднодоступных территориях, где отсутствует связь или требуется длительное время стационарного мониторинга с целью обеспечения безопасности или охраны важных объектов. В статье рассматриваются вопросы математического моделирования автоматизированной тросовой стоянки беспилотного летательного аппарата (платформы) в вертикальной плоскости. Целью исследования является создание инструментальных средств проектирования привязных летательных платформ, оснащенных автоматизированной тросовой системой удержания с учетом внешних случайных возмущений атмосферы при вертикальном полёте. Для достижения поставленной цели необходимо провести математическое моделирование полета привязных беспилотных летательных платформ с учетом внешних активных и реактивных сил, а также возмущающих сил – случайных воздушных потоков, которые могут быть значительными по силе и переменными по направлению, что, несомненно, влияет на устойчивое положение привязной платформы. Применение алгоритма расширенного фильтра Калмана в качестве наблюдателя состояния привязной летательной платформы при математическом моделировании полета платформы делает возможным учет случайных возмущений атмосферы как частично детерминированной среды с целью уменьшения ошибки положения летательного аппарата при его управлении. Для решения поставленной задачи использовались методы классической механики, теории устойчивости движения, оптимального управления, теории оценивания, параметрической оптимизации. Представлены результаты математического моделирования полета привязной летательной платформы – привязного коптера – с учетом случайных атмосферных возмущений. Результаты вычислительных экспериментов позволили установить, что случайные возмущения атмосферы могут оказывать существенное влияние на управление летательным аппаратом по положению.