Исследование задачи стабилизации привязной платформы в вертикальной плоскости

Abstract

В современных реалиях использование привязных беспилотных летательных платформ, позволяющих вести мониторинг окружающей среды, обеспечивать связь и выполнять ряд других задач в течение длительного времени, делают привязные мультикоптеры хорошим инструментом для выполнения видеонаблюдения. Электропитание таких платформ, а также передача информации от установленной на борту аппаратуры осуществляется через кабель-трос. Такая платформа оснащается различными коммуникационными нагрузками, такими как беспроводная сетевая связь, мобильная связь и так далее, обеспечивая связь различных операторов в радиусе десятков километров. Наличие кабель-троса накладывает ограничения на рабочее пространство и динамику движения платформы, в связи с необходимостью контроля натяжения и удержания летательного аппарата с полезной нагрузкой. Целью исследования является разработка модели управляемой тросовой стабилизации привязных платформ с учетом внешних случайных возмущений и ограниченного радиуса отклонения в горизонтальной (вертикальной) плоскости. Стабилизация привязной платформы на определенной высоте является важнейшей задачей, связанной с компенсацией возмущающих статических и динамических эффектов от ветрового потока. Предложенная в работе модель стабилизации положения привязной платформы может найти применение в создании инструментария для проектирования привязных летательных платформ. Для решения поставленной задачи использовались методы классической механики, теории устойчивости движения, оптимального управления. Приведены результаты математического моделирования автоматизированной стоянки (висения) платформы посредством кабель-троса при фиксированной тяговой силе винтов. Решалась задача обеспечения точности позиционирования коптера в заданной области. Вычислительные эксперименты показали, что внешние возмущения оказывают сильное влияние на поведение летающей платформы, особенно во время стабилизации.