Кафедра систем керування літальними апаратами (СКЛА)
Постійне посилання на фонд
Переглянути
Перегляд Кафедра систем керування літальними апаратами (СКЛА) за Автор "Збруцький, Олександр Васильович"
Зараз показуємо 1 - 6 з 6
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Відкритий доступ Завадостійкий алгоритм керування польотом квадрокоптера(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Гуменюк, Володимир Юрійович; Збруцький, Олександр ВасильовичАктуальність: Квадрокоптер являє собою безпілотний літальний апарат (БПЛА), що має чотири двигуни з повітряними гвинтами (пропелерами), які створюють тягу. Наразі подібні апарати використовують доволі широко і різноманітно, але це використання обмежене переважно режимами "ручного" дистанційного керування з пульта оператора і польоту за простим маршрутом. Причина обмежень - низька автономність квадрокоптера через складність автоматичного обльоту різноманітних перешкод у складному середовищі та автономної навігації в разі відсутності сигналу супутникової навігаційної системи (СНС). Актуальним є завдання розроблення завадостійкого алгоритму керування польотом квадрокоптера, що дає змогу здійснювати політ квадрокоптера за спланованим маршрутом із можливістю обльоту перешкод та автономною навігацією. Мета роботи: Мета цієї роботи полягає в розробленні завадостійкого алгоритму керування польотом квадрокоптера, що дає змогу забезпечити автономний політ за спланованим маршрутом із можливістю обльоту перешкод у складному середовищі, де діють радіоелектронні й вітрові збурення. Завдання: 1. Провести аналіз і дослідження наявних технічних рішень для даного алгоритму, підібрати апаратну частину квадрокоптера; 2. Розробка автономного алгоритму траєкторного і кутового керування польотом квадрокоптера за заданим маршрутом при умові відсутності вітрових збурень. 3. Побудова уточненої математичної моделі квадрокоптера з урахуванням гіроскопічних ефектів гвинтів і моторів, впливу вітру та екранного ефекту поверхні землі. 4. Розроблення КНС, що враховує достовірність і статистичні характеристики джерел інформації, які входять до неї. 6 Практичне значення: Пропонована КНС із різними навігаційними режимами, використовуючи показання додаткових датчиків, дає змогу підвищити точність навігації та розширити сферу застосування БПЛА за відсутності сигналу СНС у складних умовах польоту. Розроблений алгоритм роботи завадостійкого алгоритму було застосовано під час проходження переддипломної практики на підприємстві «Спарроу Авіа», під час розробки літальних апаратів які виробляються у даному підприємстві.Документ Відкритий доступ Планування польотних випробувань безпілотного літального апарату для ідентифікації його параметрів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Кобилочний, Андрій Павлович; Збруцький, Олександр ВасильовичАктуальність: Розширення сфер застосування та масовість використання безпілотних літальних апаратів (БПЛА) зумовлює актуальність розробки ефективних методів їх випробування та налаштування систем керування. Мета роботи: розробити спосіб визначення параметрів БПЛА за допомогою льотних випробувань ЛА та синтезувати САК одним з вибраним методом синтезу з отриманням кращих перехідних характеристик для вибраного типу ЛА. Завдання: 1. Підготовка БПЛА до льотних випробувань. 2. Видобування даних датчиків бортової авіоніки. 3. Знаходження передатних функцій та параметрів БПЛА. 4. Синтез САК запропонованим методом. 5. Зняття перехідних характеристик синтезованої системи та порівняння з початковими параметрами САК. Практичне значення: Розроблений алгоритм знаходження передатних функцій та параметрів ЛА має велике практичне значення, адже на сьогоднішній день існує велика кількість БПЛА літакового типу, які треба вміти налаштовувати, щоб отримати якісний політ протягом будь-якої місії. Враховуючи те, що більшість даних ЛА невідомі або їх недостатня кількість, цей алгоритм може допомогти знайти параметри ЛА, які в подальшому будуть використовуватися в налаштуванні САК та в отриманні кращих перехідних характеристик для забезпечення якісного польоту.Документ Відкритий доступ Початкова виставка БІНС в польоті(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Зеленіна, Олеся Владиславівна; Збруцький, Олександр ВасильовичАктуальність роботи: можливість початкової виставки БІНС в польоті без використання еталонної системи носія (базової БІНС) та скорочення часу готовності спеціальної техніки. Мета роботи: розглянути задачу можливостей початкової виставки БІНС в польоті літального апарату та умови її реалізації. Завдання: 1. Розробити методи початкової виставки БІНС в польоті літального апарату без наявності базової БІНС. 2. Розглянути умови реалізації розроблених методів. 3. Підвисити точність вимірювання кутів крену і тангажу. 4. Підвисити точність вимірювання швидкості. 5. Оцінити точність розроблених методів початкової виставки. Метод досліджень: складення математичної моделі фільтра Калмана для оптимальної оцінки похибок вимірювання, моделювання оцінки похибок та їх компенсування у програмному середовищі Matlab і Simulink. Практичне значення: розроблені методи початкової виставки БІНС можуть бути використані у випадках, якщо необхідний швидкий запуск ракети без проведення початкової виставки на землі. Такі методи надають можливість запуску ракети з подальшою виставкою в польоті. Комплексування оптичних датчиків значно підвищує точність визначення кутів крену і тангажу, що сприяє підвищенню точності початкової виставки БІНС. Відповідно, комплексування способів вимірювання швидкості також помітно покращує точність вимірювання швидкості, що також покращує точність початкової виставки швидкості БІНС, тобто ініціалізації.Документ Відкритий доступ Система автоматичного керування групи БПЛА на основі оптичного розпізнавання та радіо позиціювання(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2020) Забродський, Антон Віталійович; Збруцький, Олександр ВасильовичУ роботі розглядаються питання, пов’язані з пошуком можливостей для безпечного та результативного руху групи БПЛА. Об’єктом дослідження даної є процес польоту групи БПЛА, в якому використовуються оптичне розпізнавання та радіопозиціонування, тоді як предметом дослідження є система автоматичного керування, що забезпечує рух групи БПЛА, а також методи та моделі, що є частиною такої системи.Документ Відкритий доступ Система автоматичного стикування супутників з машинним зором(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Усатенко, Максим Вадимович; Збруцький, Олександр ВасильовичАктуальність: На сьогодення проблема автоматичного стикування супутників є актуальною враховуючи велику кількість космічних апаратів на орбіті Землі та необхідність в їх обслуговувані, збірці, дозаправці та переміщенні з орбіти на орбіту. Це дозволить подовжити термін експлуатації цих апаратів, а також налагодити процес очищення навколоземного простору від космічного сміття з можливістю в майбутньому переробки або утилізації безпосередньо на орбіті. Для цього необхідно створити систему автоматичного зближення та стикування. Мета роботи: розробити систему автоматичного зближення та стикування за допомогою системи технічного зору, що містить оптичні камери. Завдання: 1. Визначити склад апаратної частини системи технічного зору та встановити вимоги до неї; 2. Розробити алгоритм визначення кутів лінії візування до супутника- цілі та координат супутника-цілі відносно супутника-переслідувача; 3. Розробити алгоритм системи автоматичного зближення та стикування; 4. Створити модель для симуляції роботи системи автоматичного зближення та стикування. Практичне значення: Розроблений алгоритм визначення кутів лінії візування до супутника-цілі можна використати для визначення навігаційних параметрів на прикладі інших систем. Наприклад, визначення орієнтації та координат беспілотного літального апарату за допомогою візуальних орієнтирів. Розроблений алгоритм роботи системи автоматичного зближення та стикування може бути використана для супутників, що здійснюватимуть зближення та стикування як з супутниками, так і іншими космічними тілами (наприклад, космічне сміття).Документ Відкритий доступ Інваріантна до збурень оптимальна система керування оптичною віссю камери(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Осокін, Владислав Сергійович; Збруцький, Олександр ВасильовичОсокін В.С. Інваріантна до збурень оптимальна система керування оптичною віссю камери. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 173 «Авіоніка» – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2025. Підготовка здійснювалася на кафедрі систем керування літальними апаратами Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Міністерства освіти і науки України. Дисертаційна робота присвячена розробці інваріантної до збурень системи керування оптичною віссю камери для авіаційних і космічних застосувань, що дозволяє стабілізувати і контролювати зображення з оптичних приладів з високою точністю в умовах невизначених зовнішніх збурень. Тематика дослідження пов’язана з розробкою систем керування, які мають інваріантність до збурень і забезпечують стабільне керування оптичною віссю камери в умовах невизначених і змінних зовнішніх впливів. Системи стабілізації та керування, які здатні працювати з високою точністю в умовах невизначеності, мають особливе значення для сучасної авіаційної та космічної техніки. Однією з найважливіших задач є забезпечення стабільності і точності автоматичних систем керування, які керують оптичною віссю камер тепловізійних пристроїв, що використовуються на літальних апаратах різного призначення. При цьому особлива увага приділяється здатності систем до адаптації в умовах невизначених зовнішніх збурень, які можуть суттєво впливати на формування зображення для коректного розпізнавання та наведення. Для вирішення цих задач необхідне застосування новітніх методів математичного моделювання, розробки алгоритмів керування та обчислювальних засобів, які дозволяють отримати стабільну, високоточну систему керування. Дослідження фокусується на створенні систем автоматичного керування, які базуються на принципах оберненої динамічної моделі системи. Це забезпечує можливість підвищити точність і стійкість в умовах зовнішніх збурень завдяки компенсації неконтрольованих впливів у реальному часі. Особливу роль у цьому відіграють математичні моделі, які описують динаміку систем керування оптичними системами і дозволяють передбачити її поведінку в різних умовах експлуатації. Метою дисертаційної роботи є підвищення точності систем автоматичного керування (САК) оптичною віссю камер шляхом розробки та впровадження інваріантної до збурень системи керування з використанням адаптивного коефіцієнту на основі оберненої динамічної моделі системи, що дозволяє досягти гарантованої точності в умовах непередбачуваних зовнішніх впливів. У першому розділі проведено всебічний аналіз існуючих методів і алгоритмів керування, які використовуються для стабілізації та керування оптичними осями камер. Розглянуто основні сучасні підходи, зокрема зворотну динамічну систему, адаптивне керування, робастне керування та метод активного компенсування збурень, що дозволяють забезпечити високу точність роботи САК. На основі цього аналізу сформульовано вимоги до розроблення нової системи керування, яка відповідатиме сучасним викликам в авіаційній галузі. Другий розділ присвячено розробці математичної моделі САК для керування та стабілізації оптичної осі камери, яка забезпечує гарантовану точність і стійкість перехідних процесів при змінних зовнішніх умовах. Математична модель враховує динаміку системи стабілізації та керування оптичною системою та забезпечує високу точність стабілізації зображення. Третій розділ містить розробку алгоритму автоматичного керування, що забезпечує інваріантність до збурень. Запропоновано новий алгоритм формування коефіцієнтів зворотного зв’язку на основі параметрів оптимальної системи з використанням оберененої динамічної моделі системи та додаткового контуру який базується на наближенні змінної стану до допустимої межі та дозволяє досягати гарантованої точності стабілізації при непередбачуваних відхиленнях. Представлено метод визначення параметрів додаткового контуру керування для забезпечення стійкості та адаптивності системи, що дозволяє системі підлаштовуватися до змінних умов в реальному часі. Четвертий розділ присвячено математичному моделюванню роботи розробленої системи керування гарантованої точності. Показано, що запропонований алгоритм забезпечує високу ефективність в умовах невизначених збурень. Проведено порівняння з традиційними методами, що демонструє суттєве покращення якості перехідного процесу керування та стабілізації. Практичне значення роботи полягає у можливості використання розробленої системи в авіаційних та космічних системах для підвищення ефективності роботи тепловізійних камер і сенсорів. Це досягається шляхом забезпечення гарантованої точності в роботі системи керування за умов дії невизначених збурень, зменшення похибки стабілізації та покращення якості формування і обробки зображень. Розроблені алгоритми підвищують точність цілевказівки, зменшують вплив зовнішніх факторів, таких як вібрації та сухе тертя, і забезпечують адаптивність до змін у зовнішньому середовищі. Система може бути інтегрована у складі сучасних тепловізійних приладів, систем наведення та автоматичного супроводження цілі, що використовуються у високоточній техніці. Її впровадження сприяє зростанню ефективності та конкурентоспроможності вітчизняних авіаційних і космічних технологій. Практичні результати роботи реалізовані у виробничих умовах ДП «СПБ Арсенал», що підтверджується відповідним актом впровадження (Додаток Д). Наукова новизна отриманих результатів 1. Вперше запропоновано метод формування коригуючого впливу для компенсації збурень, який базується на наближенні змінної стану до допустимої межі. Показано, що алгоритм забезпечує гарантовану компенсацію збурень та необхідну якість перехідного процесу. 2. Вперше розроблено алгоритм забезпечення інваріантності до збурень демонструє високу ефективність за різних умов, зменшує похибку стабілізації, підвищує точність керування та зберігає стабільність системи в умовах випадкових збурень, на які не накладаються обмеження. 3. Вперше запропоновано застосування підходу оберненої динамічної моделі системи для систем високого порядку для забезпечення стабільності та якості перехідного процесу системи автоматичного керування, що не залежить від характеру збурень, запропонований підхід не накладає обмежень на характер збурень оскільки не потребує їх вимірювання, що дозволяє використовувати систему в умовах змінних та непередбачуваних зовнішніх впливів. 4. Встановлений вплив кожної з алгебраїчної, диференціальної та інтегральної складових регулятора гарантування точності на динаміку системи керування, що дозволило оптимізувати параметри регулятора для підвищення швидкодії та якості перехідного процесу і компенсацію накопиченої похибки, особливо під час тривалих збурень. 5. Узагальнена математична постановка задачі гарантування точності керування як розв’язання алгебро–диференціальних рівнянь з обмеженнями. Публікації. Основні наукові результати дисертаційної роботи опубліковані у 5 наукових статтях у фахових виданнях, включених до переліку наукових фахових видань України категорії «Б», у 5 тез доповідей на міжнародних науково–технічних конференціях, 1з яких матеріали конференції індексуються в Scopus.