81403

Автор(ы): 

Автор(ов): 

4

Параметры публикации

Тип публикации: 

Статья в журнале/сборнике

Название: 

Синтез комбинированного управления ориентацией и высотой квадрокоптера на основе блочного подхода с сигмовидными обратными связями

ISBN/ISSN: 

2713-3192

DOI: 

10.15622/ia.24.3.2

Наименование источника: 

  • Информатика и автоматизация

Обозначение и номер тома: 

Т. 24, № 3

Город: 

  • Санкт-Петербург

Издательство: 

  • Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр РАН

Год издания: 

2025

Страницы: 

745-790
Аннотация
В работе рассматривается проблема управления ориентацией и высотой квадрокоптера при наличии неопределенностей в модели объекта. При решении данной проблемы особенно актуально учитывать особенности объекта: сильную подверженность колебаниям крена, тангажа и высоты из-за конструкции квадрокоптера и динамики моторов (при этом рыскание наименее подвержено колебаниям из-за динамики моторов по сравнению с другими регулируемыми переменными). Для достижения высокого качества регулирования при наличии неопределенностей, как правило, применяют комбинированное управление. Оно строится как сумма двух частей: базовой стабилизирующей и части, компенсирующей неопределенности с помощью наблюдателя возмущений. Стандартно обе части содержат линейные обратные связи. Однако при отработке выходными переменными объекта негладких задающих воздействий линейные обратные связи могут приводить к перерегулированию и к увеличению колебательности. Для предотвращения этих проблем в работе предложен закон комбинированного управления с гладкими и ограниченными обратными связями в виде гиперболического тангенса. Данные обратные связи используются и в регуляторе, и в наблюдателе возмущений. При этом синтез управлений осуществляется на основе структурных свойств объекта с помощью блочного подхода. Его применение обеспечило инвариантность выходных переменных по отношению не только к согласованным, но и к несогласованным неопределенностям, а также позволило построить наблюдатель возмущений минимально возможного порядка. Кроме того, дополнительно для уменьшения колебаний в закон управления введена часть с ускорениями объекта. Для реализации предложенного подхода достаточно знать номинальные значения некоторых параметров объекта и допустимые границы изменения неопределенностей. Приведены результаты натурных экспериментов на квадрокоптере с рамой F450 и результаты сравнительного анализа предложенного подхода с тем, где используются линейные управления.

Библиографическая ссылка: 

Антипов А.С., Кокунько Ю.Г., Вольф Д.А., Широков А.С. Синтез комбинированного управления ориентацией и высотой квадрокоптера на основе блочного подхода с сигмовидными обратными связями // Информатика и автоматизация. 2025. Т. 24, № 3. С. 745-790.