Перевод названия: Functional modeling of the test bench of unmanned aerial vehicles
Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2019
Идентификатор DOI: 10.18127/j20700784-201912-08
Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, функциональное моделирование, платформа Гью-Стюарта, модельно-ориентированный подход, испытания силовых установок, unmanned aerial vehicle, Functional Modeling, Gough-Stewart platform, model-oriented approach, power plant tests
Аннотация: Постановка проблемы. В проектировании и проведении испытаний беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) ключевую роль играют стенды имитационного и полунатурного моделирования, представляющие собой комплексную программно-аппаратную электромеханическую систему с цифровым управлением. Разработка и отладка подобной системы может быть авПоказать полностьютоматизирована с использованием методологии модельно-ориентированного проектирования, при которой основным объектом проектирования является имитационная модель изделия. Цель. Рассмотреть методологию моделирования испытательного стенда БПЛА. Результаты. Рассмотрена имитационная модель испытательного стенда БПЛА, установленных на платформенном манипуляторе Гью-Стюарта, включающая модель генерации траектории движения БПЛА, имитатор автопилота, кинематическую модель манипулятора и подсистемы расчета текущего положения подвижной платформы манипулятора. Практическая значимость. Разработанная функциональная модель испытательного стенда БПЛА обеспечивает моделирование кинематики и динамики платформенного манипулятора, расчетных модулей элементов вектора обобщенных коорди-нат подвижной платформы Стюарта и имитатора автопилота БПЛА. Currently, approaches for testing unmanned aerial vehicles (UAV) are actively developing with the introduction of resource-saving technologies, which involve the on-board UAV systems carry-out testing with using simulation and hardware-in-the-loop (HIL) modeling. At all stages of UAV design, a decisive role is played by simulation and HIL stands, which ensure testing of systems in order to assess the impact of operational factors on their characteristics. As an example, we can consider the hardware-software complex for testing UAV mounted on the Gough-Stewart plat-form manipulator. The development and debugging of such a software and hardware complex itself presents a complex engineering task and can be automated by using the methodology of model-oriented design. The central element of the model-oriented design methodology is the simulation model of the developed product, in this case, the Gough-Stewart manipulator with an actuation system, management tools for motion control and measuring physical parameters of the tested product. The plat-form manipulator consists of the fixed base, the movable plate-shaped and six supports of variable length, the mass of which is taken equal to zero. The orientation of the movable platform is deter-mined by the position of the gravity center (pole) point along three coordinate axes and three successive angles of platform rotation around the pole at the yaw, roll and pitch angles. For the moving platform, the solution of the direct problem of dynamics is considered - finding the forces developed by the drives of variable length supports that provide the platform motion. The functional model of the test bench includes the module for generating a desired UAV trajectory, the UAV autopilot simulator, the kinematic model of the platform manipulator and the sub-system calculating a current position of the moving plate-form, namely: components of the displacement vector, moments of forces along coordinate axes and spatial orientation angles of the platform. The developed model also allows to evaluate the functioning parameters of proportional-integral-derivative controllers of spatial orientation angles, as well as to automatically obtain pro-gram code for implementing both automation of testing and UAV control. Also, the presented functional model can function in conjunction with the user interface of the bench and can be used to evaluate the parameters of the test bench functioning. Further development of the functional model is planned in terms of detailing the description of the platform manipulator kinematics and dynamics, in particular, taking into account inertia and weight of the movable supports, forces and friction moments in kinematic pairs, the influence of the payload. It is also planned to introduce algorithms for preliminary calculation of the UAV route path of flight and the formation of the desired trajectory of the movable plate-shaped manipulator in accordance with a given route.
Журнал: Успехи современной радиоэлектроники
Выпуск журнала: № 12
Номера страниц: 52-56
ISSN журнала: 20700784
Место издания: Москва
Издатель: Общество с ограниченной ответственностью "Издательство "Радиотехника"