автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Исследование и разработка методов, систем и алгоритмов автоматического управления беспилотными средствами мониторинга

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ, СИСТЕМ И АЛГОРИТМОВ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫМИ СРЕДСТВАМИ МОНИТОРИНГА

Специальность: 05.13.06 — «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в приборостроении)»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

21 ОКТ 2015

Москва-2015 г.

005563644

005563644

Работа выполнена на кафедре «Систем автоматического управления и контроля» в Национальном исследовательском университете «МИЭТ».

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор, Щагин Анатолий Васильевич

Кобзарь Александра Иванович, доктор технических наук, профессор, советник генерального директора ЗАО, «НТЦ ЭЛИНС»

Ведущая организация:

Михайлов Игорь Игоревич, кандидат технических наук, научный сотрудник ФГУП «ГосНИИАС»

ОАО «НИИ Точного машиностроения», г. Москва

Защита диссертации состоится «26» Х7" 2015 года в//ч. г^-мин. на заседании диссертационного совета Д 212.134.04 при Национальном исследовательском университете «МИЭТ» по адресу: 124498, Москва, Зеленоград, площадь Шокина, д.1, НИУ МИЭТ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИУ МИЭТ и на сайте http://miet.ru/.

Автореферат разослан _Ю_2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.134.04: доктор технических наук, профессор

А.И. Погалов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы.

Современные достижения в области микроэлектроники, вычислительной техники, связи, навигации и других областях науки и техники позволяют ставить и решать задачи создания качественно новых беспилотных наземных и беспилотных летательных средств мониторинга состояния среды и территорий. Повышение тактико-технических характеристик беспилотных средств, требует проведения исследований автоматических методов управления, получения и использования информации о местоположении, скорости, направлении и других параметрах движения, применения современных микропроцессорных структур, датчиков, приводов, исполнительных устройств и др.

Решение таких задач связано с разработкой алгоритмов и анализом структур бортовых систем, созданием математических моделей для количественной оценки параметров движения. Разработка методов проектирования адаптивных систем автоматического управления беспилотным летательным аппаратом (БПЛА), изменяющих параметры движения в зависимости от воздействий, действующих на объект управления, требует решения ряда научно-технических проблем, связанных с разработкой принципов и алгоритмов управления в автоматическом режиме, анализа и моделирования особенностей построения и функционирования адаптивной системы автоматического управления БПЛА.

В данной работе рассматривается комплексный подход к анализу качества работы и разработке математических моделей для количественной оценки параметров автоматических систем управления беспилотными средствами мониторинга. Разработанные алгоритмы и методы управления обеспечивают качественно новые характеристики беспилотных средств.

Управление полетом БПЛА осуществляется дистанционно с наземного пункта по радиоканалу или с помощью системы автоматического управления (САУ).

Распределенная многопроцессорная структура комплекса управления БПЛА, обеспечивает согласованную работу отдельных частных алгоритмов для одновременного решения задач управления и навигационных задач и обеспечивает выполнение алгоритмов в зависимости от решаемой задачи.

Программируемые микроконтроллеры подсистем сопряжены с центральным процессором системы управления и могут осуществлять

дополнительные функции управления. Программируемые микроконтроллеры могут быть отдельными программными микроконтроллерами или составной частью процессора системы управления. Добавление программируемого микроконтроллера в систему управления даёт ряд очень важных преимуществ.

Практическая важность рассмотренных выше вопросов, и недостаточная проработка перечисленных задач определили выбор темы диссертации и направление исследований. Эти вопросы, составляющие предмет данной работы, вполне актуальны. Цель и задачи диссертационной работы.

Целью диссертационной работы является исследование и разработка методов, систем и алгоритмов автоматического управления беспилотными средствами мониторинга.

Поставленная цель достигается благодаря решению следующих

основных задач:

1) анализу и разработке математических моделей для количественной оценки параметров автоматических систем управления беспилотными средствами мониторинга;

2) разработке методов анализа и проектирования узлов систем автоматического управления БПЛА;

3) исследованию моделей многопроцессорной системы управления продольным движением, углами тангажа и крена;

4) исследованию устойчивости беспилотного летательного аппарата при различных режимах управления;

5) разработке структур и алгоритмов распределённых бортовых систем управления;

6) разработке принципов построения бортового комплекса управления;

7) разработке алгоритмов коммуникации с наземной станцией.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в

диссертации использованы: методы математического анализа, математического моделирования, физического моделирования, теория измерений, теория автоматического регулирования и методы проектирования микропроцессорных систем управления.

Научная новизна диссертации состоит в создании, проведении и реализации следующих научно-обоснованных разработок:

1) предложена классификация задач и методы решения этих задач при реализации системы управления при продольном движении;

2) разработана математическая модель для продольного движения;

3) предложена методика оценки устойчивости системы управления беспилотным летательным аппаратом при работе с малыми балансировочными углами крена и тангажа алгебраическими методами;

4) разработаны структурные схемы бортовых систем управления беспилотными средствами;

5) разработаны алгоритмы управления многофункциональным комплексом БПЛА и обработки информации о траектории, положении и параметрах;

6) предложен метод аппаратно-программного моделирования, позволяющий проводить анализ параметров управления для точного управления углами крена и тангажа;

7) проведены исследования модели микропроцессорной системы управления углом тангажа и крена.

Практическую значимость работы имеют:

1) разработанные алгоритмы автоматического управления беспилотными средствами мониторинга;

2) результаты математического моделирования режимов работы системы управления БПЛА;

3) результаты исследования устойчивости системы управления беспилотным летательным аппаратом при работе с малыми балансировочными углами крена и тангажа;

4) разработанная структурная схема многопроцессорной системы управления БПЛА;

5) разработанная аппаратно-программная модель микропроцессорного устройства управления углом тангажа и крена БПЛА.

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры «Системы автоматического управления и контроля» НИУМИЭТ.

На защиту выносятся:

1) результаты математического моделирования задач управления полётом БПЛА с высоким углом атаки;

2) структурные схемы системы управления БПЛА и контрольной наземной станции;

3) алгоритмы работы многофункционального комплекса управления БПЛА;

4) архитектура системы управления БПЛА, обеспечивающая высокую мобильность, надёжность и быстродействие;

5) программы управления серводвигателем системы управления БПЛА;

6) результаты исследования физической модели устройства управления углом тангажа и крена.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на ряде научно-технических конференций, в частности:

1. Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и Информатика», Зеленоград, Москва, 2011 г., 2012 г., 2013 г., 2014 г., 2015 г.

2. Всероссийской межвузовской научно-практической конференции «Актуальные проблемы информатизации в науке, образовании и экономике», Зеленоград, Москва, 2013 г., 2014 г.

3. Конференции «Научная сессия МИФИ-2012 г.,2013 г., 2015 г. Международная телекоммуникационная конференция студентов и молодых ученых «Молодежь и наука». МИФИ, Москва, 2012 г., 2013 г., 2015 г.

4. Международной научно-практической конференции «Современные информационные технологии и ИТ-образование» МГУ, Москва, 2012 г., 2013 г., 2014 г.

Публикации по работе. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 23 печатных работах, в том числе пяти работах в журналах, входящих в список, утвержденный ВАК. Без соавторов опубликовано 14 работ.

По результатам работы получены два свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ №2015617576 от15.07.2015 г., и №2015618221 от 03.08.2015 г.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и четырёх приложений. Работа содержит 139 страниц основного текста, 88 рисунков и 10 таблиц.

Краткое содержание работы

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы и приводится ее краткая характеристика. Формулируются цель работы, задачи исследования и представляются основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен обзор и анализ существующих беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) с каждым годом занимающих все большее место, как в военной, так и гражданской сфере. По мнению многих экспертов, беспилотная авиация в обозримом

будущем начнет доминировать над пилотируемой, особенно в военной сфере. Это обусловлено рядом специфических достоинств, реализация которых позволяет получить существенное преимущество над пилотируемой авиацией для широкого спектра задач. Прежде всего это отсутствие экипажа, простота конструкции и систем, относительно небольшая стоимость БПЛА, малые затраты на их создание, производство и эксплуатацию, большая продолжительность и дальность полета, нетребовательность к аэродромному обеспечению.

На беспилотное средство для мониторинга автотранспорта, контроля маршрута передвижения размещается специальный ГЛОНАСС/ GPS терминал. Оборудование в автоматическом режиме определяет координаты местоположения транспорта с помощью возможности приема сигналов навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS, а также другие навигационные параметры, такие как скорость, направление движения и состояние подключенных датчиков, а также техническое состояние беспилотного средства в целом. Широкое применение нашли беспилотные летательные аппараты (БПЛА), предназначенные для автоматизированного мониторинга разведки, общей окружающей среды, поверхности и т.д.

При использовании САУ в память бортовой системы вводится маршрут полета, например, в виде координат промежуточных пунктов или координат цели. В данной работе рассматривается бортовая система автоматического управления БПЛА, выбор и обоснование её составных частей. Предложена структура бортовой системы автоматического управления БПЛА и способы взаимодействия с наземной станцией. В работе анализируется ряд ключевых моментов важных для выбора направлений развития систем управления беспилотными аппаратами, проводится анализ существующих комплексов и структур систем управления.

Анализ массо-габаритных показателей БПЛА и дальности действия показал, что для большинства подобных летательных аппаратов массо-габаритные показатели проектируемых САУ должны иметь жесткие ограничения, так как уже незначительное увеличение веса САУ приводит к существенному снижению дальности действия БПЛА.

Таким образом, массо-габаритные характеристики системы управления и контроля БПЛА, достижение малых массо-габаритных показателей при разработке САУ БПЛА, относится к числу наиболее важных задач проектирования. При этом САУ должна обеспечивать с определенной точностью полет по заданному маршруту и решение целевых задач. Анализ существующих относительных методов

показывает, что они основаны на опознании и сравнении комбинации линий, точек поверхностей положения и целых ландшафтов или обозреваемых участков местности для определения местоположения объекта.

В главе рассмотрены организационно-технические проблемы систем беспилотной авиации, средства связи и управления как совокупность технических средств, предназначенных для обеспечения взлета, посадки, полета БПЛА (дистанционно пилотируемого летательного аппарата - ДПЛА) по заданному профилю и маршруту в автоматическом или автоматизированном режимах, а также для управления процессами применения бортового оборудования; проведен краткий анализ проблем совершенствования технических характеристик традиционных типов БПЛА; рассмотрены возможные пути преодоления выявленных технических противоречий; обоснованы схемные решения, позволяющие получить БПЛА эффективно сочетающий высокую скорость полета и возможность базирования на неподготовленных площадках минимальных размеров с достаточной транспортной эффективностью.

Во второй главе проводится анализ требований, предъявляемых к системам управления, разработка системы автоматического управления для БПЛА. Задача автоматического управления угловым положением БПЛА является одной из основных задач, возникающих при пилотировании.

Во второй главе также предложена классификация задач и методы решения этих задач при реализации системы управления при продольном движении. Проведено математическое моделирование управления углом тангажа. Проведена оценка времени переходных процессов при управлении БПЛА, проведено исследование устрйчивости системы управления беспилотным летательным аппаратом алгебраическими методами и математическое моделирование управления полётом БПЛА с высоким углом режима атаки в МАТЬАВ.

Передаточные функции по перегрузке, по углу наклона траектории, по вертикальной скорости и по высоте записываются в следующим виде:

0)

_я''л°*г , ; (3)

иЛлл=_й*г*Кг—• (4)

тН «А» (5г+2иШс1л.Шаг)12-

Анализ переходных процессов продольного движения проведен методом моделирования в МАТЪАВ. На рис.1 приведена схема моделирования продольного движения БПЛА в МАТЬАВ.

Рис.1. Структурная схема моделирования продольного движения БПЛА в МАТЬАВ

На рис.2 приведен график переходной функции БПЛА. Этот график

со

соответствует передаточной функции по угловой скорости тангажа *, содержащей форсирующее звено ^ ).

лТ^к + с) (5)

ту--!—>- 1-

Я1 + + й>„

Рис.2. График переходного процесса продольного движения БПЛА при перегрузке, вертикальной скорости Н, угловой скорости тангажа, высоты и по углу атаки а На рис.2 использованы обозначения угловой скорости Дшг=1Уг, отклонение руля высоты Д5в=й?, угол атаки Да=а, угол наклона траектории Д0 =0, угол тангажа Дт9=7, высота ДН=#, вертикальная скорость Н=Н'. Время переходного процесса попадания в 5 % трубку точности I =3.7 с.

Для БПЛА значения переходного процесса при продольном движении приведены в табл. 1.

Таблица 1. Режим переходного процесса при продольном движении

1Л.1МШШ0

jl-4.HU!

Разработана модель и проведено моделирование системы управления полётом БПЛА с высоким углом режима атаки в среде МАТЬАВ. На рис.3 приведена структурная схема модели системы

управления полётом БПЛА с высоким углом режима атаки и результаты моделирования.

- ----.. _. - ■ ^ - - ....... ........... .......■ —----------- -- ■............

Рис.3. Структурная схема модели системы управления полётом БПЛА с высоким углом режима атаки в МАТЪАВ

Разработанная математическая модель продольного движения БПЛА позволяет определить параметры управления, провести оценку времени с учетом переходных процессов для уменьшения перерегулирования и обеспечивает моделирование режимов управления БПЛА; проведено математическое моделирование режимов управления полётом БПЛА с высоким углом атаки в среде МАТЬАВ, с применением аналогового и цифрового автопилота; разработана математическая модель для продольного движения, с заданным значением перерегулирования- 5 %, при минимальном времени переходного процесса 4 мс.

Третья глава посвящена разработке, выбору и обоснованию структурных схем системы управления БПЛА. В главе рассматривается ряд ключевых моментов, важных для выбора направлений развития систем управления БПЛА, проводится анализ существующих комплексов и структур систем управления.

Система управления включает бортовой и наземный сегменты. Наземный сегмент включает в себя: пост оператора БПЛА (пульт управления, видеопросмотровые устройства; ЭВМ для обработки и хранения информации); комплект приемо-передающей аппаратуры, обеспечивающей передачу информации от БПЛА на пост оператора и управляющих команд от поста оператора на БПЛА.

На рис.4 приведена предложенная структурная схема бортового сегмента системы управления БПЛА. Бортовой сегмент включает в

себя: спутниковую навигационную систему; устройство командной радиолинии; устройство радиолинии видовой и телеметрической информации; бортовую информационно-вычислительную систему, в составе двух вычислительных ядер для обработки сигналов датчиковой аппаратуры и вычисления управляющих воздействий на элементы управления и движения объекта; бортовую инерциальна-навигационную систему определения параметров полета широты, долготы, высоты, курса и др.; бортовую систему обработки видео информации; устройство хранения информации и систему бортового питания СЭП.

Акгснны» системы

Приемки« 1 Приаяна юордниат (толоприаяака) БПЛА и наблюдаемы! объекте а по си/налам глобальной спутниковой системы ГЛОНАС/GPS

Спутниковая няяигациониаа система ГЛОНАС/GPS

Аитенно-фмдернм устройте

Устройств командир Приам в предела«

навигационной радиовидимости

радиолинии команд пилотирования

в/МА и управления его

оборудованием

Аитеиио-ф ид е рио«

•горой ядре аыч исл итя льна я Микромроскоп ста били аирошь углы. Акселерометр и меряет количества уморения. Все операции исполняются t соответствии с программой.

Бортовая инерциальиая навигационная Определение широты, долготы, высоты, 6а роаысоты, скорости, вертикальной спорости, курса, крена, тангажа

управляющих »о i действий hi привода руля высоты, рула напраяленмя, мерены и контроллер двигателя и устройство детального обзора.

Устройство радиолинии Передана «идовой и

видовой и телеметрической

тел«мв1риче<иой информации а

информации реальном масштабе

времени и а ПУ в

пределах

радио видимости

Бор to*M система обработка аидеомл+орм*

Сжат и«

видеоинформации для точного ориентирования 6ПЛА а наблюдаемом пространств« при

•лек серволриаодоя рулей «»каты и иапряемиия.

rpr IM адъ^мкик.

блок «ераолриеодое двигателей детального обюра

наблюдения аидемиображемня

Рис.4. Структурная схема бортового сегмента системы управления

БПЛА

Видеоизображение в реальном масштабе времени и данные могут передаваться на станцию управления непрерывно или по командам с пульта оператора управления полетом. На рис.5 приведены каналы связи с наземной станцией управления и контроля.

Приемо-псредающнн модуль

L

ББПД t JÇHi Ethernet

5UUmW

VdBlantni

БПЛА

_2.4GIIz

п

2.4GHî

Устройство и управление контрольной наземной станцией

Рис.5. Каналы связи с наземной станцией управления и контроля Наземный сегмент системы управления состоит из:

1) канала беспроводной связи БПЛА;

2) аналоговых приемников видео-канала от КАУСАМ и П-САМ;

3) станции пилота (ноутбука и контроллера управления полётом);

4) станции специалиста полезной нагрузки.

На рис.6 представлена упрощенная функциональная схема системы управления беспилотным летательный аппаратом.

Контроллер Аппаратура для на&тоаення Устыюш двигателе Л Прпсмо-лередающнЛ иодулк

Лэродгыашческпа систем 1.1

Второй Пр1КЫО-Г1£р«ДЛК>Щ1СЛ 6____

»■оду ль

■ РУ™ раа'о уирмлсин

• ЕЕПД— блок беспроаодноП 11грс:1»'»1 /щииъи

• ПУМ- Переключающее устроПство мультиплексирования между \У1П II прнемо-передакишм 71МН7.

• ИТ-ВифракрясныЛ термометр (Расстояние М- дпяяитр М:1,ДО'*фл-Э0ООфутч>тов1.е|.та на >емле)

Рис.6. Упрощенная функциональная схема системы управления беспилотным летательным аппаратом

Согласно алгоритму работы БПЛА каждый из контролеров (автопилот, акселерометр и микрогироскоп) после их включения начинают вырабатывать сигналы. Используя информацию от датчиков оценки, рассчитывается сигнал, получаемый от каждого контролера. Задача микропроцессорной системы управления постоянно контролировать, распределять и управлять процессом поступления необходимой информации.

Рис.7. Алгоритм работы многофункционального комплекса БГТЛА

Алгоритм работы многофункционального комплекса БПЛА включает в себя автопилот (Ап), акселерометр (Ак), микрогироскоп (Мг), наземная станция (НС), мотор (М1 и М2).

Рис.8. Алгоритмы передачи информации для беспроводной сети, радиоуправления и навигации

На рис.8 представлены алгоритмы передачи информации для радиоуправления и навигации. После включения РУ, навигации и беспроводной сети система управления проверяет уровень сигналов. Если уровень сигнала меньше требуемого, то система управления включает канал РУ. При этом каждый шаг добавления сигнала тщательно проверяется и регистрируется до достижения необходимого уровня.

По полученным результатам были предложены: структурные схемы бортового сегмента системы управления БПЛА; каналы связи с наземной станцией управления и контроля; упрощенная функциональная схема системы управления беспилотным летательным аппаратом; алгоритмы работы многофункционального комплекса БПЛА; рассмотрены алгоритмы передачи информации для беспроводной сети радиоуправления и навигации.

В четвертой главе рассмотрены варианты реализации узлов управления беспилотными средствами.

В качестве требований, предъявляемых к встраиваемым вычислительным системам при определении наиболее предпочтительного варианта микроконтроллера, учитывается сложность задач, необходимость работы в мультипроцессорном режиме, необходимость обработки коммуникационных задач и задач визуализации. Разработаны и предложены варианты реализации многопроцессорной системы управления, а также проведено математическое и физическое моделирование системы управления БПЛА. Предложено строить систему управления БПЛА с использованием автономных микропроцессорных подсистем.

В качестве основного процессора в бортовой вычислительной системе (БВС) используется микропроцессор TMS320C64xx. К семейству С64х относится достаточно обширное количество процессоров, отличающихся по производительности, объему внутренней памяти и набору периферии с идентичным ядром центрального процессора. По сути, ядро процессора состоит из 8 параллельных вычислительных модулей, а командное слово является 8 параллельными командными словами. Процессоры обладают 1600 MIPS, работают на частоте 200 МГц; имеют по 64 кбайт ОЗУ программ и данных, 32-битный интерфейс внешней памяти, набор универсальных многоканальных буферизированных последовательных портов, что позволяет осуществлять непосредственный обмен между устройством и памятью, не используя при этом ресурсов процессора. Максимальная скорость обмена по последовательному порту может составлять до 40 Мбайт/с.

Каждая автономная подсистема управления положением БПЛА имеет в своем составе микроконтроллер (рис.9), который подключен к центральному процессору через отдельную двунаправленную шину передачи в режиме реального времени.

Рис.9. Архитектура многопроцессорной системы управления БПЛА

Обеспечение точности, устойчивости и быстродействия при управлении БПЛА является ключевой задачей и требует отработки системы с использованием всех возможных средств моделирования. Отработка системы при работе с малыми углами требует разработки модели, обеспечивающей необходимую точность и режимы работы.

Разработанный макет устройства позволяет проводить исследования параметров качества и устойчивости системы управления БПЛА, обеспечивая решение задачи управления углом тангажа - а и углом крена - /}, используя модули двигателей постоянного тока, позволяет отработать режимы и алгоритмы работы системы автоматического управления для обеспечения высоких тактико-технических характеристик БПЛА. Для отработки режимов управления разработана и реализована аппаратно-программная модель. Функциональная схема устройства управления углом тангажа а и углом крена /? с модулями двигателей постоянного тока приведена на рис.10.

Рис.10. Функциональная схема устройства управления углом тангажа а,

углом крена /? с модулями двигателей постоянного тока Микроконтроллер Р1С16РШ использует шесть выводов порта для подключения микросхемы для управления двумя двигателями постоянного тока одновременно. Для формирования управляющего сигнала с ШИМ используется два таймера в составе микроконтроллера. В стенде для физического моделирования устройства управления углом тангажа и крена используется отладочная плата МЕ-ЕАБУРЮб. Стенд включает отладочную плату, акселерометр, микросхему АЦП, двигатели постоянного тока, микрогироскоп и блок питания. Функция микроконтроллера - управление акселерометром АБХЬЗЗО, АЦП микросхемой Ь293В. На экране расположенном на отладочной плате микроконтроллера отображаются значения оценок по каждой оси. Функция акселерометра на базе АБХЬЗЗО - управление каждой осью. В блоке управления двигателем постоянного тока используется микросхема Ь293В полумостового драйвера (может быть заменена на §N754410). Микрогироскоп управляет каждой осью для стабилизации, а блок питания даёт энергию микрогироскопу. Двигатели постоянного тока обеспечивают работу по каждой оси. Практическая значимость и реализация результатов состоит в том, что полученные в работе результаты могут быть использованы при отработке задач управления БПЛА. На рис.11 приведен алгоритм стабилизации углов тангажа и крена управления БПЛА. Для реализации алгоритма разработана программа для управления углом тангажа - а и углом крена - р с модулями двигателей постоянного тока, позволяющая реализовать обобщенную концепцию управления.

Рис. 11 .Алгоритм управления углом тангажа а и углом крена /?

На рис.12 приведены фрагменты программы стабилизации БПЛА и управления передачей данных БПЛА на языке Си.

--------- нц^п, ЩроП, !

—11 |рмт«и>ч »крткяя

Про«]»"'

I уОК'ЦЧЮ .ииУрШ.-Щ

Рис.12. Фрагмент программы стабилизации БПЛА и управления

передачей данных БПЛА на языке Си На рис.13 представлен разработанный и изготовленный макет устройства управления.

В работе также предложена структурная схема адаптивной системы автоматического управления движением беспилотного наземного транспортного средства. Проведена разработка функциональной схемы системы управления антенной, которая использует многолучевые датчики и локаторы, работающие с высокой скоростью обзора пространства и электронное сканирование, обеспечивающая повышение скорости обработки и формирования параметров в 2 раза.

Основные результаты работы

В соответствии с целями и задачами представленной диссертационной работы:

1) предложена классификация задач и методы решения этих задач при реализации системы управления при продольном движении;

2) проведено математическое моделирование режимов управления полётом БПЛА с высоким углом атаки в среде МАТЬАВ, с применением аналогового и цифрового автопилота;

3) исследована устойчивость системы управления беспилотным летательным аппаратом при работе с малыми балансировочными углами крена и тангажа алгебраическими методами;

4) предложены структурные и функциональные схемы системы управления и структурная схема бортового сегмента системы управления БПЛА;

5) предложена архитектура многопроцессорной системы управления и разработаны алгоритмы работы многофункционального комплекса БПЛА, обеспечивающие высокое быстродействие и адаптивность;

Рис.13. Макет устройства управления углом тангажа, крена и передачи данных видеонаблюдения с использованием кита (отладочной платы) МЕ-ЕАБУРЮб

6) проведено аппаратно-программное моделирование подсистемы управления углами тангажа и крена системы управления БПЛА с использованием кита ЕАБУР1С6;

7) предложена структурная схема системы управления беспилотным наземным транспортным средством с электронным сканированием, обеспечивающая повышение скорости обработки и формирования параметров в 2 раза.

По результатам работы получены два свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ №2015617576 от 15.07.2015г, и №2015618221 от 03.08.2015 г.

Опубликованные работы по теме диссертации

1. Вэй Ян Лвин, Щагин A.B., Аунг Со Лвин. Система управления параметрами движущихся объектов. «Естественные и технические науки» № 3(59), 2012 г., с.309. Статъя(ВАК)

2. Вэй Ян Лвин, Аунг Со Лвин. Микропроцессорное устройство управления модулем серводвигателями транспортных средств. «Естественные и технические науки» №6, 2012 г., с.480- 482. Статья(ВАК)

3. Вэй Ян Лвин, Мо Зо Тве, Наинг Лиин Зо. Микропроцессорная система слежения на базе PIC микроконтроллера. «Естественные и технические науки» № б, 2012 г., с.483-484. Статья(ВАК)

4. Вэй Ян Лвин, Щагин А.В, Наинг Лин Зо, Пьо Хылам Хтут. Методы обеспечения достоверности передачи информации в информационно-управляющих PLC сетях предприятий. Журнал «Информационные системы и технологии» (Госуниверситет -УНПК) № 3 (83) май-июнь 2014 г., с.107-113. Статья(ВАК)

5. Вэй Ян Лвин, Щагин А.В, Наинг Лин Зо, Пьо Хылам Хтут. Модель микропроцессорного устройства управления углом тангажа и крена беспилотного летательного аппарата. Известия вузов «электроника» №5(109) 2014 г., с.88-92. Статья(ВАК)

6. Вэй Ян Лвин, Найнг Лин Зо, A.B. Щагин. Программа для аппаратно-программного моделирования устройства управления беспилотным средством видеомониторинга, №2015617576, - М.: МИЭТ, 15.07.2015 г. Свидетельство.

7. Вэй Ян Лвин, Наинг Лиин Зо, A.B. Щагин. Программа для передачи данных в системах управления технологическими процессами на базе PLC, №2015618221, -М.: МИЭТ, 03.08.2015 г. Свидетельство.

8. Вэй Ян Лвин. Выбор и обоснование составных частей адаптивной системы автоматического управления автомобилем. (Микроэлектроника и информатика. 18-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов. - М.: МИЭТ, 2011 г., с.178.) Тез.докл.

9. Вэй Ян Лвин. Транспортные навигационные системы. (Научная сессия МИФИ-2012. 15-я Международная телекоммуникационная конференция студентов и молодых ученых «Молодежь и наука». — М.: МИФИ, 2012 г., с.123). Тез.докл.

10. Вэй Ян Лвин. Использование спутниковых навигационных систем на транспорте. (Микроэлектроника и информатика. 19-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов. -М.: МИЭТ, 2012 г., с.166). Тез.докл.

11. Вэй Ян Лвин, Щагин A.B., Адаптивная система автоматического управления движением. (VII Международной научно-практической конференции «Современные информационные технологии и ИТ-образование» — М.: МГУ ноября 2012 г., с.983.). Статья.

12. Вэй Ян Лвин. Системы управления беспилотными летательными аппаратами. Научная сессия МИФИ-2013. 1 б-Международная конференция студентов и молодых ученых. ЧастьЗ- М.: МИФИ. 2013 г., с.112. Тез.докл.

13. Вэй Ян Лвин. Беспилотный летательный аппарат для мониторинга транспортных потоков. Научная сессия МИФИ-2013. 16-Международная конференция студентов и молодых ученых. ЧастьЗ-М.: МИФИ. 2013 г., с.113. Тез.докл.

14. Вэй Ян Лвин. Автопилот для небольших беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Микроэлектроника и информатика. 20-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов. -М.: МИЭТ, 2013 г., с.154. Тез.докл.

15. Вэй Ян Лвин. Исследование устойчивости системы управления беспилотным летательным аппаратом алгебраическими методами. VIII Международной научно-практической конференции «Современные информационные технологии и ИТ-образование» -М.: МГУ ноября 2013 г., с.706-715. Статья.

16. Вэй Ян Лвин. Методы оценки времени переходных процессов при управлении БПЛА. (6-я Всероссийская межвузовская научно практической конференции "Актуальный проблемы информатизации в науке, образовании и экономике - 2013" октября 2013 г., с.81.) Тез.докл.

17. Вэй Ян Лвнн. Выбор и обоснование структуры бортовой системы управления БПЛА. (Микроэлектроника и информатика. 21-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспиранте в. -М.: МИЭТ, 2014 г., с.147.) Тез.докл.

18. Вэй Ян Лвин, Щагин А.В, Пьо Хылам Хтут. Интерфейсы передачи данных в интегрированных системах учета энергоресурсов. Ответственный за прохождение статьи в научном журнале «Электронные информационные системы» - М.: 2014 г., с.79-84. Статья.

19. Вэй Ян Лвин. Исследование устойчивости системы управления беспилотным летательным аппаратом алгебраическими методами. IX Международной научно-практической конференции «Современные информационные технологии и ИТ-образование» -М.: МГУ ноября 2013 г., с.772 -777. Статья.

20. Вэй Ян Лвин. Оценка времени переходных процессов продольного движения БПЛА. (7-я Всероссийская межвузовская научно практической конференции "Актуальный проблемы информатизации в науке, образовании и экономике - 2014" октября 2014 г., с. 149.) Тез.докл.

21. Вэй Ян Лвин. Моделирование режимов управления БПЛА. Международная конференция «Инновационные подходы к решению технико-экономических проблем» - М.: декабря 2014 г., с.138-147. Статья.

22. Вэй Ян Лвин. Бортовая информационно-вычислительная система беспилотного средства мониторинга. (Научная сессия МИФИ-2015 18 -я Международная телекоммуникационная конференция молодых ученых и студентов «Молодежь и наука» часть 3. - М.: МИФИ, 2015 г., с.91) Тез.докл.

23. Вэй Ян Лвин. Бортовая многопроцессорная система управления БПЛА. (Микроэлектроника и информатика. 22-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов. - М.: МИЭТ, 2015 г., с.216) Тез.докл.

Подписано в печать: Формат 60x84 1/16 Уч.-изд.л. {, I Тираж 25 экз. Заказ № V Отпечатано в типографии ИПК МИЭТ.

124498, г. Москва, г. Зеленоград, площадь Шокина, д.1, МИЭТ.