Abstract

When designing a stabilization system for highly maneuverable unmanned aerial vehicles (UAVs), one of the relevant tasks is to impose requirements on the dynamic characteristics and control methods of the steering actuators, which will ensure the required stability margins of the stabilization system as part of the UAV control system. Currently, there is an increasing preference for microcontroller method of electric actuator control and digital exchange between the control system and the steering actuators. One of the reasons for the reduction of stability margins of the stabilization system is the delay introduced by the digital exchange between the elements of the stabilization system. In the process of solving the problem of transition to digital exchange between the elements of the stabilization system, a research was conducted of the influence of amplitude and phase distortions arising in the path "data transmission interface steering actuator" on the dynamic characteristics of the steering actuator. As an actuator of the stabilization system, the real electric drive used on highly maneuverable UAVs is considered. For this drive, extremely stringent requirements for bandwidth and phase delays are introduced, which complicates the problem of ensuring the stability of the stabilization system, taking into account the delays in the digital exchange. As a result of the research, a frequency model has been proposed that allows to estimate the minimum possible exchange rate in the path "data interface steering actuator", taking into account ensuring the required dynamic characteristics of the actuator. In the proposed model, the data transfer interface is represented as a zero-order hold, the transfer function of which is replaced by Pade approximations of the second order. In the course of the research, a comparison was made of the results obtained on the proposed model with the results of experiments on a real electric actuator and its complete nonlinear time model. The main advantage of the proposed frequency model is the simplicity of obtaining the transfer function of the path "data interface steering actuator". This allows at the initial stage of the research to quickly and accurately determine the minimum possible rate of exchange, which will ensure the fulfillment of the requirements imposed on the drive dynamics.

Highlights

  • One of the reasons for the reduction of stability margins of the stabilization system is the delay introduced by the digital exchange between the elements of the stabilization system

  • In the process of solving the problem of transition to digital exchange between the elements of the stabilization system, a research was conducted of the influence of amplitude and phase distortions arising in the path "data transmission interface - steering actuator" on the dynamic characteristics of the steering actuator

  • As an actuator of the stabilization system, the real electric drive used on highly maneuverable unmanned aerial vehicles (UAVs) is considered

Read more

Summary

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЦИФРОВОГО ОБМЕНА В СИСТЕМЕ СТАБИЛИЗАЦИИ

БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА НА ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РУЛЕВОГО ПРИВОДА. С.В. В процессе решения задачи перехода на цифровой обмен между элементами системы стабилизации проведено исследование влияния амплитудных и фазовых искажений, возникающих в тракте «интерфейс передачи данных – рулевой привод», на динамические характеристики рулевого привода. В результате исследования предложена частотная модель, позволяющая оценить минимально возможную скорость обмена в тракте «интерфейс передачи данных – рулевой привод» с учетом обеспечения требуемых динамических характеристик привода. Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат (БЛА), устойчивость системы стабилизации, частотные характеристики электропривода, система «интерфейс передачи данных – рулевой привод», фиксатор нулевого порядка, аппроксимации Паде, частотная модель, нелинейная модель. Вследствие этого при переходе от аналогового способа передачи сигналов управления к цифровому обмену между системой управления и рулевым приводом возникает актуальный вопрос о влиянии скорости передачи информации на динамические характеристики рулевого привода, так как запаздывания сигнала управления, вносимые цифровым обменом, могут привести к уменьшению запасов устойчивости системы стабилизации БЛА. В данной статье приводится описание начального этапа исследования влияния задержек цифрового обмена при модернизации реальной системы стабилизации БЛА, основанное на результатах математического моделирования и непосредственных экспериментальных работах с электромеханическим рулевым приводом

МЕТОДЫ И МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
Ts p
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call