КОНСТРУКТИВНЫЕ И ПРОГРАММНЫЕ ОСОБЕННОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
Авторы:
1.
Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева
2.
Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева
Тип:
Статья
Страницы:
с 142
по 146
Статус:
Опубликован
Получено:
31.01.2026
Одобрено:
31.01.2026
Опубликовано:
31.01.2026
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ, РЕГУЛИРОВАНИЕ, КВАДРОКОПТЕР
Аннотация:
Данное исследование посвящено беспилотным летательным аппаратам, производство которых является одним из самых высокотехнологичных в авиационной отрасли. Перспективным направлением в этой отрасли является производство и использование компактных квадрокоптеров. При их эксплуатации возникает ряд проблем, например, малая эффективность полета, недостаточная жесткость конструкции и др. Одним из перспективных решений этих трудностей является использование диагонально-разновысотной компоновки, которая способна улучшить эффективность полёта, за счет применения увеличенной винто-моторной группы. В данной работе проведено исследование возможности применения диагонально-разновысотной компоновки квадрокоптера. Для решения этой задачи был разработан прототип диагонально-разновысотной компоновки, изготовлено несколько образцов из различных материалов, обеспечена фильтрация и настройка коэффициентов ПИД-регулятора. Детали предлагаемой диагонально-разновысотной компоновки квадрокоптера разработаны методом твердотельного моделирования в системе автоматизированного проектирования Компас-3D. В работе применен метод построения деталей с использованием кессонных сечений. Это позволило сделать главные сечения деталей конструкции наиболее жесткими при использовании минимального количества материала, также применение кессонов снизило аэродинамическое сопротивление в полёте. Таким образом, разработанные детали конструкции обладают достаточным запасом жесткости при минимальном весе конструкции, при этом защита дополнительно усиливает жесткость базовой детали, что недостижимо при использовании Х-компоновки. Все разработанные прототипы прошли летные испытания. Во время испытательных полётов различных прототипов, происходила фиксация полученных данных гироскопа для настройки и фильтрации параметров полетного контроллера квадрокоптера. Анализ полученных данных проводился в программе Betaflight Blackbox Explorer. Для управления четырьмя двигателями квадрокоптера использован ПИД-регулятор, на вход которого поступают фильтрованные сигналы с гироскопа. Фильтрация сигнала необходима для того, чтобы сильные вибрационные помехи не нарушили работу ПИД-регулятора. Если это произойдет, двигатели квадрокоптера будут работать в такт вибрационных помех, что вызывает их перегрев. Для стабилизации полёта квадрокоптера использовано три ПИД-регулятора на осях тангажа, крена и рысканья . В данной работе подбор коэффициентов проводился экспериментальным путем с использованием программ-анализаторов необработанных сигналов гироскопа полетного контроллера квадкрокоптера.
Данное исследование посвящено беспилотным летательным аппаратам, производство которых является одним из самых высокотехнологичных в авиационной отрасли. Перспективным направлением в этой отрасли является производство и использование компактных квадрокоптеров. При их эксплуатации возникает ряд проблем, например, малая эффективность полета, недостаточная жесткость конструкции и др. Одним из перспективных решений этих трудностей является использование диагонально-разновысотной компоновки, которая способна улучшить эффективность полёта, за счет применения увеличенной винто-моторной группы. В данной работе проведено исследование возможности применения диагонально-разновысотной компоновки квадрокоптера. Для решения этой задачи был разработан прототип диагонально-разновысотной компоновки, изготовлено несколько образцов из различных материалов, обеспечена фильтрация и настройка коэффициентов ПИД-регулятора. Детали предлагаемой диагонально-разновысотной компоновки квадрокоптера разработаны методом твердотельного моделирования в системе автоматизированного проектирования Компас-3D. В работе применен метод построения деталей с использованием кессонных сечений. Это позволило сделать главные сечения деталей конструкции наиболее жесткими при использовании минимального количества материала, также применение кессонов снизило аэродинамическое сопротивление в полёте. Таким образом, разработанные детали конструкции обладают достаточным запасом жесткости при минимальном весе конструкции, при этом защита дополнительно усиливает жесткость базовой детали, что недостижимо при использовании Х-компоновки. Все разработанные прототипы прошли летные испытания. Во время испытательных полётов различных прототипов, происходила фиксация полученных данных гироскопа для настройки и фильтрации параметров полетного контроллера квадрокоптера. Анализ полученных данных проводился в программе Betaflight Blackbox Explorer. Для управления четырьмя двигателями квадрокоптера использован ПИД-регулятор, на вход которого поступают фильтрованные сигналы с гироскопа. Фильтрация сигнала необходима для того, чтобы сильные вибрационные помехи не нарушили работу ПИД-регулятора. Если это произойдет, двигатели квадрокоптера будут работать в такт вибрационных помех, что вызывает их перегрев. Для стабилизации полёта квадрокоптера использовано три ПИД-регулятора на осях тангажа, крена и рысканья . В данной работе подбор коэффициентов проводился экспериментальным путем с использованием программ-анализаторов необработанных сигналов гироскопа полетного контроллера квадкрокоптера.
Ключевые слова:
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ, РЕГУЛИРОВАНИЕ, КВАДРОКОПТЕР
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ, РЕГУЛИРОВАНИЕ, КВАДРОКОПТЕР
