Трансформація операцій з нечіткими множинами для розв’язку задач оптимального руху безекіпажних безпілотних апаратів

Autor: Trunov, Alexander
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 4, № 4 (94) (2018): Mathematics and Cybernetics-applied aspects; 43-50
Восточно-Европейский журнал передовых технологий; Том 4, № 4 (94) (2018): Математика и кибернетика-прикладные аспекты; 43-50
Східно-Європейський журнал передових технологій; Том 4, № 4 (94) (2018): Математика та кібернетика-прикладні аспекти; 43-50
ISSN: 1729-3774
1729-4061
Popis: Solution of an optimization problem of the minimum time of motion of the crewless and unmanned aerial vehicle (CUV) was stated and analyzed. A connection was established between projections of the velocity vector as a condition for solving the problem of minimum travel time. It was proposed to construct an algorithm of correcting parameters of the optimal path. It was shown that if a scale of the value «c» is introduced along the path between two transverse derivatives of the velocity vector module in two orthogonal directions and ensure action of forces which will connect the second derivatives of coordinates in these directions with the same scale of «c», then such path will minimize the total travel time. Separation of motions forms the possibility of control based on video images at a condition of satisfying restrictions of the magnitude of the «c» scale and imposes restrictions on the work of propellers. It was established that calibration of motions makes it possible to determine the «c» constant.Control actions were formed: forces and moments for a hydrodynamic model of the CUV. It was proposed to represent control actions through the number of revolutions of the propeller axle. The control action through a membership function and maximum and minimum ratings of propeller axle rotation speeds was presented.New qualitative concepts were introduced. They are specified by membership functions: speed of rotation of the propeller axle to the values realizable by the motor, µi(ns/nmax); propeller thrust which will provide accelerated motion of the CUV in accordance with rating, µsx(x*,t); lifting force which provides its excess, µsy(x*); speed of rotation of the propeller axle which provides mechanical power at an economical consumption of electric power.The process of choosing speed of rotation of the propeller axle during spatial motion of the CUV has been simulated taking into account influence of such qualitative factors. Simplification of the process of choosing relative speeds of the propeller axles during the period of CUV control has been demonstrated. Based on numerical examples, independence and stability of the calculated value of the function of the intersection belonging and the selected relative propeller axle rotation speeds from the choice of the angles of orientation of the propeller axle were shown.
Поставлено и проанализировано решение оптимизационной задачи о минимуме времени движения беспилотного и безэкипажного аппарата (ББА). Установлена связь между проекциями вектора скорости как условия решения задачи о минимуме времени перемещения, предложено строить алгоритм коррекции параметров оптимальной траектории. Продемонстрированно, что если вдоль траектории ввести масштаб величины “с” между двумя поперечними производными от модуля вектора скорости по двум ортогональным направлениям, а также обеспечить действие сил, которые с тем же масштабом “с” свяжут вторые производные от координат по этим направлениям, то такая траектория минимизирует общее время движения. Разделение движений образует возможности управления на основании видеоизображений и при условии выполнения ограничений на величину масштаба “с”, и накладывает ограничения на роботу движителей. Установлено, что калибрование движений позволяет определять константу “с”.Сформированны управляющие воздействия: силы и моменты для гидродинамической модели ББА. Предложено представление управляющих воздействий через число оборотов вала движетеля ‑ пропеллера. Представлено управляющее воздействие через фукцию принадлежности и максимальное и минимальное паспортные числа оборотов движетеля ‑ пропеллера.Введені новые качественные понятия, которые заданы функциями принадлежности: скорости вращения вала движетеля до значений, реализуемых двигателем µi(ns/nmax); силы упора, которая обеспечит ускоренное движение ББА в соответствии с паспортом µsx(x*,t); подъймной силы, которая обеспечит ее избыток µsy(x*); скорости вращения вала движителя, которая обеспечит механическую мощность при економичном потреблении електроенергии.Промоделирован процес вибора скорости вращения вала движителя в период пространственного движения ББА с учетом влияния таких качественных факторов. Продемонстровано упрощение процесса вибора относительной скорости вращения вала движителя в период управления ББА. Показаны на основе числовых примеров независимость и устойчивость значения расчетной величины функции принадлежности пересечения и вибранной относительной частоты вращения вала движителя от выбора углов ориентации осей движителей
Поставлено та проаналізовано розв’язок оптимізаційної задачі про мінімум часу руху безпілотного безекіпажного апарату (ББА). Встановлено зв’язок між проекціями вектору швидкості, як умовою розв’язку задачі про мінімум часу переміщення, запропоновано будувати алгоритм корегування параметрів оптимальної траєкторії. Продемонстровано, якщо на траєкторії обрано як масштаб величину “с” між поперечними похідними від модуля вектора швидкості за двома ортогональними напрямами, а також забезпечено дію сил, які з тим же масштабом “с” зв’язують другі похідні від координат за цими напрямами, то така траєкторія мінімізує загальний час руху. Розділення рухів утворює можливості керування на підставі відеозображень за умов дотримання обмежень на величину масштабу “с” та накладає обмеження на роботу двигунів ‑ приводів рушіїв. Встановлено, що калібрування рушіїв дозволяє визначити константу “с”.Сформовано керуючі впливи: сили та моменти для гідродинамічної моделі ББА. Запропоновано представлення керуючих впливів через число обертів валу рушія – пропелера. Представлено керуючі впливи через функцію належності та мінімальне і максимальне паспортне число обертів валу пропелеру рушія.Введено нові якісні поняття, що задано функцією належності: швидкості обертання валу рушія до таких значень, які могуть бути реалізовані двигуном µi(ns/nmax); сили упору, яка забезпечує прискорений рух ББА за паспортом µsx(x*,t); підймної сила, яка забезпечуватиме надлишок підйомної сили µsy(x*); швидкості обертання валу рушія, яка забезпечить механічну потужність при економічному споживанні електричної енергії.Промодельовано процес вибору швидкості обертання валу рушіїв під час просторового руху безпілотного, безекіпажного апарату з урахуванням впливу таких якісних факторів. Продемонстровано спрощення процесу вибору відносної швидкості обертання валу рушія під час керування ББА. Показано на числових прикладах незалежність і стійкість величини розрозрахованної функції належності перетину та обраної відносної частоти обертання валів рушіїв від вибору кутів орієнтації вісей рушіїв
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: