Analiza jakości sterowania bezzałogowym statkiem powietrznym w przypadku zastosowania redundancji analitycznej pomiarów

• Autorzy: Nowak D. , Tomczyk A. , Rogalski T.

Warianty tytułu

EN

Analysis of the quality control of UAV for the case of the analytical redundancy of measurements

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W referacie przedstawiono metodykę i algorytmy estymacji wybranych zmiennych stanu bezpilotowego statku powietrznego w przypadku częściowej niesprawności pokładowego systemu pomiarowego. Właściwości algorytmów estymacji zbadano i zilustrowano przykładowymi przebiegami wybranych parametrów lotu zarejestrowanych w trakcie badań symulacyjnych typu software-in-the-loop wykonanych na specjalnym stanowisku badawczym. Do obliczeń wykorzystano również rzeczywiste dane zarejestrowane podczas lotów badawczych bezzałogowym statkiem powietrznym, którym był motoszybowiec Cularis firmy Multiplex. Jakość estymowanych sygnałów pozwala na ich wykorzystanie do kontynuacji lotu w przypadku niekatastroficznego uszkodzenia systemów pomiarowych. Opracowane algorytmy znajdują zastosowanie w systemach sterowania projektowanych w Katedrze Awioniki i Sterowania Politechniki Rzeszowskiej, dedykowanych dla bezzałogowych oraz opcjonalnie sterowanych samolotów lekkich.

EN

In this paper the qualities of UAVs control are analyzed for cases of failure (malfunction) on-board measurement system. Not available information is replaced with analytical estimates of non-measurement signals. The estimation algorithms are based on the available variables and controlled airplane properties (analytical model). The study was conducted using simulation models, laboratory stands and flight testing. The calculations based on data recorded in test flights of unmanned aerial vehicle – motorglider Multiplex Cularis. Results of the analysis were used to verify and validate mathematical models of estimating unmeasurable state variables and determining the scope of analytical redundancy in the practical control of a UAV. The study will be presented analytical methods used for redundancy and compare the quality control for efficient measurement systems, and for the case of damage to the selected sensors.

Słowa kluczowe

PL

bezzałogowy statek powietrzny; motoszybowiec Cularis; sterowanie statkiem powietrznym

EN

UAV; unmanned aerial vehicle; motorglider Cularis; aircraft control

• Wydawca: Instytut Naukowo-Wydawniczy "SPATIUM". sp. z o.o.
• Czasopismo: Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 17, nr 12
• Strony: 1248--1253
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., il., rys., wykr., pełen tekst na CD

Twórcy

autor

Nowak D.

• Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Katedra Awioniki i Sterowania

autor

Tomczyk A.

• Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Katedra Awioniki i Sterowania

autor

Rogalski T.

• Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Katedra Awioniki i Sterowania

Bibliografia

• 1. C. Hajiyev, F. Caliskan, Sensor and control surface/actuator failure detection and isolation applied to F-16 flight dynamics. Aircraft Engineering and Aerospace Technology 77 (2005) 152-160.
• 2. D. Jung, P. Tsiotras, “Inertial Attitude and Position Reference System Development for a Small UAV,” AIAA Infotech at Aerospace Conference and Exhibit, AIAA Paper 2007-2763, 2007.
• 3. G. Heredia A. Ollero, Virtual Sensor for Failure Detection, Identification and Recovery in the Transition Phase of a Morphing Aircraft. Sensors 2010, 10, 2188-2201.
• 4. M. Battipede, P.A. Gili, M. Lando, "Virtual air-data sensor calibration through a Canfis model", Paper AIAA 2002-4790, AIAA Modeling and Simulation Technologies Conference and Exhibit, Monterey, CA, 5-8 August 2002.
• 5. M. Euston, P. Coote, R. Mahony, “A Complementary Filter for Attitude Estimation of a Fixed-Wing UAV,” Intelligent Robots and Systems, IEEE, Piscataway, NJ, 2008, pp. 340–345.
• 6. M. Heller, S. Myschiky, F. Holzapfel and G. Sachs, "Low-cost approach based on navigation data for determining angles of attack and sideslip for small aircraft", Paper AIAA 2003-5777, AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit, Austin, TX, 11-14 August 2003.
• 7. M. Oosterom, R. Babuska, “Virtual Sensor for Fault Detection and Isolation in Flight Control Systems—Fuzzy Modeling Ap-proach”. In Proceedings of the 39th IEEE Conference on Decision and Control, Sydney, Australia, December, 2000; pp. 2645-2650.
• 8. S. L. Parra, J. Angel, Low cost navigation system for UAVs, Aerospace Science and Technology, No 9 (2005) 504-516.
• 9. A. Tomczyk, "Simple virtual attitude sensors for general aviation aircraft". Aircraft Engineering and Aerospace Technology: An International Journal. Vol. 78, No 4, pp. 310-314, 2006.
• 10. A. Tomczyk, T. Rogalski, Low-cost Attitude Reference System for Unmmaned Air Vehicles. AIAA 2005-6965, Arlington, Sep. 2005.
• 11. G. Kopecki, A. Tomczyk, "A Simple Analytical Redundancy Method for Pitch and Bank Angles Estimation". SAE-2005-01-3362, SAE World Aerospace Congress, AeroTech Congress & Exhibition, Dallas/Fort Worth, TX 3-6 October 2005.
• 12. G. Kopecki, A. Tomczyk, P. Rzucidlo "Algorithms of Measurement System for a Micro UAV". Solid State Phenomena, vol. 198, Mechatronic Systems and Materials IV, 2013, pp.165-170.
• 13. G. Kopecki, J. Pieniążek, T. Rogalski, P. Rzucidło, A. Tomczyk, "A Proposal of Navigation and Control System for Small UAV". UAV World 2008 Conference, Frankfurt/Main, 11-14 Nov. 2008.
• 14. A. Tomczyk, “Modelling real disturbance occur in flight for the purpose of simulation calculation”. 1st Aviation and Cosmonautics Congress, 22-24 June 2016.