Reaction shaping of the unmanned aerial vehicle on the operator remote steering signals

• Autorzy: Tomczyk A.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2013.49

Warianty tytułu

PL

Kształtowanie reakcji bezzałogowego statku powietrzenego na sygnały sterujące operatora

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Remote manual control of unmanned aerial vehicle is used more often during take-of and landing phases. Depends on UAV take-off mass and speed (total energy) the potential crash can be very dangerous for an airplane and environment. So, handling qualities of UAV is important from the user point of view. In many cases the dynamic properties of remote controlling UAV are not suitable for obtaining the desired properties of the handling qualities from operator's point of view. In this case, the control augmentation system (CAS) should be applied. The method of UAV handling qualities shaping is presented in this paper. The main idea of this method is that UAV reaction on the operator steering signals should be similar - almost the same – as the reaction of the „ideal” remote control aircraft. The model of following method was used for controller parameters calculations. The numerical example concerns the medium size UAV MP-02A Czajka applied as an aerial observer system.

PL

Bezzałogowy statek powietrzny może być sterowany w różny sposób, a jednym z nich jest zdalne sterowanie przez operatora, np. podczas startu i lądowania lub lotu obserwacyjnego, w którym jest wymagane aktywne modyfikowanie trajektorii lotu. Nie zawsze bezzałogowy statek powietrzny posiada właściwości dynamiczne akceptowalne lub pożądane z punktu widzenia operatora. W referacie jest rozważany sposób kształtowania reakcji samolotu na sygnały sterujące operatora (wychylenia organów sterowania), tak aby były zgodne z oczekiwanymi (modelowymi) właściwościami pilotażowymi. W tym celu należy dokonać syntezy właściwości układu wspomagającego sterowanie odległościowe. Algorytmy wspomagające operatora mogą stanowić fragment oprogramowania sterującego zaimplementowanego w autopilocie bezpilotowego statku powietrznego lub mogą być zastosowane w module sterującym w stacji naziemnej. W tym drugim przypadku istnieje możliwość zastosowania bardziej złożonych algorytmów oraz łatwego dostosowania właściwości pilotażowych samolotu do oczekiwań operatora zależnie od jego preferencji lub stanu lotu. Do syntezy właściwości układu wspomagającego sterowanie ręczne zastosowano modyfikowana metodę sterowania według modelu, a przykładowe obliczenia dotyczą samolotu MP-02A Czajka, będącego nośnikiem systemu obserwacyjnego LOT.

Słowa kluczowe

EN

unmanned aerial vehicle; controlling; augmentation system; autopilot

PL

bezzałogowy statek powietrzny; sterowanie; algorytmy wspomagające; autopilot

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika
• Rocznik: 2013
• Tom: z. 85[288], nr 4
• Strony: 547--555
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Tomczyk A.

• Rzeszow University of Technology, 8 Powstanców Warszawy Avenue, 35-959 Rzeszow

Bibliografia

• 1.Austin R.: Unmanned aircraft systems: UAVS Design. Development and Deployment, AIAA Education Series, 2010.
• 2.Bernhard R.K., Shappee E., Marshall D.M.: Introduction to unmanned aircraft systems. CRC Press, 2011.
• 3.Hamilton J.: UAVs: Unmanned aerial vehicles. ABDO, 2012.
• 4.Newcome L.R.: Unmanned aviation. Library of Flight, 2004.
• 5.Stevens B.L., Lewis F.L.: Aircraft control and simulation. J. Wiley & Sons, 2004.
• 6.Gruszecki J. (ed.): Unmanned aerial vehicles. Control and navigation systems. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2002 (in Polish).
• 7.Tomczyk A., Gruszecki J.: Preliminary project of the autonomous landing system for unmanned aircraft. AIAA-SAE Paper 99-01-5524, World Aviation Congress & Exposition, San Francisco 1999.
• 8.Tomczyk A.: In-flight tests of navigation and control system of unmanned aerial vehicle. Aircraft Eng. Aerospace Technol.: An Inter. J., 75 (2003), 581-587.
• 9.Tomczyk A.: Experimental fly-by-wire control system for general aviation aircraft. AIAA Paper No. 2003-5776, 2003.
• 10.Tomczyk A.: Facilitated airplane – project and preliminary in-flight experiments. Aerospace Sci. Technol., 8 (2004), 469-477.
• 11.Tomczyk A., Rzucidło P.: Indirect flight control systems for general aviation aircraft. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2011 (in Polish).
• 12.Astrom K.J., Wittenmark B.: Adaptive control. Addison-Wesley Publishing Company, 1989.
• 13.Huang C., Tylock J.: Comparison of modern model-following aircraft control techniques. AIAA-93-3843, AIAA Guidance, Navigation and Control Conference, Monterey 1993, pp. 1274-1284.
• 14.Kreindler E., Rothschild D.: Model-following in linear-quadratic optimization. AIAA Journal, 14 (1976), 835-842.
• 15.Tomczyk A.: Digital flight control systems. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 1999 (in Polish).
• 16.Gill P.E., Murray W., Wright H.M:. Practical optimization. Academic Press, 1981.
• 17.Lambregts A.A.: Fundamentals of FBW augmented manual control. SAE Paper, SAE-2005-01-3419, 2005.
• 18.Pieniążek J.: Active command interfaces in fly-by-wire control. Systems Science, 34 (2008), 68-75.