Analytical redundancy in control systems for unmanned aircraft and optionally piloted vehicles

• Autorzy: Dołęga B. , Kopecki G. , Tomczyk A.

Warianty tytułu

PL

Redundancja analityczna w systemach sterowania bezpilotowymi lub opcjonalnie pilotowanymi statkami powietrznymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents key properties of a module intended to estimate non-measurable state variables of an aircraft (afixed-wing aircraft). Sample calculations are applicable to the MP-02A Czajka light Optionally Piloted Vehicle (OPV). The quality of flight parameter values’ estimation is illustrated by comparing flight parameters of the MP-02A Czajka aircraft recorded during actual flight with estimated values of respective parameters calculated during simulation of selected sensor faults. This experiment allows to evaluate the usefulness of the analytical redundancy mechanism that determines attitude parameters (roll, pitch and heading angles) and navigational variables (airspeed, altitude and geographic coordinates).

PL

Artykuł przedstawia główne właściwości modułu estymacji niemierzalnych zmiennych stanu statku powietrznego (stałopłata). Przykładowe obliczenia dotyczą opcjonalnie sterowanego lekkiego samolotu MP-02A Czajka. Jakość oszacowania wartości parametrów lotu obrazuje porównanie zarejestrowanych w rzeczywistym locie parametrów lotu samolotu MP-02A Czajka oraz estymowanych wartości tych parametrów obliczonych dla przypadków symulacji uszkodzenia kolejnych czujników pomiarowych. Eksperyment pozwala ocenić użyteczność mechanizmu redundancji analitycznej dla wyznaczenia parametrów opisujących orientację przestrzenną (kąty przechylenia, pochylenia i kursu) oraz wielkości nawigacyjnych (prędkość i wysokość lotu oraz współrzędne geograficzne).

Słowa kluczowe

EN

on-board measurement systems; analytical redundancy; UAV; optionally piloted vehicles

PL

pokładowe systemy pomiarowe; redundancja analityczna; BSP; opcjonalnie sterowane statki powietrzne

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2017
• Tom: Nr 2 (247)
• Strony: 31--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., diagr., fot., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Dołęga B.

• Katedra Awioniki i Sterowania, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska (Department of Avionics and Control Systems, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Rzeszów University of Technology), al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów

autor

Kopecki G.

• Katedra Awioniki i Sterowania, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska (Department of Avionics and Control Systems, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Rzeszów University of Technology), al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów

autor

Tomczyk A.

• Katedra Awioniki i Sterowania, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska (Department of Avionics and Control Systems, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Rzeszów University of Technology), al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów

Bibliografia

• [1] Battipede, M., Gili, P. A. and Lando, M., 2002, "Virtual air-data sensor calibration through a Canfis model", Paper AIAA 2002-4790, AIAA Modeling and Simulation Technologies Conference and Exhibit, Monterey, CA.
• [2] Heller, M, Myschiky, S., Holzapfelz, F. and Sachs, G., 2003, "Low-cost approach based on navigation data for determining angles of attack and sideslip for small aircraft", Paper AIAA 2003-5777, -414-4 Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit Austin, TX.
• [3] Popowski, St., 2007, "Wyznaczanie kąta pochylenia i przechylenia w tanich systemach nawigacji lądowej" (Estimation of pitch and roll angles in low-cost land navigation systems). Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej (Scientific Journals of Rzeszów University of Technology), No. 238, Mechanika (Mechanics), vol. 71, Rzeszów; pp. 365-372.
• [4] Popowski, St., Dąbrowski, W., 2015, „Pomiar i estymacja kąta ślizgu" (Sideslip angle measurements and estimation). Zeszyty Naukowe Wyższej Szkół)' Oficerskiej Sił Powietrznych (Scientific Journals of Polish Air Force Academy), 1(24), Dęblin, pp. 9-17.
• [5] Dołęga, B., Kopecki, G., Rogalski, T., 2007, „Wybrane przykłady redundancji analitycznej w układach pomiarowych systemu pośredniego sterowania SPS-01" (Selected examples of analytical redundancy in measurement systems of the SPS-01 indirect control system). Zeszyty Naukow:e Politechniki Rzeszowskiej (Scientific Journals of Rzeszów University of Technology), Mechanika (Mechanics), 238(71), Rzeszów, pp. 285-292.
• [6] Gruszecki, J. [Ed], 2002, „Bezpilotowe aparaty latające, systemy sterowania i nawigacji" (Unmanned Aerial Vehicles, control and navigation systems). Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej (Publishing House of Rzeszówr University of Technology), Rzeszów.
• [7] Kopecki, G., Pieniążek, J., Rogalski, T., Rzucidło, P. and Tomczyk, A., 2008, "A Proposal of Navigation and Control System for Small UAV". UAV World 2008 Conference, Frankfurt/Main.
• [8] Kopecki, G. and Tomczyk, A., 2005, "A Simple Redundancy Method for Pitch and Bank Angles Estimation". SAE-2005-01-3362, SAE World Aerospace Congress, AeroTech Congress & Exhibition, Dallas/Fort Worth, TX.
• [9] Kopecki, G., Tomczyk, A. and Rzucidło, P., 2013, "Algorithms ofMeasurement System for a Micro UAV" Solid State Phenomena, 198, Mechatronic Systems and Materials IV, pp. 165-170.
• [10] Tomczyk, A., 2006, "Simple virtual attitude sensors for general aviation aircraft". Aircraft Engineering and Aerospace Technology: An International Journal, 4(78), pp. 310-314.
• [11] Basmadji. F. L., 2014, "Systemy wspomagające naprowadzanie obiektów latających podczas lotu w skonfigurowanym terenie" (Assistance guidance systems for flying objects during a flight in a configured terrain).PrL D. dissertation, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa (Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics), Politechnika Rzeszowska (Rzeszów University of Technology).
• [12] Cieciński, P., Pieniążek, J., 2015, „Model samolotu MP-02 dla sterowania w locie autonomicznym" (MP-02 aircraft model for autonomous flight control purposes). Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Oficerskiej Sił Powietrznych (Scientific Journals of Polish Air Force Academy), 1 (24), Dęblin, pp. 41-50.
• [13] Dołęga. B., Kopecki, G., Tomczyk, A., 2016, "Possibilities of using software redundancy in law cost aeronautical control systems". 3rd IEEE International Workshop in Metrology for Aerospace (MetroAeroSpace). Florence, Italy.

Uwagi

EN

This paper was funded by the National Research and Development Center as a task under the research grant No. PBS2/B6/19/2013.

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).