Progress in miniaturization of satellite components allows complex missions to be performed by small spacecraft. Growing interest in the small satellite sector has led to development of standards such as CubeSat, contributing to lower costs of satellite development and increasing their service competitiveness. Small satellites are seen now as a prospective replacement for conventional sized satellites in the future, providing also services for demanding users. New paradigms of multi-satellite missions such as fractionation and federalization also open up new prospects for applications of small platforms. To perform a comprehensive simulation and analysis of future nanosatellite missions, an adequate propulsion system model must be used. Such model should account for propulsion solutions which can be implemented on nanosatellites and used in multisatellite missions. In the paper, concepts of distributed satellite systems (constellations, formations, fractionated and federated) are described with a survey of past, on-going and planned multi-satellite nanosatellites missions. Currently developed propulsion systems are discussed and the models of propulsion systems embedded in the WUT satellite simulation model are presented.
PL
Postępująca miniaturyzacja podzespołów satelitarnych pozwala na realizację skomplikowanych misji przez małe satelity. Wzrost zainteresowania małymi satelitami przyczynił się do powstania standardów takich jak CubeSat, umożliwiając zmniejszenie kosztów budowy oraz wzrost konkurencyjności usług oferowanych przez małe satelity. Istnieje przekonanie, że w najbliższym czasie małe satelity zastąpią satelity duże oferując usługi także wymagającym użytkownikom. Nowe architektury misji wielosatelitarnych jak federacyjne systemy satelitarne czy frakcjonowanie satelitów wskazują nowe możliwości wykorzystania małych satelitów. Aby umożliwić zaawansowaną symulację i analizę nowych misji realizowanych przez nanosatelity konieczne jest wykorzystanie odpowiedniego modelu zespołu napędowego. Taki model powinien obejmować rozwiązania, które mogą zostać użyte na nanosatelitach do realizacji misji wielosatelitarnych. W artykule opisano architektury misji (konstelacje, formacje, federacje i frakcjonowanie), a także przedstawiono przegląd zakończonych, trwających i planowanych misji wielosatelitarnych wykorzystujących nanosatelity. Omówione są obecnie wykorzystywane systemy napędowe oraz zaprezentowany jest model systemu napędowego wykorzystanego w modelu symulacyjnym satelity opracowanym przez zespół autorów.
Navigation system is one of the most important aircraft systems. Accuracy and precision of position and attitude is extremely important for safe aircraft operations. The integrated INS/GNSS systems are commonly used as autonomous on-board devices for fulfilling this task. The INS sensors like accelerometers and gyroscopes are mainly affected by drift. The GNSS encounter stochastic disturbances with no tendency to grow in time but as each radio navigation system may be jammed or its signal can just be not available. These base properties of errors make these two systems well suited for integration. These were the main motivations for development of integrated navigation and attitude determination system, presented in this article. In the developed system, data is integrated from all available sensors, particularly INS, GPS, and air data computer. Navigation information from these sensors is combined using Kalman filtering algorithms to obtain robust solution, effective also in a case of failure/inaccessibility of GPS. Position calculated using the accelerations from INS is corrected by position from GPS and optionally by position calculated using the true airspeed (TAS) from ADC. Navigation system is modelled and programmed in MATLAB environment. The system was tested using the data from real experiments, proving efficiency of the method.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The brief review of the state of the art of System of Systems (SoS) concept application is presented, based on selected published papers and collected information about running and past research projects. First various applications of the SoS concept are presented focused on applications in aeronautics. Based on the open source literature review, the definition of SoS is formulated, underlining the differences between the Large Scale Systems (LSS) and the SoS concept. Next the short review of the methods used in SoS optimization is presented. The review of applications and mathematical / numerical methods formed a background for formulating SoS architecture for the search and rescue mission performed by a group of UAVs.
PL
W referacie przedstawiono przegląd zagadnień związanych z koncepcją Systemu Systemów (SoS) pod kątem wykorzystania jej w pracach badawczych w lotnictwie. Przegląd literatury oraz projektów badawczych, pozwolił na ustalenie roboczej definicji koncepcji SoS. Modelowanie wykorzystują podejście systemowe występuje w wielu dziedzinach nauki i techniki. Jednym z najbardziej istotnych jest zagadnienie integracji podsystemów oraz optymalizacji ich działania jako jednego systemu. W przeglądzie zawarto więc także przegląd metod optymalizacji. Zdefiniowanie SS i przegląd metod optymalizacji zostało wykonane na potrzeby projektu Optimization of Unmanned System of Systems OpUSS realizowanego przy udziale studentów w Zakładzie Automatyki i Osprzętu Lotniczego na Wydziale MEiL Politechniki Warszawskiej finansowanego przez Lockheed Martin Corporation.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Recently, simulators find application not only in the aeronautics, but also in other fields of technology, like robotics, marine etc. Computer-based trainings are offered almost with every modern technology product placed in the market. In the paper the application of simulators to train pilots of mobile platforms (like aircraft, cars, sea-vessels) is considered. The simulator sickness appears due to difficulties in simulating the motion and environment „properly” in the simulator. Similar symptoms, called a virtual reality sickness may be observed within the community of computer game players. The main reason for occurrence of the simulator sickness is that external stimuli (motion and/or vision) give misleading information to a human brain. The aim of this research was to find the relation between the architecture and the technical parameters of different types of simulators and occurrence of the simulator sickness. The focus of this study is the architecture of the simulator and its technical parameters that may influence unfavorable operator reactions during train-ing, such as moving platform, screen size, simulated models, graphics quality, etc. The paper is based on a wide literature review, and it is an introduction to the future experimental research.
PL
Symulatory maja zastosowanie nie tylko w lotnictwie, ale również w obrębie innych obszarów techniki, takich jak robotyka, techniki okrętowe itp. Szkolenia komputerowe są oferowane z prawie każdym produktem technologicznym znajdującym się na rynku. W pracy jest rozważane zastosowanie symulatorów do szkolenia pilotów platform mobilnych, takich jak samoloty, samochody, statki morskie itp. Choroba symulatorowa jest wynikiem trudności we właściwym symulowaniu ruchu i środowiska przez symulator. Podobne objawy nazywane choroba wirtualnej rzeczywistości można zaobserwować w społeczności graczy komputerowych. Główna przyczyna występowania choroby symulatorowej jest to, że bodźce zewnętrzne (ruch i/lub obraz) wysyłają błędne informacje do ludzkiego mózgu. Celem badan było znalezienie związku pomiędzy architektura i parametrami technicznymi różnych typów symulatorów a wystąpieniem choroby symulatorowej. Badania skupiono na architekturze i parametrach technicznych symulatora, które wpływają niekorzystnie na reakcje operatora podczas treningu, takie jak ruchom platformy, rozmiar ekranu, symulowane modele, jakość grafiki itd. Publikacja przedstawia rozbudowany przegląd literatury i jest wstępem do dalszych badań eksperymentalnych.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono częściowe wyniki prac przeprowadzonych, przez zespół z Zakładu Automatyki i Osprzętu Lotniczego Politechniki Warszawskiej, nad układem precyzyjnej nawigacji i sterowania dla pojazdów autonomicznych przeznaczonych do samodzielnego wykrywania i niszczenia min. Podstawą systemu jest opracowany system sterowania, który opiera się na współpracy zintegrowanego układu nawigacji IMU i GPS oraz systemu nawigacji wizyjnej. Pozwoliło to na uzyskanie precyzyjnej informacji o przemieszczaniu się obiektu oraz na wzajemną kontrolę poszczególnych systemów oceniających wykonywany ruch. W pracy przedstawiono zastosowane rozwiązania tych systemów oraz niektóre wyniki z testów terenowych. Na koniec przedstawiono podsumowanie uzyskanych efektów oraz ocenę możliwości opracowanego systemu.
EN
In the paper authors presented partial results from research program, about autonomous system for neutralisation of none metal mines. Control and navigation system was prepared by the team from Department of Automation and Aeronautical Systems Warsaw University of technology. Navigation system based on integrated inertial and GPS system and it is supported by visual navigation one. It helps us to reach more precision control on moving platform. In the paper were presented architecture of the control system and some results from field tests. At the end we made some conclusions about system work and about the results.
Estymacja parametrów modelu na podstawie odpowiedzi układu na wymuszenie nazywana jest identyfikacją. W referacie omówiono proces identyfikacji oraz możliwości jego realizacji w odniesieniu do wiropłatów. Zwrócono uwagę na konieczność oceny wiarygodności uproszczeń nieliniowych, sprzężonych modeli ruchu wiropłatów, stosowanych często dla efektywnego estymowania parametrów modelu. Omówiono metody identyfikacji w dziedzinie czasu: metodę najmniejszych kwadratów wraz z jej wybranymi odmianami oraz filtrację Kalmana i jej rozszerzenia. Jako przykład przedstawiono metodę identyfikacji parametrów modelu śmigłowca bezzałogowego o napędzie elektrycznym T-Rex 600. Identyfikację przeprowadzono dla zawisu i obrotu wokół osi pionowej z różnymi prędkościami kątowymi. Identyfikowano liniowy model stacjonarny w dziedzinie częstotliwości.
EN
Estimation of model parameters based on system response to input function is called identification. In the paper the identification process and the possibility of its implementation in relation to rotorcrafts are discussed. Also the need to assess the credibility of simplification of nonlinear, coupled models describing rotorcraft dynamic, which are frequently used for estimating the effective model parameters, is highlighted. Selected time domain methods of identification such as least squares method together with its selected varieties and Kalman filtering with its extensions are described. The electric T-Rex 600 unmanned helicopter model is chosen as an exemplary rotorcraft object, which model parameters are identified. The identification is carried out for hovering and rotation around a vertical axis with different angular velocities. Stationary linear model of T-Rex 600 is identified in the frequency domain.
The electromechanical actuator (EMA) model is presented with the methods for identifying its design parameters. The actuator is a part of the system for flap deployment on the commercial transport airplane. The differential equations with the feedback control describe behaviour of the actuator deflection. There are two concepts of drive system simultaneously considered: a high torque/low speed (HT/LS) and a geared low torque/high speed (LT/HS). For parameter identification in both cases the Maximum Likelihood (ML) method with two minimisation algorithms: linearized Gauss-Newton and Levenberg-Marquardt is applied. Both approaches for each of two design solutions were effective, while tested on hypothetical data.
A visual navigation system with a simple pattern matching algorithm was designed and analyzed. A video camera is the system main sensor for image acquisition. It is supported by magnetic compass. A Scene Matching Area Correlation (SMAC) method based on a cross correlation technique is implemented for image processing. The system was tested both in off-line simulations and on-board of a land vehicle. A GPS receiver was used for system calibration and as a source exact position coordinates. The efficiency of the signal processing algorithm during the field tests confirmed efficiency of the methods developed for determination of vehicle position and velocity. A visual navigation system based on simple image processing techniques may be applied on board mobile vehicles in an autonomous way or as a component of integrated navigation system.
The system for calculating and updating deviation data for magnetic compass is developed. The method and algorithm for on-line data acquisition and calculation of new deviation corrections is presented. The system is tested by simulations and by experimental data. The system is developed for mobile platforms with compact electrical systems installed on-board with strong variation of vehicle electromagnetic field.
A feasibility study of an application of adaptive model in a ship autopilot is presented. The system for predicting a ship motion, developed in the previous studies, was enriched by a control algorithm of the ship motion and the adaptive model of the ship. The signals from the navigation sensors (DGPS, log, and gyrocompass) are filtered by dedicated Kalman filters, and then processed by an integration algorithm to obtain the best estimation of the actual ship position, heading, velocity and rate. These data form the state vector of the ship dynamic model. The model of the ship dynamics has parameters which are identified on-line using particle filter method. The efficiency of applied control methods and collaboration with on-line adaptive dynamics modeling was verified by simulations.
W pracy omówiono sposób wykorzystania oprogramowania FLIGHTLAB i FLUENT w procesie projektowania, modernizacji i optymalizacji wirnika nośnego Oba programy są stosowane w praktyce. Oprogramowanie FLUENT służy do rozwiązywania zagadnień z dziedziny obliczeniowej mechaniki płynów. Oprogramowanie FLIGHTLAB powstało dla symulacji różnorodnych zagadnień aeromechaniki wiropłatów. Z punktu widzenia projektowania i optymalizacji wirników śmigłowców oba programy wzajemnie się uzupełniają. Praca zawiera opis podstawowych cech obu programów obliczeniowych oraz metodykę ich współpracy w procesie projektowania wirnika śmigłowca.
EN
Two commercial codes: FLUENT and FLIGHTLAB, have been presented from the point of view of their possible applications and cooperation on main rotor design process. FLUENT is a popular commercial CFD package using the finite volume method to solve Navier Stokes equations. Especially FLUENT may be applied to wide spectrum of problems concerning rotorcraft aerodynamics. FLIGHTLAB is a flight vehicle modelling and analysis tool that allows users to interactively produce models from a components library by arbitrarily selecting the components, interconnecting them into a custom architecture, and assigning aircraft specific data to the parameters of these components. From the point of view of main rotor design and optimisation, the both codes complement each other. The paper contains overviews of FLUENT and FLIGHTLAB codes and worked out methodology of their cooperation on design process of rotorcraft main rotor.
W pracy omówiono metodę doboru wartości współczynników wagowych przypisanych do elementów funkcji celu stosowanej w metodzie sterowania optymalnego śmigłowca. Dobór funkcji celu ma istotne znaczenie dla efektywności opracowanej metody sterowania śmigłowca w sytuacjach awaryjnych wynikajacych z niedoboru mocy rozporządzalnej.
EN
The research concerns helicopter optimal control after power failures. Methodology for selection weighting factors in cost function within optimal control method is presented Several simulation results show the influence of weighting factors on performance of model of Mi-2Plus helicopter in autorotation from starting from hover and from level flight.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W celu opracowania układu rekonfiguracji niezbędne jest przeprowadzenie badań, które pozwolą ocenić wpływ poszczególnych rodzajów awarii układu sterowania na jego funkcjonowanie. Wyniki tych badań pozwolą na dobranie struktury i metody rekonfiguracji, która zapewni możliwie najefektywniejsze niwelowanie skutków awarii. W referacie przedstawione zostały metody i wyniki badań wpływu awarii układu sterowania na własności pilotażowe samolotu. W pracy wykorzystano nieliniowy model samolotu pasażerskiego klasy Business Jet wraz z modelem układu wykonawczego sterowania.
EN
In this paper the analysis methods of control system failure have been presented. Those methods allow obtaining the control system degradation performances which can be used for developing of reconfigurable control system. During this research the nonlinear aircraft model including control surfaces actuation system has been used for examination of selected control system failures.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Awaria napędu śmigłowca wiąże się z koniecznością przejścia do lotu autorotacyjnego i zazwyczaj natychmiastowego lądowania. Własności lotne śmigłowca w autorotacji ograniczone są przez konieczność zapewnienia odpowiedniej prędkości obrotowej wirnika nośnego, możliwie małej prędkości opadania, oraz uniknięcia stref niebezpiecznych kombinacji prędkości i wysokości oraz stanu pierścienia wirowego. W referacie przedstawiono przegląd modeli mechaniki lotu śmigłowców oraz metod sterowania automatycznego stosowanych w lotach autorotacyjnych, oraz własny model dynamiki lotu śmigłowca przygotowany do zastosowania w badaniu autorotacji.
EN
Helicopter power failure demands from pilot immediate reaction leading to emergency autorotational landing. In such cases the flight states envelope is limited due to requirements for proper rotor angular speed, small descending velocity and the need for avoiding danger combination of height-velocity zones. This paper presents the review of helicopter optimal control methods in autorotation flights. The authors' helicopter model developed for future application in autorotation optimal control is presented as well.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The feasibility of application in helicopter flight tests of Iow cost instrumentation composed of lnertial Measurement Unit and GPS receiver was investigated both by simulations and during flight tests. The IMU composed of three one-axial piezoelectric gyroscopes and a three axial accelerometer was designed, manufactured and integrated with GPS receiver. The Kalman signal filtering technigue was applied for rejection noise from the signal. The equipment was tested in the laboratory and in flight on board of the Mi-2 helicopter. The helicopter computer model was built using FLIGHTLAB software. The comparison of the results of calculations and the measurements in-flight is resented.
PL
Celem badań było opracowanie i sprawdzenie działania układu pomiarowego IMU/GPS w locie śmigłowca i porównanie z wynikami obliczeń symulacyjnych. Inercjalny układ pomiarowy (IMU) złożony z trzech jednoosiowych giroskopów piezowibracyjnych i trójosiowego przyspieszeniomierza, zintegrowano z odbiornikiem GPS. Zastosowano filtr Kalmana w celu redukcji zakłóceń sygnałów pomiarowych. Układ pomiarowy poddano badaniom laboratoryjnym oraz badaniom w locie na śmigłowcu Mi-2. Opracowano model symulacyjny dynamiki śmigłowca w środowisku FLIGHLAB. Porównano otrzymane wyniki z obliczeń numerycznych i pomiarów w locie.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono koncepcję systemu automatycznego sterowania opracowaną dla małego bezzałogowego śmigłowca. System jest zbudowany hierarchicznie w trzech pętlach sterowania. Opisano pracę poszczególnych kanałów sterowania, stawiane im zadania i wymagane urządzenia. Przedstawiono również opracowane propozycje rozwiązań jednostki centralnej oraz układów wykonawczych sterowania.
EN
In a paper a conception of an automatic control system for a small unmanned helicopter was presented. System is built as a hierarchical one witch three control loops. Work of separated control channels, their goals and needed devices ware described. Worked out propositions of solutions of a central control unit and servos ware also presented.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono koncepcję systemu nawigacji i sterowania opracowaną dla małego bezzałogowego śmigłowca. Opisano podstawowe zagadnienia i wymogi dla układu nawigacji opartego na dostępnych podzespołach. Następnie opracowano propozycje rozwiązań jednostki centralnej oraz układów wykonawczych sterowania i ich praw sterowania.
EN
In paper the conception of navigation and control system for small unmanned helicopter was presented. Main problems and requirements for navigation system based on commercial devices ware described. Next part presents solution proposition for deck computer and actuators control lows.
The concept of visual navigation is based on comparing images from navigation sensors with the data stored in the system memory. A control and navigation system based on information from simplified image sensors was developed for smart missiles. The system was based on images acquired by infrared sensors distributed along the rotating line. The system was tested by simulations giving adequate results. In this paper an extension of the system for application to other vehicles is presented. The main advantages of the proposed system are the ruggedness, simplicity and low cost.
W ramach prac nad algorytmami sterowania i nawigacji dla obiektów ruchomych opracowano koncepcję układu nawigacji różnorodnych małych obiektów latających. Układ ten wykorzystuje dostępne, gotowe czujniki pomiarowe o niewielkiej wadze i gabarytach, dla których opracowywane są algorytmy przetwarzania i integracji sygnałów.
EN
The concept and preliminary design of control and navigation system for of small unmanned vehicles is presented. The navigation system utilizes small, low weight on-shelf components: GPS, INS, magnetic compass and visual navigation aids. Now the software is under development.
W artykule uzasadniono potrzebę rozwoju układów nawigacji obserwacyjno-porównawczej dla zastosowań na pokładzie bezzałogowych statków latających. Dokonano przeglądu wybranych projektów w tej dziedzinie oraz algorytmów przetwarzania obrazów stosowanych w nawigacji. Przedstawiono także wyniki dotychczasowych badań autorów dotyczących zastosowania nawigacji obserwacyjno-porównawczej do naprowadzania lądującego śmigłowca.
EN
The benefits of comparative navigation applied on board unmanned aircrafts are discussed in this paper. The selected projects regarding article's topic are reviewed. The image processing algorithms employed in navigation are presented. The results of up-to-date authors' experiments on applying comparative navigation to positioning of landing helicopter are described.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.