Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ существующих схем построения летательных микроаппаратов для решения задач локального экологического мониторинга 13
1.1. Анализ аэродинамических схем летательных микроаппаратов 13
1.2. Состав бортовой аппаратуры автономно пилотируемых летательных микроаппаратов наблюдения 20
1.3. Мобильный комплекс наблюдения на основе летательного микроаппарата с автономной системой управления 29
ГЛАВА 2. Разработка алгоритмов управления летательным микроаппаратом при решении задач воздушного мониторинга заданных объектов в локальном районе 37
2.1. Требования к автономной системе управления и принципы их выполнения 37
2.2. Алгоритмы автономного управления летательным микроаппаратом 41
2.3. Результаты имитационного моделирования режимов работы
системы автономного управления летательным микроаппаратом 52
ГЛАВА 3. Наземный комплекс управления мобильного комплекса локального мониторинга урбоэкосистем 62
3.1. Назначение, состав и схема построения наземного комплекса управления 62
3.2. Картографическая и геоинформационная система наземного комплекса управления 71
3.3. Алгоритмы и программно-математическое обеспечение наземного комплекса управления 80
ГЛАВА 4. Разработка математического и программного обеспечения систем управления мобильного комплекса локального мониторинга урбоэкосистем 86
4.1. Математическое и программное обеспечения для моделирования автономной системы управления летательного микроаппарата 86
4.2. Разработка математического и программного обеспечения в технологической цепочке автономной системы управления 93
4.3. Моделирование ветровых нагрузок на летательный микроаппарат методом конечных элементов 99
ГЛАВА 5. Отработка алгоритмов и программно-математического обеспечения по результатам полунатурного моделирования и натурных испытаний систем управления летательного микроаппарата 110
5.1. Имитационно - моделирующий комплекс для полу натурного моделирования и испытаний системы управления летательного микроаппарата 110
5.2. Анализ результатов полунатурного моделирования системы управления в составе имитационно - моделирующего комплекса 118
5.3. Натурные испытания мобильного комплекса локального мониторинга урбоэкосистем 128
Заключение 140
Литература 144
- Анализ аэродинамических схем летательных микроаппаратов
- Требования к автономной системе управления и принципы их выполнения
- Назначение, состав и схема построения наземного комплекса управления
- Математическое и программное обеспечения для моделирования автономной системы управления летательного микроаппарата
Введение к работе
Актуальность работы. В последнее время, как у нас в стране, так и за рубежом ведутся интенсивные исследования по созданию микромеханических систем, в том числе летающих микророботов, которые в настоящее время выделились в новый класс — класс летательных микроаппаратов (ЛМА) [16].
Технологический прорыв в разработке основных элементов микромеханики, позволяет в настоящее время создавать летающие микророботы с массой от 100 грамм до 500 грамм и габаритами менее 150мм.
Согласно проведенным маркетинговым исследованиям, повышенный интерес к этому классу аппаратов обусловлен появлением новых концепций применения таких аппаратов как в военно-технических, так и в гражданских целях [20].
При этом в качестве базовых моделей летательных микроаппаратов рассматриваются радиоуправляемые самолетные авиамодели, вертолетные и винтокрылые модели.
Однако использование радиоуправления существенно снижает потребительские свойства таких аппаратов из-за сложности процесса, управления и ограниченного района их использования.
Автономно пилотируемый летательный микроаппарат (АП ЛМА) существенно отличается от дистанционно пилотируемых аппаратов (ДПЛА) и радиоуправляемых авиамоделей, то есть АП ЛМА не микро версия большого самолета или ДПЛА [22].
Этот класс аппаратов полностью самостоятелен и функционален в
прикладном отношении. Аэродинамические свойства таких аппаратов
определяются числами Рейнольдса менее что примерно в 100 раз
меньше, чем для существующих ДПЛА. Низкие числа Рейнольдса имеют фундаментальное значение для аэродинамики АП ЛМА и автономной системы.
При этом для АП ЛМА самолетной схемы требуются высокие
5 отношения площади поверхности крыла к объему, а для винтокрылых АП
ЛМА - тяговооруженность к объему, что приводит к жестким весовым и
объемным ограничениям. Из-за низких чисел Рейнольдса и нетрадиционных
форм АП ЛМА предъявляются высокие требования к системе управления
(СУ) такими аппаратами. Технологические и проектные проблемы
разработки, физического и программного комплексирования элементов,
систем для обеспечения автономного полета АП ЛМА определяют
беспрецедентно высокий уровень мультифункциональных связей
компонентов системы [31, 32].
Проблема комплексирования и физической интеграции является наиболее трудной, так как ее решение связано с миниатюрными размерами, ограничением веса, габаритов, мощности исполнительных органов и сложностью алгоритмов управления. Цель может быть достигнута только за счет высокоинтегрированной конструкции аппарата и СУ. Подобная степень интеграции и миниатюризации еще не достигалась в конструкциях традиционных ДПЛА [27,40].
Учет относительно больших аэродинамических сил и моментов, возникающих в полете, за счет случайных атмосферных порывов ветра и неустойчивых потоков естественной турбулентности атмосферы для АП ЛМА с малыми моментами инерции и малой тяговооруженностью, накладывает дополнительные жесткие требования как к выбору элементов, так и к алгоритмам и программно - математическому обеспечению СУ.
Кроме того, существенной проблемой при разработке АП ЛМА является обеспечение его навигацией. Инерциальная навигация, на основе микромеханических гироскопов и акселерометров, не позволяет обеспечить требуемую точность прохождения маршрута при продолжительном полете. Успехи в создании микро GPS - приемников позволяют обеспечить GPS навигацию АП ЛМА в открытом пространстве, но не обеспечивают в полной мере навигацию наземного комплекса управления (НКУ) в городских условиях и на пересеченной местности. Для GPS навигации необходимо
наличие надежной линии связи между АП ЛМА и наземным комплексом управления. Основными факторами, определяющими надежность связи, являются: количество каналов связи, частота сигнала, мощность передатчика, энергопотребление, КПД антенны, высота и дальность полета. Проблемы связи возникают, прежде всего, из-за малых размеров аппарата, соответственно малых размеров антенны, ограниченной мощности для поддержания быстродействия передачи видеоизображения, так как основной полезной нагрузкой АП ЛМА является видеокамера и микродатчики. Сжатие изображения уменьшает требования к быстродействию, но требует увеличения производительной мощности бортового микропроцессора. Ограничения по мощности передатчиков означают, что использование всенаправленного сигнала из-за слабой напряженности поля в антенне невозможно и требуются направленные антенны НКУ для сопровождения аппарата по линии визирования.
Полезность и эффективность АП ЛМА более других зависит от функционирования автономной системы управления с бортовой ЭВМ и системы связи с НКУ.
В связи с вышеизложенным, является актуальным разработка математического и программного обеспечения автономной системы управления летательным микроаппаратом с целью повышения его эффективности.
Цель работы и задачи исследований. Целью диссертационной работы является разработка математического и программного обеспечения автономной системы управления летательным микроаппаратом.
В соответствии с целью работы были сформулированы следующие задачи исследований:
І.. Выбор аэродинамической схемы ЛМА, как объекта управления и способа его управления.
2. Определение состава бортовой аппаратуры ЛМА и наземного комплекса управления.
3. Определение требований к автономной системе управления с учетом
решения целевой задачи и внешних возмущающих воздействий.
Разработка математической модели управляемого движения ЛМА с выбранной аэродинамической схемой.
Выбор принципов построения системы управления ЛМА.
Синтез алгоритмов управления ЛМА при наличии перекрестных связей между каналами управления с учетом существенных нелинейностей,
Разработка математического и программного обеспечения для исследования динамических и точностных характеристик ЛМА.
Разработка испытательного стенда для отладки полученных алгоритмов и программного обеспечения.
Разработка пакета программ по проектированию, конструированию и моделированию АП ЛМА.
Методы исследования. В соответствии с поставленными задачами работы и целью исследований использовались аналитические и экспериментальные методы исследования сложных динамических систем. В качестве аналитических методов использовались методы математического анализа и конечных элементов, метод модального синтеза законов управления. Проверка математического и программного обеспечения и оценки его эффективности проводилась с помощью имитационно-моделирующего комплекса полунатурного моделирования и проведения летно-конструкторских испытаний.
Научная новизна работы
Автором, в процессе проведения исследований, получены новые научные результаты:
Выбран технический облик летательного микроаппарата нетрадиционной аэродинамической схемы, обеспечивающий решение целевых задач локального экологического мониторинга.
Создана математическая модель управляемого движения ЛМА с выбранной аэродинамической схемой и управлением за счет регулирования
8 вектора тяги двигателями с учетом перекрестных связей и существенных
нелинейностей.
Определены принципы и рациональные схемы построения автономной системы управления ЛМА и мобильного комплекса управления.
Осуществлен синтез алгоритмов управления движением ЛМА, разработано математическое и программное обеспечения для реализации синтезированных законов управления.
Разработано математическое и программное обеспечение для исследования устойчивости движения ЛМА и оценки его динамических и точностных характеристик.
Разработано математическое и программное обеспечение для испытательного стенда.
Предложена методика испытаний системы управления ЛМА с включением реальной аппаратуры (макета ЛМА, исполнительных органов, бесплатформенной инерциальной системы).
Новизна работы подтверждается положительным решением ВНИИГПЭ от 25.02.2004г. по заявке на изобретение №2003105729 «Портативный комплекс авианаблюдений и автономнопилотируемый летательный микроаппарат для него». Автор Абрамов СВ. в соавторстве.
Положения, выносимые на защиту
Аэродинамическая схема ЛМА.
Алгоритмы и программно- математическое обеспечение автономной системы управление движением ЛМА для решения задач локального экологического мониторинга.
Математическое и программное обеспечение наземного комплекса управления.
Математическое и программное обеспечение для проведения полунатурных испытаний системы управления ЛМА.
Методика проведения полунатурного моделирования на имитационно-моделирующем комплексе.
Результаты моделирования системы управления АП ЛМА.
Результаты натурных испытаний мобильного комплекса локального мониторинга урбоэкосистем.
Практическая значимость работы. Широкое применение мобильного комплекса локального мониторинга урбоэкосистем построенного с использованием разработанного математического и программного обеспечения для автономной системы управления летательным микроаппаратом позволяет: 1.. Решать задачи локального экологического мониторинга.
Исследовать движения ЛМА с нетрадиционной аэродинамической схемой с учетом наличия существенных нелинейных составляющих и перекрестных связей между каналами.
Синтезировать алгоритмы управления ЛМА, исходя из требований устойчивости, управляемости, наблюдаемости и динамической точности.
Реализовать полученные алгоритмы и программное обеспечение в интегрированной системе управления ЛМА (КИНД 402.113,024) на основе микромеханических гироскопов, акселерометров и микропроцессора.
Проводить отработку интегрированной системы управления автономно пилотируемого летательного микроаппарата с использованием разработанного программного математического обеспечения и предложенной методики испытаний на имитационно-моделирующем комплексе с включением реальной аппаратуры.
Обоснованность и достоверность полученных научных и практических результатов. Полученные научные и практические результаты подтверждены результатами экспериментов с использованием современных измерительных и вычислительных средств. Достоверность полученных результатов подтверждена наземными комплексными испытаниями мобильного комплекса управления и результатами лабораторно - отработочных испытаний на имитационно-моделирующем комплексе с включением реальной аппаратуры.
10 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы
докладывались и обсуждались на:
Научно-практической конференции «КОМПАС в образовании», МГТУ «СТАНКИН», г. Москва, 2000г.
«Пятой Российской конференции пользователей MSC», г. Москва, 2002г.
Научно-техническом семинаре «Состояние и перспективы развития навигационных и гироскопических систем для авиации», НИИ ПМ, г. Москва, 2002г.
Научной конференции профессорско-преподавательского состава МГУЛ «Системы измерения, информации и управления», г. Москва, 2003 г.
Научно-техническом совещание «Перспективы развития и внедрения ИЛИ - технологий (CALS-технологий) в НИИ ПМ», г. Москва, 2003г.
«X Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам», г. Санкт-Петербург, 2003 г.
Научно-практической конференции молодых специалистов и студентов памяти главного конструктора академика В.И. Кузнецова, г. Москва, 2003г.
Научной конференции профессорско-преподавательского состава МГУЛ «Системы измерения, информации и управления», г. Москва, 2004г.
Научно-практической конференции молодых специалистов и студентов памяти главного конструктора академика В.И. Кузнецова, г. Москва, 2004г.
Публикации. Основные научные результаты по теме диссертационной работы изложены и опубликованы в 14 научных работах, из них 8 печатных.
Реализация и внедрение результатов исследований. Основные научные результаты диссертационной работы внедрены в процессе проектирования и разработки мобильного комплекса локального мониторинга урбоэкосистем в ФГУП «НИИ ПМ имени академика В.И. Кузнецова». Наземного комплекса управления в ПО «Континент». Стенда для имитационного и полунатурного моделирования режимов работы систем управления летательного микроаппарата в ООО «Фирма - «Конус»». В ОАО «ММП им. В.В. Чернышева» при разработке, изготовлении и испытаний
двигательных систем и технологической оснастки. Кроме этого, основные выводы и положения работы внедрены в учебный процесс на кафедрах «Системы автоматического управления» МГУЛ, «Системы приводов авиационно-космической техники» МАИ и при разработке технологии ведения распределенного проектирования сложных систем в РВЦ-2 МАИ. Получено восемь актов о внедрении.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав с выводами по каждому из них, заключения, списка используемой литературы, приложения и актов о внедрении. Объем диссертации составляет 148 печатных страниц, включая 79 рисунков, 39 таблиц. Список литературы содержит 54 наименования.
Во введении обоснована актуальность научной работы, сформулированы цель и задачи исследований, приведены положения, выносимые на защиту, показана научная новизна и практическая ценность полученных результатов, а также приведены краткие сведения о структуре и содержании диссертации. В первой главе на основании проведенного анализа существующих аэродинамических схем летательных микроаппаратов и их технических характеристик выбрана винтокрылая схема с четырьмя двигателями. Определен аппаратный состав наземного комплекса управления и летательного микроаппарата. С учетом накладываемых ограничений определен аэродинамический облик летательного микроаппарата. Во второй главе, на основании требований к автономной системе управления ЛМА определена структура аппаратной и программной реализации алгоритмов. Разработаны алгоритмы автономного управления летательным микроаппаратом. На основании исходных данных получены результаты имитационного моделирования режимов работы автономноой системы управления летательным микроаппаратом.
В третьей главе определен состав и принципы построения наземного комплекса управления. Разработана программная реализация
12 картографического обеспечения НКУ на основании алгоритмов и
программно-математического обеспечения.
В четвертой главе разработано математическое и программное обеспечение
систем управления мобильного комплекса локального мониторинга
урбоэкосистем. Определена технологическая цепочка с учетом требований
CALS.
В пятой главе разработана схема построения и аппаратный состав и
программно-математическое обеспечение имитационно-моделирующего
комплекса для полунатурного моделирования, испытаний и отработки
алгоритмов и программно-математического обеспечения системы
управления летательного микроаппарата. Проведенные комплексные
наземные испытания систем управления ЛМА в составе наземного комплекса
управления и бортового блока автономной системы управления (ББ СУ) с
видеокамерой показали безотказную работу аппаратных средств, алгоритмов
и программно-математического обеспечения НКУ и ББ СУ ЛМА.
В заключении сделаны выводы по разработанному математическому и
программному обеспечению автономной системы управления летательным
микроаппаратом.
Анализ аэродинамических схем летательных микроаппаратов
Автономно пилотируемый летательный микроаппарат (АП ЛМА) [1,9] состоит из фюзеляжа, который включает в себя корпус приборного отсека, гондолу двигателя, на которой с помощью штанг укреплен дефлектор. В гондоле установлен двигатель с редуктором и винтом, В дефлекторе по периферии размещены проблесковые маячки, а на штангах антенны передатчика видеоизображения и бортовой приемно-передающей аппаратуры. В корпусе приборного отсека установлена аккумуляторная батарея, блок датчиковой аппаратуры, видеокамера с передатчиком видеоизображения, плата GPS приемника, плата микромеханического бесплатформенного инерциального блока (БИНС) с микропроцессором, плата приемо-передатчика команд управления и навигационных параметров.
Бортовая система электропитания АП ЛМА должна обеспечивать энергией все электроустановки, которые находятся на борту. В данном случае обеспечить полет АП ЛМА не менее 1 часа. Поэтому необходимо выполнить предварительную оценку необходимых энергетических ресурсов с учетом доступных на мировом рынке для массового потребителя [3]. Наиболее энергоемкими потребителями, несомненно, будут являться движители - это рулевые и маршевые электродвигатели. Двигатели внутреннего сгорания нельзя использовать, так как они вызывают дополнительные вибрации ЛМА, что усложняет систему стабилизации аппарата в пространстве. Так как ЛМА является автономно пилотируемым, то система электропитания должна обеспечивать его полет в автономном режиме. Эт о могут обеспечить вторичные источники питания (аккумуляторные батареи). В данное время широко используются аккумуляторные батареи: никель-кадмиевые (Ni-Cd), никель-металлогидридные (Ni-MH) и литий-ионные (Li-ion). Каждой из разновидностей вторичных источников питания присущи свои преимущества и недостатки, что в конечном итоге и определяет области их применения [14]. В таблице 1.2.1 приведены основные характеристики аккумуляторов различных типов [5]. Ni-Cd аккумуляторы сочетают в себе большой срок службы (число циклов зарядка-разрядка), способность отдавать в нагрузку значительный ток и относительно невысокую стоимость. Именно поэтому их чаще всего используют для питания самой различной аппаратуры. Один из существенных недостатков подобных аккумуляторов - заметная саморазрядка. Ni-MH аккумуляторы отличаются от Ni-Cd большей удельной емкостью, но меньшим сроком службы и повышенным внутренним сопротивлением. Последнее обстоятельство не позволяет применять их для питания устройств, потребляющих большой ток. Li-ion аккумуляторы имеют наиболее высокую удельную емкость, способны отдавать большой ток в нагрузку, сравнительно слабо подвержены саморазрядке и допускают быструю зарядку. К числу их достоинств можно отнести: предсказуемость остаточной емкости и возможность подзаряжать аккумулятор в любой момент независимо от степени разряженности. Но Li-ion аккумуляторы относительно дороги и требуют тщательного контроля режимов зарядки и разрядки. Тем не менее, по совокупности параметров их следует признать лучшими. В результате проведенного анализа был выбран литий-ионный аккумулятор GP1865L210 фирмы Gold Peak с точки зрения оптимального отношения массы батареи к емкости (200Вт/кг). Характеристики аккумулятора GP1865L210 представлены в таблице 1.2.2 [43]. Комплекс двигательных установок выбирается из расчета, что он должен переносить ту полезную нагрузку, на которую рассчитан ЛМА. Комплекс двигательных установок состоит из двигателей с винтами. В настоящее время существует большое количество микроэлектродвигателей, все они подразделяются на два основных типа: коллекторные и бесколлекторные. Коллекторные — двигатели постоянного тока, оснащенные щеточным узлом для передачи тока на вращающиеся обмотки ротора. Чаще всего у миниатюрных двигателей в статоре применяют постоянные магниты, которые изготавливают из феррита, кобальта, самарий-кобальта. На сегодня наиболее эффективные коллекторные двигатели с самарий-кобальтовой магнитной системой. Бесколлекторные — двигатели переменного или импульсного тока с вращающимся магнитом и обмоткой на статоре. Современные бесколлекторные двигатели обладают наибольшим КПД среди микроэлектродвигателей, но для их работы от постоянного тока необходим преобразователь, что сильно усложняет их использование.
Требования к автономной системе управления и принципы их выполнения
К числу типовых задач воздушного мониторинга с использованием ЛМА относятся задачи дистанционного зондирования локальных районов путем установки на борту ЛМА видеокамеры с передатчиком видеосигналов в наземный комплекс управления. При этом алгоритмы управления ЛМА должны быть оптимизированы, как по параметрам максимальной информативности конкретного запуска, включая качество изображений, так и по летно-техническим ограничениям, характерным для рассматриваемого типа ЛМА. Данные параметры и ограничения определяют требования к автономной системе управления и принципы их выполнения, рассматриваемые ниже.
Управление движением АП ЛМА рассматриваемого типа заключается в регулировании направления и модуля вектора суммарной тяги Т (посредством регулирования тяги отдельных электродвигателей), обеспечивающим последовательное перемещение ЛМА по заданному маршруту. Выработка сигналов управления в блок электродвигателей осуществляется микроконтроллером на основе программ, хранящихся в запоминающем устройстве (ЗУ) микроконтроллера, и текущей информации, вырабатываемой навигационными датчиками: микромеханическими чувствительными элементами (акселерометрами и гироскопами), приемником сигналов глобальной спутниковой системы навигации, бортовым высотомером. Выбор указанной конфигурации навигационных датчиков определяется возможностью выработки состава навигационных параметров, необходимого для управления пространственным линейным и угловым движением ЛМА данного типа с требуемым качеством при минимальных габаритно-массовых характеристиках навигационных средств. В настоящее время ведутся интенсивные разработки [5] по созданию интегрированных бесплатформенных навигационных систем (ИБИНС) на основе микромеханических чувствительных элементов и приемников сигналов глобальной спутниковой системы навигации. Ожидаемые уровни технических характеристик разрабатываемых ИБИНС представлены ниже: Для повышения точности и качества управления, в условиях ограниченного (1 раз в секунду) темпа обновления данных от приемника сигналов глобальной спутниковой системы навигации, в состав навигационных датчиков включен микромеханический датчик давления (альтиметр), совместимый с системами на основе микропроцессоров и микроконтроллеров, массой — 4 г при погрешности измерения высоты —1% 0 от 0 до 85С). Максимальная информативность воздушного мониторинга достигается за счет использования миниатюрных видеокамер с разрешением порядка 0,2 м для высоты полета ЛМА — 150 м, а также путем реализации оптимальных режимов управляемого движения ЛМА. Требования по качеству изображения в значительной мере определяются инерционностью зрения операторов, наблюдающих передаваемую по радиоканалу колеблющуюся телевизионную картину местности на экране монитора наземного комплекса управления. При частоте колебаний летательного аппарата более 5 Гц восприятие ТВ-картины местности на экране монитора, в соответствии с экспериментальными исследованиями [36], операторами затруднено. Лабораторный эксперимент по оценке работы ТВ-камеры, жестко закрепленной на колеблющемся летательном аппарате, проводился с использованием ТВ-камеры, с углом поля зрения 2,2x3,6 градусов, с фотоприёмником, выполненным на основе ПЗС матрицы с числом элементов 752x582. Угловые колебания летательного аппарата имитировались поворотным устройством, на котором устанавливалась ТВ-камера. В процессе эксперимента частота колебаний менялась от 1 Гц до 10 Гц. Исходя из этого, можно определить требования к системе угловой стабилизации летательного микроаппарата. Допустимые колебания составляют: по углу 1-2; по угловой скорости 5%ек.
Максимальная информативность при проведении мониторинга малоразмерных, точечных, в том числе нестационарных по наблюдаемым признакам, объектов может быть достигнута путем реализации режима "зависания" ЛМА. Возможность реализации данного режима является отличительной особенностью рассматриваемого типа ЛМА. Максимальная информативность при проведении мониторинга движущихся объектов может быть достигнута путем реализации, с учетом летно-технических и метеорологических ограничений, режима "сопровождения".
Назначение, состав и схема построения наземного комплекса управления
Наземный комплекс управления (НКУ) предназначен для обработки информации, получаемой по радиоканалу от датчиков внешней информации, устанавливаемых на борту летательного микроаппарата (ЛМА). Получаемая с ЛМА служебная и целевая информация аккумулируется в НКУ с целью последующей обработки, а также визуально отображается на дисплее мобильного компьютера в реальном масштабе времени [28,29].
Решение целевых и служебных задач осуществляется на основе картографической информации для исследуемого района, вводимой оператором. В составе НКУ содержатся средства автономного навигационного обеспечения. Формирование маршрута управляемого движения ЛМА при исследовании заданного района осуществляется на основе вводимого оператором в мобильный персональный компьютер НКУ полетного задания, которое в процессе полета ЛМА может быть скорректировано путем выдачи установок, передаваемых на борт ЛМА по радиоканалу. На экране дисплея компьютера НКУ отображается маршрут заданного и текущего движения ЛМА с привязкой к выводимой на экран карте исследуемого района.
Наземный комплекс управления обслуживается одним оператором, который осуществляет ввод электронной карты района мониторинга, полетного задания текущих и корректирующих установок о маршруте движения АП ЛМА, управления режимами отображения информации с использованием стандартных средств мобильного персонального компьютера (МПК).
Таким образом, типовая информация, выводимая на экран компьютера наземного комплекса управления, включает в себя карту района мониторинга с динамическим отображением текущего положения НКУ, заданного маршрута и фактического положения АП ЛМА, текущие кадры видеоизображения в реальном масштабе времени, передаваемые по радиоканалу с АП ЛМА в НКУ, навигационные параметры и времени движения НКУ и АП ЛМА, получаемые по цифровому радиоканалу, даты (год, месяц, число), а также климатические параметры окружающей среды (давление, температура, скорость ветра). Вся типовая информация, отображаемая на мониторе, автоматически записывается на CD. Мобильный персональный компьютер в составе НКУ предназначен для решения задач НКУ и системы картографического обеспечения, обработки и формирования информационных пакетов, передаваемых по командно 65 телеметрической радиолинии с ЛМА, а также отображения необходимой картографической информации и видеоизображений изучаемого района. Мобильный персональный компьютер может представлять собой Notebook, либо PDA и работать под операционной системой на базе Windows. При этом, как показали исследования [5], он должен иметь характеристики (Таблица 3.1.3) не хуже чем: Таблица Коммутационные интерфейсы определяются из того количества и типа устройств, которые будут подключаться к мобильному персональному компьютеру. В данном случае это: GPS приемник, приемник видеосигнала, приемопередатчик командно-телеметрической радиолинии (Bluetooth USB Dongle Hassnet), CD-ROM. Для этого понадобятся наличие как минимум 2 портов USB. При этом если не хватает достаточного количества портов USB, можно использовать USB хаб. Приемо-передатчик командно-телеметрической радиолинии реализован с помощью технологии Bluetooth (Раздел 1.2.).
Математическое и программное обеспечения для моделирования автономной системы управления летательного микроаппарата
Используя современные достижения в области компьютерных технологий и в особенности систем автоматизированного проектирования (САПР), можно заранее проработать конструкцию как самого АП ЛМА, так и систему управления им, при этом затратив намного меньше финансов и времени [2].
Если еще недавно такие задачи можно было решать, используя тяжелые системы САПР, которые работали исключительно на дорогих аппаратных платформах, то сейчас это можно реализовать в системах САПР среднего уровня на платформе PC. Но при этом надо выбрать правильный состав систем CAD/CAE в технологической цепочке моделирования, обеспечив корректную передачу данных между этими системами.
Автором с 1997 года в расчетно-вычислительном центре факультета «Авиационные двигатели» МАИ велись работы по выбору систем CAD/CAE с учетом требований, предъявляемым к авиационным системам, претендующих на соответствии CALS стандарта. CALS (Continuous Acquisition and Life cycle Support) сопровождение жизненного цикла Жизненный цикл изделия - совокупность этапов или последовательность бизнес-процессов, через которые проходит это изделие за время своего существования: маркетинговые исследования, составление технического задания, проектирование, технологическая подготовка производства, изготовление, поставка, эксплуатация, утилизация. Идеология CALS [24] состоит в отображении реальных бизнес-процессов на виртуальную информационную среду, где эти процессы реализуются в виде компьютерных систем, а информация существует только в электронном виде.
В результате этих работ технологическая цепочка выглядит следующим образом. CAD: Autodesk Inventor, Компас; CAE: MSC.visualNastran Desktop, Matlab/Simulink, ANSYS, Lab VIEW [36]. Система параметрического твердотельного и поверхностного моделирования Autodesk Inventor ориентирована на рынок машиностроения. Адаптивные технологии Autodesk Inventor позволяют проектировать изделия высокой сложности в контексте сборки - от предварительного эскизного проекта до имитации работы изделия с учетом наложенных сборочных зависимостей. Создавая эскизы при проектировании новых деталей в контексте сборки, можно напрямую обращаться к геометрии других деталей. Autodesk Inventor совместим с промышленным стандартом в области обмена проектными данными - форматом DWG. Autodesk Inventor, изначально ориентированный на работу с большими сборками, для экономии времени подгружает именно ту графическую информацию, которая необходима в данный момент работы с проектом. Программа позволяет редактировать детали и подсборки непосредственно в самой сборке, осуществляя контроль изменения геометрии узла во взаимосвязи с другими, уже прочерченными, и отслеживать их взаимодействие. Новая технология работы со сборками, предложенная Autodesk, называется адаптивной. Это означает, что геометрия сопрягаемых деталей зависит от размера или геометрии базовой детали; с изменением ее размера автоматически, без задания каких-либо дополнительных параметров, изменяется размер сопрягаемой детали. Предлагается проектировать механизмы в эскизном представлении: сначала отрисовывается собственно кинематическая схема механизма, проверяется его функционирование в режиме анимации и лишь затем он преобразуется в объемное представление со всеми наложенными сборочными зависимостями. Выигрыш во времени при таком подходе очевиден. Чертежный редактор КОМПАС-ГРАФИК сертифицирован Министерством обороны РФ. КОМПАС-ГРАФИК предлагает широчайшие возможности автоматизации проектно-конструкторских работ в различных отраслях промышленности. Она успешно используется в машиностроительном проектировании, при проектно-строительных работах, составлении различных планов и схем. КОМПАС-ГРАФИК может использоваться как полностью интегрированный в KOMT[AC-3D модуль работы с чертежами и эскизами, так и в качестве самостоятельного продукта, полностью закрывающего задачи 2D проектирования и выпуска документации. Система изначально ориентирована на полную поддержку стандартов ЕСКД. При этом она обладает возможностью гибкой настройки на стандарты предприятия. Средства импорта/экспорта графических документов (КОМПАС-ГРАФИК поддерживает форматы DXF, DWG, IGES) позволяют организовать обмен данными со смежниками и заказчиками, использующими любые чертежно-графические системы. Весь функционал КОМПАС-ГРАФИК подчинен целям скоростного создания высококачественных чертежей, схем, расчетно-пояснительных записок, технических условий, инструкций и прочих документов. КОМПАС-ГРАФИК автоматически генерирует ассоциативные виды трехмерных моделей (в том числе разрезы, сечения, местные виды, виды по стрелке). Все они ассоциированы с моделью: изменения в модели приводят к изменению изображения на чертеже. Стандартные виды автоматически строятся в проекционной связи. Данные в основной надписи чертежа (обозначение, наименование, масса) синхронизируются с данными из трехмерной модели.
![Рациональное управление системой психологической помощи на основе медицинского мониторинга и организации психопрофилактического процесса [Электронный ресурс]](/i/i/4409/168295.png "Рациональное управление системой психологической помощи на основе медицинского мониторинга и организации психопрофилактического процесса [Электронный ресурс] Склярова Татьяна Петровна")
