OPTIMIZATION OF ENERGY DYNAMICAL PROCESSES IN THE CONTROL SYSTEM OF THE DRIVE FOR STABILIZING THE FLIGHT OF THE UNMANNED AERIAL VEHICLE ; ОПТИМИЗАЦИЯ ЭНЕРГОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ СТАБИЛИЗАЦИИ ПОЛЕТА БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ; ОПТИМІЗАЦІЯ ЕНЕРГОДИНАМІЧНИХ ПРОЦЕСІВ У СИСТЕМІ КЕРУВАННЯ ПРИВОДОМ СТАБІЛІЗАЦІЇ ПОЛЬОТУ БЕЗПІЛОТНОГО ЛІТАЛЬНОГО АПАРАТА

Abstract

Urgency of the research. Considering the growing role of unmanned aerial vehicles in the national economy and in the military sphere, the problems of increasing their energy efficiency and quality of management are topical.Target setting. Due to the limited power resource of an unmanned aerial vehicle (UAV), there is a need to increase the duration of its flight due to the high-quality control of the process of power consumption from a battery of limited capacity.Actual scientific researches and issues analysis. Analysis of the latest publications on the solution of the problem posed indicates that the issues of increasing the energy efficiency of UAV are practically not discussed. The available publications are mainly devoted to the construction of their management systems.Uninvestigated parts of general matters defining. In the works devoted to the problem, the issues of increasing the energy efficiency of UAV control systems due to ensuring the high quality of their dynamic processes are not investigated.The research objective. With a limited capacity of the battery, it is necessary to increase the duration of UAV flight by reducing overshoot and the duration of transients in its electric drive systems.The statement of basic materials. To solve the problem, the system of electric drives of UAV was proposed to perform on the basis of three circuits. The internal circuit is a current loop with a transient process that is optimal in speed and without overshooting. It is subject to the speed contour, the structure and parameters of its controller are synthesized by their performance criterion. The main contour is the contour of the wing angle of the UAV with the optimal speed.Conclusions. The proposed solution to the structure of the UAV electric drive system can significantly increase the autonomy of its flight. ; Актуальность темы исследования. Учитывая возрастающую роль беспилотных летательных аппаратов в народном хозяйстве и в военной области, проблема повышения их энергоэффективности и качества управления является актуальной.Постановка проблемы. Из-за ограниченного энергетического ресурса беспилотного летательного аппарата (БПЛА) существует необходимость увеличения продолжительности его полёта за счёт качественного управления процессом энергопотребления от аккумулятора ограниченной ёмкости.Анализ последних исследований и публикаций. Анализ последних публикаций по решению поставленной проблемы свидетельствует о том, что вопросы повышения энергоэффективности БПЛА практически не обсуждаются. Имеющиеся публикации в основном посвящены построению их систем управления и навигации.Выделение неисследованных частей общей проблемы. В работах, посвящённых поставленной проблеме, вопросы повышения энергоэффективности систем управления БПЛА за счёт обеспечения высокого качества их динамических процессов не исследуются.Постановка задания. При ограниченной ёмкости аккумулятора необходимо повысить продолжительность полёта БПЛА за счёт снижения перерегулирования и продолжительности переходных процессов в системах его электроприводов.Изложение основного материала. Для решения поставленной проблемы предложено систему электроприводов БПЛА выполнять на основе трёх контуров. Внутренним контуром является контур тока с оптимальным по быстродействию и без перерегулирования переходным процессом. Он подчинён контуру скорости, структура и параметры регулятора которого синтезированы по критерию быстродействия. Главным контуром является контур угла крена БПЛА с оптимальным быстродействием. Выводы в соответствии со статьей. Предложенное решение структуры электропривода БПЛА позволяет значительно повысить автономность его полёта. ; Актуальність теми дослідження. З огляду на зростання ролі безпілотних літальних апаратів у народному господарстві й у військовій сфері проблема підвищення їхньої енергоефективності та якості управління є актуальною.Постановка проблеми. Через обмежений енергетичний ресурс безпілотного літального апарата (БПЛА) є необхідність збільшення тривалості його польоту за рахунок якісного управління процесом енергоспоживання від акумулятора обмеженої ємності.Аналіз останніх досліджень і публікацій. Аналіз останніх публікацій за рішенням поставленої проблеми свідчить про те, що питання підвищення енергоефективності БПЛА практично не обговорюються. Наявні публікації переважно присвячені побудові їх систем управління.Виділення недосліджених частин загальної проблеми. У роботах, присвячених зазначеній проблемі, питання підвищення енергоефективності систем управління БПЛА за рахунок забезпечення високої якості їхніх динамічних процесів не досліджуються.Постановка завдання. При обмеженій ємності акумулятора необхідно підвищити тривалість польоту БПЛА за рахунок зниження перерегулювання і тривалості перехідних процесів у системах його електроприводів.Виклад основного матеріалу. Для вирішення поставленої проблеми запропоновано систему електроприводів БПЛА виконувати на основі трьох контурів. Внутрішнім контуром є контур струму з оптимальним за швидкодією і без перерегулювання перехідним процесом. Він підпорядкований контуру швидкості, де структура й параметри регулятора синтезовані їх критерієм швидкодії. Головним контуром є контур кута крила БПЛА з оптимальною швидкодією.Висновки відповідно до статті. Запропоноване рішення структури системи електроприводу БПЛА дає змогу значно підвищити автономність його польоту.