Отзыв_официального_оппонента_Дивеева_А.И. (1025032)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

отзыв официального оппонента на диссертационную работу Гэн Кэ Кэ «Автономная система управления полетом квадрокоптера с возможностью облета препятствий и комплексной навигацией», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.01 — Системный анализ, управление и обработка информации (в технических системах) Актуальность В настоящее время беспилотные летательные аппараты (БПЛА) используются достаточно широко в совершенно разных областях, таких как экологический мониторинг, при ликвидации чрезвычайных ситуаций и последствий стихийных бедствий, для инспекции различных сооружений и обнаружения объектов с вредными выбросами, метеорологических измерений и т.д.

Но при этом управление полетом БПЛА осуществляется, в основном, в дистанционном режиме с помощью пульта управления или в полуавтоматическом режиме по командам оператора с использованием навигации по опорным точкам. Существует большой круг задач, требующих увеличения уровня автономности БПЛА на базе интеллектуальных автопилотов, автоматически выполняющих планирование, автономную навигация, стабилизацию полета и траекторное управление, Простота конструкции и дешевизна квадрокоптеров способствует все большему расширению области применения этих летательных аппаратов.

Но при этом рабочая среда полета квадрокоптера становится все более сложной. Она может быть наполнена различными препятствиями (подвижными и неподвижными). В ней может отсутствовать сигнал спутниковой навигационной системы (СНС). Известные алгоритмы планирования маршрута, облета препятствий, отслеживания маршрута и комплексной навигации в данных случаях оказываются непригодными к применению, так как они нуждаются в глобальной системы локализации (обычно — СНС) и их сложно использовать в режиме реального времени.

таким образом, разработка автоматической системы управления полетом квадрокоптера, позволяющей спланировать и обеспечить автономный полет по спланированному маршруту с возможностью облета препятствий в сложной среде и автономной навигацией, является актуальной и практически значимой. Основное содержание диссертации Диссертационная работа Гэн Кэ Кэ посвящена решению актуальной задачи управления полетом квадрокоптера по спланированному маршруту в сложной динамической среде с возможностью облета препятствий в режиме реального времени.

Для достижения этого в диссертации разработаны: — алгоритм планирования пространственного глобального маршрута в известной среде с неподвижными препятствиями на основе облачно-точечной карты и улучшенного муравьиного алгоритма„ вЂ” алгоритм отслеживания спланированного маршрута в режиме реального времени на основе улучшенного метода «Е1» с адаптивным выбором опорной точки отслеживания; — новый алгоритм облета препятствий в сложной динамической среде в режиме реального времени на основе управления поворотом вектора скорости полета квадрокоптера; — алгоритмы управления траекторным движением на основе ПИД- регуляторов и многорежимной системы стабилизации, содержащей набор бэкстеппинг-регуляторов, автоматически выбираемых в соответствии с условиями полета; — уточненная математическая модель квадро коптера с учетом гироскопических эффектов винтов и моторов, влияния ветра и экранного эффекта поверхности земли.

Результаты теоретических исследований и математического моделирования подтвердили, что предлагаемые алгоритмы являются высококачественными и с помощью этих алгоритмов квадрокоптер может быстро найти глобальный маршрут с меньшим количеством путевых точек, точнее отслеживать спланированный глобальный маршрут и избегать столкновения с различными препятствиями в сложной динамической среде. Кроме того, квадрокоптер будет возвращаться на базу при сложных метеоусловиях, что позволяет повысить безопасность полета квадрокоптера. Еще одна из важных задач, которая была рассмотрена в диссертации Гэн Кэ Кэ — обеспечение системы управления полетом точной достоверной навигационной информацией о движении аппарата и препятствиях в случаях действия помехи и отсутствия сигналов СНС. Для повышения точности навигации квадрокоптера были использованы следующие измерительные средства: БИНС; СНС; визуальная навигационная система на основе улучшенного алгоритма одновременной локализации и картографирования с расширенным фильтром Калмана (ЕКХ-Я.АМ); барометрический и радиовысотомеры.

Каждый источник имеет свои недостатки и не может самостоятельно обеспечивать точность навигационной информации в режиме реального времени в различных условиях полета достаточно долго. Для решения этой проблемы в работе Гэн Кэ Кэ была предложена комплексная навигационная система (КНС) на основе оригинального метода автоматического выбора режимов навигации в соответствии с условиями полета, многослойного фильтра Калмана и слияния навигационной информации с нескольких источников с возможностью обнаружения и изоляции недостоверной информации. Для того, чтобы проверить правильность функции обнаружения и изоляции неисправностей предлагаемой системы, проведен анализ полета квадрокоптера по трехмерной карте с большой волнообразностью земной поверхности и временной потерей информации от СНС с переходным процессом при ее восстановлении. Результаты моделирования показывает, что система может обнаружить неисправности с помощью теста «хи-квадрат» и уменьшить навигационную ошибку, изолировав неисправность.

Кроме того для проверки работоспособности предлагаемой КНС в работе Гэн Кэ Кэ был проведен макетный эксперимент навигации в реальной среде. Сравнение предсказанной КНС и истинной траектории движения на спутниковой карте показывает правильность и точность системы. Все предлагаемые результаты проверены комплексным математическим моделированием в трехмерной сложной среде, в которой существуют неподвижные препятствия, подвижные препятствия и атмосферные влияния. Следует отметить научную новизну, оригинальность подхода при выполнении диссертационного исследования и значимость полученных результатов, которые обоснованы не только теоретически, но и доведены автором до практической программной реализации. Научная новизна В диссертации получены следующие новые научные результаты: 1.

Предложен алгоритм планирования пространственного глобального маршрута на основе представления информации о среде в виде облачно- точечной карты и улучшенного муравьиного алгоритма с возможностью эффективного использования имеющейся известной информации о среде и быстрого получения глобального маршрута с меньшим количеством путевых точек; 2. Разработан алгоритм отслеживания спланированного маршрута на основе модификации метода «?.1» путем адаптивного выбора опорных точек отслеживания на маршруте; 3. Предложен алгоритм облета неподвижных и подвижных препятствий, позволяющий управлять поворотом вектора скорости квадрокоптера в реалыюм времени; 4. Предложен улучшенный алгоритм Я АМ с расширенным фильтром Калмана (ЕКР-К?.АМ) с адаптивным диапазоном наблюдения и локальной ассоциации данных, на основе которого разработано алгоритмическое и программное обеспечение визуальной навигационной системы; 5.

Разработана структура и математическая модель КНС, использующая модификации многоуровневого фильтра Калмана для компенсации погрешностей навигационной информации от нескольких источников с возможностью обнаружения и изоляции неисправностей. Практическая ценность Практическая ценность исследований определена их прикладным характером, применением результатов при выполнении конкретных проектов в организациях„решающих задачи планирования и исследования маршрутов движения для БПЛА различных типов, а также наземных подвижных объектов. Среди наиболее важных прикладных задач, которые были решены в диссертации на базе разработанных алгоритмов и методов, используя разработанное программное обеспечение, необходимо выделить следующие: 1. Предлагаемая КНС с разными навигационными режимами, используя показания дополнительных датчиков, позволяет повысить точность навигации и расширить область применения БПЛА в отсутствии сигнала СНС„.

2. Разработанный интерфейс пользователя КНС может быть использован на наземной станции для наблюдения за полетом БПЛА и работой датчиков в режиме реального времени; 3. Разработано программно-алгоритмическое обеспечение (ПАО) многорежимной подсистемы углового управления на основе бэкстеппингрегуляторов, автоматически выбираемых в соответствии с условиями полета (высота, угловое положение, ветровые воздействия, режимы взлета-посадки), позволяющее повысить стабильность полета БПЛА в среде с ветром и вблизи поверхности Земли с возможностью аварийного возврата к исходной точке в сложных погодных условиях; 4. Предложны более простые для бортовой реализации алгоритмы облета препятствий и отслеживания заданного маршрута в режиме реального времени на основе управления поворотом вектора скорости, которые могут быть использованы для БПЛА и наземных подвижных объектов.

Достоверность полученных результатов в диссертации результатов Достоверность полученных результатов и сделанных на их основании выводов обуславливается научным обзором литературы по теме диссертации, теоретической проработкой и инженерным анализом существующих подходов, использованием известных закономерностей и апробированных методик, соответствием методов исследования поставленным целям и задачам, сочетанием количественного и качественного анализа результатов, применением современных методов моделирования и обработки данных, непротиворечивостью результатов, а также положительной оценкой внедрения.

Реализация и внедрение результатов работы Результаты диссертационной работы использованы: — Научные и технические результаты диссертации используются на кафедре «Системы автоматического управления» (ИУ-1) МГТУ им. Н.Э. Баумана при чтении лекций по курсам «Управляющие комплексы беспилотных летательных аппаратов» и «Динамическое проектирование систем наведения летательных аппаратов>>.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации