Отзыв ведущей организации (1025036)
Текст из файла
ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРС'ГВЕННОГО УНИТАРНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ кЦЕНТР ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТОВ НАЗЕМНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫв «НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ МЕХАНИКИ ИМЕНИ АКАДЕМИКА В,И, КУЗНЕЦОВА» 111024, Москва, ул. Пруд Ключики, 12А. тел. 673-38-76, факс (495)221-86-03 Е-ва11: вйргв21,'говв1ап.красе УТВЕРжДА10 «НИИ ',-'и9фйи а ''д~~й~ка В, И. Кузнецова» .Г. Денискин « "» е" 2017г. ОТЗЫВ ведущей организации на диссертацию 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 1в технических системах) 1.
Актуальность темы исследования Стремительное развитие технологий микроэлектроники и микромеханики и связанное с ним повышение эксгшуатационных характеристик базовых элементов и инерциальных датчиков при одновременном снижении их габаритных размеров и стоимости обусловило возможность создания и широкое распространение разнообразных беспилотных подвижных объектов: воздушных и водных судов, наземных машин„роботов. Они используются в гражданской и военной продукции, являясь, в том числе, средствами объективного контроля, доставки полезной нагрузки и т.п. Все более популярными становятся квадрокоптеры — летательные аппараты, построенные по вертолетной схеме с четырьмя винтами -- прежде всего из-за простоты их технической реализации. Одним из основных недостатков их применения является необходимость ручного управления режимами полета.
И связи с этим за рубежом и в нашей стране наблюдается повышенный интерес к разработке автономных систем управления полетом квадро коптеро в. Большинство из предложенных подходов пригодны для полетов только на открытом пространстве, хотя, как хорошо известно, нередки ситуации, когда невозможно получить дополнительную информацию о параметрах движения от спутниковой навигационной системы, что требует автономности решения задач ориентации, стабилизации и навигации бортовыми системами. Рассматриваемая диссертация Гэн Кэ Кэ посвящена решению сложной и актуальной задачи по разработке автоматической системы управления полетом квадрокоптера, позволяющей совершать автономный полет по спланированному маршруту с возможностью облета препятствий в сложной среде, в которой могут присутствовать неподвижные и подвижные препятствия, атмосферные влияния, и обеспечению точной навигации в процессе полета по вычисленным целевым точкам с использованием существующих измерительных систем и методов комплексной обработки навигационной информации.
На основании этого можно считать, что тема диссертационной работы является актуальной и имеет практическое значение. 2. Структура и содержание работы Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав„общих выводов по работе, библиографического списка и приложений. Во введении автором обоснована актуальность темы диссертации, проведен анализ методов планирования маршрута и комплексной навигации, указаны достоинства и недостатки их применения, определена цель и сформулированы задачи, указаны методы проведения исследований, представлены основные научные результаты и их практическая значимость, сформулированы положения, выносимые на защиту, описана структура, объем диссертации и ее апробация.
Первая глава посвящена анализу методов и ключевых технологий для автономного полета квадрокоптера, в результате проведения которого выявлено, что известные алгоритмы планирования маршрута и облета препятствий трудно использовать в трехмерной динамической среде в режиме реального времени, а стратегия выбора опорных точек маршрута является ключевой для точного отслеживания спланированного маршрута.
Автором разработаны алгоритмы траекторного и углового управления полетом квадрокоптера с использованием ПИД- и бэкстеппинг-регуляторов, построена подробная математическая модель такого летательного аппарата с учетом влияния ветра, экранного эффекта поверхности земли и гироскопических моментов винтомоторных групп, а также установлена возможность использования комплексной навигационной системы на базе совместной обработки сигналов инерциальных датчиков с источниками внешней коррекции (СНС, ВНС, радиовысотомер и т.д.) с использованием расширенного фильтра Калмана.
Во второй главе автором решалась задача создания системы управления полетом квадрокоптера с возможностью облета препятствий в сложной среде, при выполнении которой: — составлена общая структура автономной системы полета, состоящая из двух основных частей — непосредственно из системы автоматического управления полетом с возможностью облета препятствий в сложной среде и из комплексной навигационной системы; — предложен алгоритм планирования глобального маршрута на основе нового способа представления информации о среде в виде облачно-точечной карты и улучшенного муравьиного алгоритма, обладающего высокой скоростью вычислений и возможностью применения для планирования глобального пространственного маршрута в режиме реального времени; — разработан алгоритм повышения стабильности полета квадрокоптера в среде с атмосферным влиянием на основе многорежимной системы стабилизации, содержащей набор бэкстеппинг-регуляторов углового положения, автоматически выбираемых в соответствии с условиями полета (высота„углы тангажа и крена, ветровые воздействия, режимы взлета-посадки), а также подсистема аварийного возврата к исходной точке.
В третьей главе представлены результаты разработки комплексной навигационной системы совместно с визуальной локацией с возможностью обнаружения и изоляции неисправностей. Представлена структура и математическая модель такой комплексной навигационной системы, предложен алгоритм калмановской фильтрации с использованием тестов по остаточной ошибке и по состоянию для обнаружения недостоверной навигационной информации, а также алгоритм комплексирования нескольких источников навигационной информации при назначении весов выходов датчиков на основе ошибок дисперсий, обладающий возможностью изоляции недостоверной информации с помощью матрицы обнаружения неисправности. Адекватность разработанных алгоритмов была подтверждена при моделировании полета квадрокоптера в трехмерной среде с большой неровностью земной поверхности и временной потерей сигналов спутниковой навигационной системы, В четвертой главе автором экспериментально подтверждена возможность реализации предлагаемой автономной системы управления.
Для этого было выполнено: — макетирование визуальной навигационной системы на основе компьютерного зрения и предложенной модификации алгоритма ЕКГ-ЯЕАМ с локальной ассоциацией данных, позволяющей обеспечить достаточную точность навигационной информации в случае отсутствия сигнала со спутников, и комплексной навигационной системы в наружной заранее неизвестной среде; — разработка интерфейса пользователя, который может быть применен для наблюдения за полетом летательного аппарата и работой датчиков на наземной станции в режиме реального времени; — комплексное моделирование в трехмерной сложной среде, результаты которого подтверждают возможность планирования глобального маршрута, отслеживания спланированного маршрута и облета различных препятствий в сложной трехмерной среде в режиме реального времени с помощью предлагаемой автономной системы управления полетом, Общий объем работы составляет 158 листов машинописного текста, содержит 95 рисунков и 10 таблиц.
3. Оценка новизны и достоверности научных результатов В представленных в данной работе теоретических и экспериментальных исследованиях получены следующе оригинальные результаты: — предложен алгоритм планирования пространственного глобального маршрута с возможностью эффективного использования текущей известной информации о среде и быстрого получения глобального маршрута с меньшим количеством путевых точек; — создан алгоритм облета неподвижных и подвижных препятствий в сложной динамической среде на основе управления поворотом вектора скорости полета„ вЂ” разработана комплексная навигационная система для квадрокоптера с возможностью обнаружения и изоляции неисправности при резервировании навигационной информации от нескольких источников; — разработана многорежимная система стабилизации квадрокоптера на основе бэкстеппинг — регуляторов с разными управляющими коэффициентами, автоматически выбираемыми в соответствии с условиями полета, и подсистема аварийного возврата к исходной точке, обеспечивающая устойчивость полета при ветре и вблизи земной поверхности.
Достоверность полученных результатов подтверждается использованием известных закономерностей и апробированных методик, соответствием методов исследования поставленным целям и задачам, применением современных методов обработки данных, хорошего соответствия результатов численного моделирования и результатов экспериментов. Основные результаты диссертации опубликованы в 1б печатных работах, в том числе в 6 изданиях из перечня ВАК РФ. Работа прошла апробацию на научном семинаре кафедры «Систем автоматического управления» МГТУ им.
Н.Э. Баумана, а также на всероссийских и международных симпозиумах и конференциях. 4. Практическая значимость работы Практическая значимость диссертационной работы заключается в том. что разработанные алгоритмы носят универсальный характер, эффективны, пригодны для бортовой реализации и могут применяться для решения задач планирования маршрута, отслеживания траектории, облета препятствий в режиме реального времени в сложной среде не только квадрокоптеров, но и других летательных аппаратов и различных наземных подвижных объектов, Предложенная комплексная навигационная система с несколькими режимами работы, используя показания дополнительных датчиков, позволяет повысить точность навигации и расширить область применения летательного аппарата. Кроме того, разработанный интерфейс пользователя комплексной навигационной системы может быть использован на наземной станции для наблюдения за полетом летательного аппарата и работой датчиков в режиме реального времени.
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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
