Управление углом крена БПЛА в гироскопическом стенде методом обратной связи с линейной номинальной моделью

Автор(ы): Славеснов Л.А., Петров М.И., Кустов А.Ю., Белов И.И.

Выпуск: 121

Рубрика: Управление подвижными объектами и навигация

Год: 2026

Библиография: Славеснов Л.А., Петров М.И., Кустов А.Ю. и др. Управление углом крена БПЛА в гироскопическом стенде методом обратной связи с линейной номинальной моделью // Управление большими системами. - 2026. - Вып. 121. - С.386-406.

Дата опубликования: 31.05.2026

Ключевые слова: гироскопический стенд, квадрокоптер, программное управление, математическое моделирование

Аннотация: Рассматривается задача управления углом крена беспилотного летательного аппарата, установленного на гироскопическом стенде. Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения точности и устойчивости ориентации беспилотного летательного аппарата при выполнении маневров и следовании по программным траекториям. Основное внимание уделено разработке и анализу метода обратной связи с линейной номинальной моделью, позволяющего обеспечить предсказуемую динамику даже при наличии нелинейностей и неопределённостей в физической модели стенда и динамике объекта управления. В рамках исследования приводится описание структуры стенда и модели вращательного движения по углу крена, формируется нелинейная динамическая модель и выполняется её линеаризация. На основе выбранной номинальной модели синтезируется программный закон управления, ориентированный на выполнение заданной траектории. Проведено моделирование замкнутой системы, позволяющее оценить влияние параметров регулятора на точность отслеживания угла и угловой скорости. Представлены результаты, демонстрирующие улучшение качества управления за счёт использования номинальной модели и корректирующей обратной связи. Полученные данные подтверждают эффективность предложенного подхода и его применимость для систем ориентации беспилотных летательных аппаратов.

Author(s): Slavesnov L., Petrov M., Kustov A., Belov I.

Article title: UAV roll angle control in a gyroscopic stand using feedback with a linear nominal model

Issue: 121

Year: 2026

Keywords: gyroscopic stand, quadcopter, software control, mathematical modeling

Abstract: The paper considers the problem of controlling the roll angle of an unmanned aerial vehicle mounted on a gyroscopic stand. The relevance of the study is due to the need to improve the accuracy and stability of the UAV orientation when performing maneuvers and following program trajectories. The main attention is paid to the development and analysis of a feedback method with a linear nominal model, which allows for predictable dynamics even in the presence of nonlinearities and uncertainties in the physical model of the stand and the dynamics of the apparatus. As part of the study, the structure of the stand and the model of rotational motion along the roll angle are described, a nonlinear dynamic model is formed and its linearization is performed. Based on the selected nominal model, a program control law is synthesized, focused on the fulfillment of a given trajectory. A simulation of a closed system has been carried out, which makes it possible to evaluate the effect of the controller parameters on the accuracy of tracking the angle and angular velocity. The results are presented, demonstrating an improvement in the quality of management through the use of a nominal model and corrective feedback. The data obtained confirm the effectiveness of the proposed approach and its applicability for orientation systems of small unmanned aerial vehicles.