Интернет конференция по проблемам теории и практики управленияНазвание: К ВОПРОСУ О СТАБИЛИЗАЦИИ СИСТЕМЫ «СТЕНД-КВАДРОКОПТЕР» С ПОМОЩЬЮ КОВА-РИАЦИОННОГО РЕГУЛЯТОРА
Автор: Ринат Равильевич Ряхимов
Соавторы:
Николаев Максим Анатольевич
Аннотация:
В данной работе рассматривается математическая модель трехосного гироскопического стенда для квадрокоптера. В статье представлен подход для оценки коэффициента вязкого трения в шарнирах стенда. Для рассматриваемой системы «стенд-квадрокоптер» был построен оптимальный ковариационный регулятор, стабилизирующий систему в ее верхнем неустойчивом положении. Цель заключается в формулировке задачи «назначения ковариации», где стационарная ковариационная матрица переменных состояния замкнутой системы должна совпадать с заданной ковариационной матрицей, с последующим определением оптимального коэффициента обратной связи по состоянию, обеспечивающего достижение этой цели. Вектор состояния системы представлен углами и угловыми скоростями. Для оценки углового положения беспилотника на стенде используется нейросетевая модель YOLOv8, определяющая угол по камере, находящейся вне устройства. Для этого с использованием подхода Keypoint Detection на задаче определения эмпирической зависимости между силами тяги моторов и цифровыми ШИМ-сигналами был раз-мечен набор данных с детектированием ключевых точек и построением ограничивающей рамки. Затем модель была обучена и протестирована на размеченном наборе данных, что позволило ее использовать для решения задачи оценивания угла наклона беспилотника в режиме реального времени. В работе представлены как результаты численного моделирования синтезированных алгоритмов, так и результаты реализации алгоритмов на реальном физическом объекте.
Ключевые слова:
гироскопический стенд, квадрокоптер, ковариационный регулятор, математическое моделирование, компьютерное зрение
Автор: Ринат Равильевич Ряхимов
Соавторы:
Николаев Максим Анатольевич
Аннотация:
В данной работе рассматривается математическая модель трехосного гироскопического стенда для квадрокоптера. В статье представлен подход для оценки коэффициента вязкого трения в шарнирах стенда. Для рассматриваемой системы «стенд-квадрокоптер» был построен оптимальный ковариационный регулятор, стабилизирующий систему в ее верхнем неустойчивом положении. Цель заключается в формулировке задачи «назначения ковариации», где стационарная ковариационная матрица переменных состояния замкнутой системы должна совпадать с заданной ковариационной матрицей, с последующим определением оптимального коэффициента обратной связи по состоянию, обеспечивающего достижение этой цели. Вектор состояния системы представлен углами и угловыми скоростями. Для оценки углового положения беспилотника на стенде используется нейросетевая модель YOLOv8, определяющая угол по камере, находящейся вне устройства. Для этого с использованием подхода Keypoint Detection на задаче определения эмпирической зависимости между силами тяги моторов и цифровыми ШИМ-сигналами был раз-мечен набор данных с детектированием ключевых точек и построением ограничивающей рамки. Затем модель была обучена и протестирована на размеченном наборе данных, что позволило ее использовать для решения задачи оценивания угла наклона беспилотника в режиме реального времени. В работе представлены как результаты численного моделирования синтезированных алгоритмов, так и результаты реализации алгоритмов на реальном физическом объекте.
Ключевые слова:
гироскопический стенд, квадрокоптер, ковариационный регулятор, математическое моделирование, компьютерное зрение