Введение
ГЛАВА 1. Анализ методов и средств планирования траектории полета и управления квадрокоптером 12
1.1. Эволюция развития беспилотных летательных аппаратов 14
1.2. Методы планирования траектории полета беспилотных летательных аппаратов 19
1.2.1. Программные методы планирования и управления 20
1.2.1.1. Прямой эксплицитный метод 21
1.2.1.2. Глобальный эвристический прямой метод 23
1.2.1.3. Поисковый комбинированный метод 24
1.2.1.4. Метод прямого расположения и
псевдоспектральный метод 27
1.2.1.5. Методы на базе генетического алгоритма 29
1.2.2. Аппаратные средства реализации систем управления 30
1.3. Особенности структуры планирования траектории полета квадрокоптера 32
1.4. Требования к системе планирования траектории полета и управления квадрокоптером 36
1.5. Выводы по главе 38
ГЛАВА 2. Идентификация и математическое моделирование квадрокоптера как объекта управления 40
2.1. Анализ аэродинамических особенностей и математическое описание квадрокоптера как объекта управления и описание режимов его полета 40
2.2. Аэродинамическая модель квадрокоптера, представление его как линейного объекта и его математическое моделирование 48
2.3. Представление квадрокоптера со сдвинутым центром тяжести
как нелинейного объекта и его математическое моделирование.. 55
2.4. Концепция реактивного управления полетом квадрокоптера в неизвестной среде 59
2.5. Выводы по главе 69
ГЛАВА 3. Разработка системы планирования траектории полета квадрокоптера 70
3.1. Разработка гибридного поискового алгоритма глобального планирования траектории полета квадрокоптера на базе алгоритма А-стар и метода потенциальных полей 71
3.2 Планирование траектории с помощью оптической одометрии 78
3.2.1. Глобальный алгоритм планирования траектории 78
3.2.2. Локальное планирование траектории полета с помощью распознавания мобильного агента 83
3.3. Неопределенность в задачах локального планирования и экстраполяция функции движения агента 85
3.3.1. Анализ с помощью модели байесовской сети 85
3.3.2. Анализ влияния температуры источника света на отслеживание динамического агента 89
3.3.3. Привязка нейронных сетей для решения проблемы дилеммы выбора агента отслеживания 92
3.3.3.1. Обучение нейронной сети NARX 95
3.3.3.2. Результаты экстраполяции функции движения агента 99
3.4. Выводы по главе 102
ГЛАВА 4. Синтез интеллектуальной системы управления полетом квадрокоптера 104
4.1. Линейное моделирование и управление квадрокоптером 105
4.1.1. Синтез системы модального управления полетом квадрокоптера 107
4.1.2. Построение системы управления полетом методом линейно-квадратичного регулирования 113
4.1.3. Регулирование состояний полета на базе корректирующего ПД/ ПИД-регулятора 118
4.1.4. Управление параметрами состояния полета с помощью
нечетких регуляторов 121
4.2. Оптимизация нечетких регуляторов методом роя частиц 128
4.3. Моделирование системы управления с учетом сдвига центра тяжести и нелинейности квадрокоптера 131
4.4. Выводы по главе 134
ГЛАВА 5. Разработка и экспериментальные исследования ителлектуальной системы планирования и управления автономным полетом квадрокоптера с помощью оптической одометрии
5.1. Предложения по практической реализации интеллектуальной системы планирования траектории полета и управления квадрокоптером в неизвестной среде 137
5.2. Анализ параметров полета квадрокоптера по контрольным точкам 139
5.3. Распознавание и отслеживание динамического агента 147
5.4. Описание процесса обучения квадрокоптера полету и моделирование данного процесса 151
5.5. Метрологическая оценка системы управления полетом квадрокоптера 155
5.5.1. Измерения гироскопа тангажа и крена 157
5.5.2. Измерения гироскопа рыскания 159
5.5.3. Измерения ультразвукового высотомера 160
5.5.4. Измерения акселерометра 161
5.6. Рекомендации по разработке системы планирования траектории полета и автоматического управления беспилотным летательным аппаратом на базе квадрокоптера 165
5.7. Выводы по главе 168
Заключение 169
Список литературы 171
