Мехатронна система для вивчення процесів керування на прикладі моделі літального апарату типу «Планер»
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2024-2-5Ключові слова:
мехатронна система, літальний апарат, планер, система керування, лабораторний стенд, моделювання, Arduino, CАнотація
Мета роботи. Розробка мехатронної системи на прикладі моделі літального апарата типу «Планер» для вивчення та дослідження процесів керування ним.
Методи дослідження. Фізичний експеримент на розробленому лабораторному стенді, комп’ютерне моделювання, розрахунково-аналітичний.
Отримані результати. В ході дослідження було розглянуто та проаналізовано основні процеси керування планером: взаємодію органів керування пілота та діючих механізмів крила. Проведено аналіз недоліків та переваг існуючих розробок за досліджуваною тематикою з урахуванням питань мобільності, економічності, простоти і надійності виконання, а також можливості використання в якості навчального стенду. Розроблено лабораторний стенд у вигляді мехатронної системи на прикладі моделі літального апарата типу «Планер» для вивчення та дослідження процесів взаємодії органів керування та виконавчих механізмів польоту. Підключення програмно-апаратного комплексу здійснюється за допомогою інтерфейсу USB. Для обробки команд процесору та конвертації їх у рухи елеронів використано SOC платформу з мікроконтролером ArduinoUno. В якості інтерфейсу керування обрано джойстик Logitech Extreme 3D. З метою підвищення подібності до реальних систем передбачено певну затримку (інерцію) між моментом впливу оператора на джойстик та реакцією планера. Як матеріал моделі планера використано пінополістирол. Сервоприводи MG-90S та DS-37 використовуються для керування положенням рухомих частин моделі планера. Обертання планера здійснюється за допомогою двигуна 28BYJ-48. Розроблено програмне забезпечення, особливістю якого є легке налаштування та швидкий запуск лабораторного стенду. Передбачити можливість ведення журналу, який дозволить проводити аналіз дій оператора стенду. В результаті проведеного дослідження було визначено особливості керування планером та структуру механізмів, що забезпечують процес керування.
Наукова новизна. Запропоновано та розроблено мехатронну систему моделі літального апарату типу «Планер» на основі програмно-апаратного комплексу на базі ArduinoUno, який відрізняється від існуючих наявністю програми, яка забезпечує легке налаштування та швидкий запуск літального апарату, що дозволяє досліджувати взаємодію органів керування та виконавчих механізмів польоту.
Практична цінність. Розроблений лабораторний стенд на основі літального апарату типу «Планер» розширює можливості вивчення та дослідження електромеханічних процесів систем автоматичного керування складними мехатронними об’єктами.
Посилання
ICAO. Airplane upset prevention and recovery training aid [Electronic resource]. – Access mode: https://www.icao.int/safety/loci/AUPRTATablet/index.html.
Nazarova, O., Osadchyy, V., Hutsol, T., Glowacki, Sz., Nurek, T., Hulevskyi, V., Horetska I. (2024). Mechatronic automatic control system of electropneumatic manipulator. Scientific Reports, 14, 6970. https://doi.org/10.1038/s41598-024-56672-4.
Nae, C., Nicolin, I., Adrian, B. (2022). Nicolin Military Aircraft Flight Control. Aeronautics - New Advances. doi: 10.5772/intechopen.105491.
IVAO. Introduction to flight controls [Electronic resource]. – Access mode: https://wiki.ivao.aero/en/home/training/documentation/ Introduction_to_flight_controls.
U.S. Department of Transportation. Aviation Instruc-tor’s Handbook. [Electronic resource]. – Access mode: https://www.faa.gov/sites/faa.gov/files/regulations_policies/handbooks_manuals/aviation/aviation_instructors_handbook/aviation_instructors_handbook.pdf.
Kern, D. (2021). Introduction to Fly-by-Wire Flight Control Systems: The professional pilot’s guide to understanding aircraft controls. Paperback, 52.
Dupeyroux, J., Boutin, V., Serres, J. R., Perrinet, L. U. & S. (2018). Viollet M2APix: A Bio-Inspired Auto-Adaptive Visual Sensor for Robust Ground Height Estimation. 2018 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), 1-4. doi: 10.1109/ISCAS.2018.8351433.
Żokowski, M. (2020). Autodiagnositcs for Remotely Piloted Aircraft Systems. International Conference Mechatronic Systems and Materials (MSM), 1-4. doi: 10.1109/MSM49833.2020.9201641.
Wang, M., Gu, W., Sun, Z., Zhang, Q., Li, J. (2020). Integrated Design and Verification Method of Air-craft and Propulsion System. 2020 IEEE Interna-tional Conference on Mechatronics and Automation (ICMA), Beijing, China, 1343-1347. doi: 10.1109/ICMA49215.2020.9233787.
Liu, T., Zhang, Y., Qian, Y., Ju, J., Yu, W. (2020). Sys-tem modeling and simulation for flap system power drive unit of commercial aircraft. CSAA/IET Interna-tional Conference on Aircraft Utility Systems (AUS 2020), 318-323. doi: 10.1049/icp.2021.0268.
Wang, M., Gu, W., Wei, L. (2019). Belmon Integrated Aircraft and Propulsion System Simulation for Con-trol and Performance Optimization. 2019 IEEE In-ternational Conference on Mechatronics and Auto-mation (ICMA), 1150-1154. doi: 10.1109/ICMA.2019.8816590.
Kulynych Е., Nazarova, O., Goncharov, D., Chernyshev, S., & Piskun, V. (2020). Laboratory stand with wireless interface for investigation of automatic control systems of DC electric drives. Electrical Engineering and Power Engineering, (3), 24–36. https://doi.org/10.15588/1607-6761-2020-3-3 (in Ukrainian).
Nazarova, O. S., Osadchyy, V. V., Rudim B. Yu. (2023). Research of the microprocessor liquid level automatic control system. Applied Aspects of Information Technology, 6, 2, 163–174. DOI: https://doi.org/10.15276/aait.06.2023.12
Nazarova, O., Osadchyy, V., Shulzhenko, S., Olieinikov M. (2022). Software and Hardware Complex for The Study of Electropneumatic Mechatronic Systems. IEEE 4th International Conference on Modern Electrical and Energy System (MEES), 1-6. doi: 10.1109/MEES58014.2022.10005698.
Sky Brary. Flight Controls, [Electronic resource]. – https://skybrary.aero/articles/flight-controls.
Introduction to aircraft flight controls, [Electronic resource]. – https://www.flightliteracy.com/introduction-to-flight-controls.
Arduino comparison. [Electronic resource]. – Access mode: https://diyi0t.com/technical-datasheet-microcontroller-comparison.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 O.S. Nazarova, E.M. Kulynych, O.Yu. Berezhnyi
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
