Лушников Борис Владимирович, доцент, кандидат технических наук, доцент кафедры механики, мехатроники и робототехники
Researcher ID: G-8554-2013
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Boris V. Lushnikov, Cand. of Sci. (Engineering), Associate Professor, Department of Mechanics, Mechatronics and Robotics
Researcher ID: G-8554-2013
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Трофимов Владимир Викторович, магистрант кафедры механики, мехатроники и робототехники
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Vladimir V. Trofimov, Master's Student of Mechanics, Mechatronics and Robotics Department
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Цель исследования. Разработка и реализация алгоритма траекторного управления автономного необитаемого подводного аппарата бионического типа каракатица, предназначенного для проведения разведывательных операций, боевого охранения надводных и подводных средств военно-морского флота.
Методы. Представлена конструкция и принцип действия бионического подводного робота типа каракатица. Проектирование трехмерной модели робота-каракатицы для военной разведки проводилось посредством использования программного пакета SolidWorks. Рассмотрена расчетная динамическая схема и представлена математическая модель движения подводного плавающего робота, реализованная в пакете Mathcad. Движение робота обеспечивается волнообразными перемещениями эластичных боковых плавников, упирающимися на водную среду и формирующими тяговые усилия в требуемом направлении. Методами компьютерного математического моделирования доказана адекватность разработанной математической модели подводного робота и отработан алгоритм траекторного управления движением объекта по заданной траектории с требуемой скоростью.
Результаты. Система автоматического управления траекторным движением рассмотрена на примере движения робота в горизонтальной плоскости с выходом на заданную прямолинейную траекторию и поддержания требуемого режима продольного движения с заданной скоростью. Для этого были сформированы каналы управления силами тяги, создаваемыми волнообразными движениями боковых плавников, по угловой и ортогональной ошибкам. Подобраны коэффициенты регуляторов, обеспечивающие асимптотическую устойчивость системы и требуемое качество переходных процессов.
Заключение. Разработанный и реализованный алгоритм траекторного управления движением подводного бионического робота типа каракатица из различных начальных положений по заданной траектории показал хорошую адекватность и высокую эффективность, демонстрируя устойчивость и обеспечивая требуемые показатели качества переходных процессов.
Purpose of research. Is to develop and implement an algorithm for trajectory control of an autonomous unmanned undersea cuttlefish-type bionic vehicle, designed for reconnaissance operations, combat security of surface and undersea naval armament.
Methods. The design and principle of operation of a cuttlefish-type bionic undersea robot are presented. The design of a three-dimensional model of a cuttlefish-type robot for military intelligence has been carried out using the SolidWorks software package. A computational dynamic scheme has been considered and a mathematical model of the movement of an undersea amphibious robot implemented in the Mathcad package has been presented. The movement of the robot is provided by wave-like movements of the elastic side fins resting against the aquatic environment and forming tractive forces in the required direction. Using the methods of computer mathematical modelling, the adequacy of the developed mathematical model of the undersea robot has been proved and the algorithm for trajectory control of the movement of the object along a given trajectory at a required speed has been worked out.
Results. The system of automatic control of the trajectory movement has been considered for the case of the movement of the robot in a horizontal plane with further passage to a given linear trajectory and maintaining the required mode of longitudinal movement at a given speed. To do this, channels to control tractive forces created by the wave-like movements of the lateral fins have been formed according to the angular and orthogonal errors. The coefficients of the controllers have been selected to ensure the asymptotic stability of the system and the required quality of transient processes.
Conclusion. The developed and implemented algorithm for trajectory control of the movement of an undersea cuttlefish-type bionic robot from various initial positions along a given trajectory showed good adequacy and high effectiveness demonstrating stability and providing the required indicators of the quality of transient processes.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.