Sposób wykorzystania matematycznych modeli do przygotowania i weryfikacji automatycznie sterowanego manewru omijania ruchomych przeszkód

pol Artykuł w języku polskim DOI: 10.14313/PAR_247/51

wyślij Jerzy Graffstein Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Lotnictwa, Centrum Technologii Kosmicznych, Warszawa

Pobierz Artykuł

Streszczenie

Właściwe określenie istotnych czynników wpływających na przebieg obliczeń manewru uniknięcia kolizji z ruchomymi przeszkodami jest niezbędne w celu zapewnienia wyliczenia dostatecznie wiarygodnych wyników opisujących proponowaną trajektorię tego manewru oraz jego realizację. Istotnym wskaźnikiem weryfikującym przebieg manewru omijania jest zachowanie żądanych separacji między samolotem a przeszkodami. Przedmiotem pracy jest wybór odpowiednich matematycznych modeli dla poszczególnych faz przygotowania przebiegu trajektorii omijania przeszkód. Badano wpływ różnych uproszczeń matematycznych modeli na przebieg manewru antykolizyjnego z uwzględnieniem deformacji trajektorii i zmian przebiegu odległości samolotu od ruchomych przeszkód. Rozważania zostały zilustrowane wybranymi wynikami z symulacji komputerowych wybranego manewru ominięcia przeszkód przez samolot.

Słowa kluczowe

automatyczne sterowanie lotem, dynamika lotu, komputerowa symulacja lotu, unikanie kolizji

Making Use of Mathematical Models for Preparation and Verification of Automatically Controlled, Manoeuvres Carried Out to Avoid Moving Obstacles

Abstract

A relevant identification of significant factors affecting the process of anti collision manoeuvre computation in case of moving obstacles, is necessary for getting results reliable enough and describing a proposed trajectory of such a manoeuvre as well as its realisation. The requirement for the appropriate separation, the airplane to obstacle distance, is treated as the relevant index for verification of the course of passing by manoeuvre. Subject matter of this work is the appropriate selection of mathematical models for the subsequent phases of preparation of flight trajectory passing by the obstacles. The impact of selected simplifications of mathematical model on the shape of flight trajectory and the distance between the airplane and obstacles have been studied. Considerations have been illustrated by the results of selected computer simulations of an airplane while carrying out an obstacle avoiding manoeuvre.

Keywords

automatic flight control, collision avoidance, computer flight simulation, flight dynamic

Bibliografia

  1. Graffstein J., Functioning of air anti-collision system during test flight, “Aviation”, Vol. 18, No. 1, 2014, 44–51, DOI: 10.3846/16487788.2014.865945.
  2. Graffstein J., Manewry wykonywane przez samolot podczas omijania ruchomej przeszkody dla wybranych scenariuszy. “Pomiary Automatyka Robotyka”, R. 19, Nr 2, 2015, 19–24, DOI: 10.14313/PAR_216/19.
  3. Graffstein J., Sposób wyboru optymalnej trajektorii lotu manewru antykolizyjnego realizowanego w otoczeniu ruchomych przeszkód. „Pomiary Automatyka Robotyka”, R. 22, Nr 4, 2018, 5–11, DOI: 10.14313/PAR_230/5.
  4. Graffstein J., Selected aspects of automatic maneuver control to avoid moving obstacles resulting from the simulation analysis of the course of aircraft movement, Advances in Intelligent Systems and Computing, “Challenges in Automation, Robotics and Measurement Techniques”, Vol. 440, 2016, 127–139, DOI: 10.1007/978-3-319-29357-8_12.
  5. Graffstein J., Symulacja przebiegu automatycznie sterowanego manewru omijania ruchomej przeszkody w warunkach podejścia do lądowania, „Mechanika w Lotnictwie”, PTMTiS, 2016, 113–125.
  6. Lin C.E., Wu Y.-Y., Collision avoidance solution for low-altitude flights, “Journal Aerospace Engineering”, Vol. 225, No 7, 2011, 779–790, DOI: 10.1177/0954410011399211.
  7. Lin Z., Castano L., Mortimer E., Xu H., Fast 3D collision avoidance algorithm for fixed wing UAS, “Journal of Intelligent and Robotic Systems”, Vol. 97, 2019, 577–604, DOI: 10.1007/s10846-019-01037-7.
  8. Nelson R.C., Flight Stability and Automatic Control, McGraw-Hill Book Company, New York 1997.
  9. Paielli R.A., Modeling maneuver dynamics in air traffic conflict resolution, “Journal of Guidance, Control, and Dynamics”, Vol. 26, No. 3, 2003, 407–415, DOI: 10.2514/2.5078.
  10. Phillips W.F., Mechanics of Flight, John Willey & Sons, Inc, New Jersey 2010.
  11. Pal N.S., Sharma S., Robot path planning using swarm intelligence: A Survey, “International Journal of Computer Applications”, Vol. 83, No. 12, 2013, 5–12, DOI: 10.5120/14498-2274.
  12. Stevens B.L., Levis F.L., Aircraft Control and Simulation. J. Wiley & Sons, Inc., 2016.