МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ГРУПОВОГО УПРАВЛІННЯ БЕЗПІЛОТНИМИ ЛІТАЛЬНИМИ АПАРАТАМИ НА ОСНОВІ МЕТОДУ ПРОСТОРУ ВІДНОСНИХ СТАНІВ

Анотація

Досліджується управління групами безпілотних літальних апаратів (БПЛА) на основі методу простору відносних станів та узгодженого управління. Однією з основних проблем дослідження сукупності систем є координація дій між автономними агентами для досягнення загальних цілей та виконання місії. Для розробки математичної моделі запропоновано використання методу простору відносних станів, який дозволяє агентам визначати своє положення та орієнтацію щодо інших агентів у системі. Це дає можливість ефективно координувати та узгоджувати свої дії для уникнення колізій, що є критичним місцем у сценаріях застосування груп БПЛА із жорсткими вимогами до точності та надійності виконання завдань. Одним із центральних аспектів розгляду є використання ієрархічної системи управління. Кожен БПЛА оснащений стандартним автопілотом, який забезпечує точне відстеження вхідних сигналів наведення. Це дозволяє реалізовувати стратегії прямолінійного руху на заданій траєкторії та управління апаратом для виконання польотного завдання з необхідною точністю та надійністю. Показник ефективності запропонованого підходу підтверджено в ході експериментів з використанням повних нелінійних моделей динаміки польоту апаратів "Zagi UAV", які були оснащені автопілотами. Застосування даного методу управління дозволило досягти успішного виконання завдань групового польоту з точки зору планування маршруту та безпеки польоту в навігаційному відношенні. У роботі проаналізовано процес побудови групи та підтримування заданої геометричної форми для чотирьох БПЛА. Спочатку геометрична форма представлена прямою лінією, але завдяки використанню запропонованого методу досягається необхідна геометрична конфігурація. Показано, що за допомоги запропонованого методу управління з’являється додаткова можливість динамічного коригування траєкторій в процесі польоту для адаптації до зміни зовнішніх умов. Результати досліджень показують високий рівень ефективності та надійності запропонованого методу управління в умовах динамічних змін та обмежень.