- Tytuł:
-
Eksperymentalna weryfikacja algorytmów sterowania zrzutem spadochronowym z wykorzystaniem GPS
Control algorithms of parafoil airdrop with GPS experimental verification - Autorzy:
-
Kiczyński, K.
Żuk, J. - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/208678.pdf
- Data publikacji:
- 2011
- Wydawca:
- Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
- Tematy:
-
elektronika
spadochron szybujący
GPS
electronics
parafoil - Opis:
-
Zastosowanie GPS w zrzutach spadochronowych daje liczne korzyści, w tym przede wszystkim zwiększa liczbę dostępnych stref zrzutu oraz znacząco poprawia precyzję dostarczenia ładunku. Wpływa także na bezpieczeństwo samolotu i jego załogi. Wynika to bezpośrednio z czasu przebywania w strefie zrzutu. Długość strefy zrzutu wyznacza się obecnie na co najmniej 500 m. Dla zrzutów wielokrotnych z jednego samolotu długość ta przekracza nawet 1 km. W celu skrócenia tego dystansu możliwe jest wykonanie kilku podejść, ale nie jest to dobre rozwiązanie ze względu na zagrożenie ze strony obrony przeciwlotniczej. Dodatkowo, w celu osiągnięcia dokładności zrzutu lepszej niż 100 m, samolot powinien lecieć na wysokości 150-600 m w zależności od ukształtowania strefy lądowania, rodzaju ładunku i typu spadochronu. Znacznie lepsze parametry uzyskuje się przy zastosowaniu spadochronów szybujących sterowanych sygnałem GPS. Standardowa strefa wielokrotnego zrzutu o długości 1 km umożliwia osiągnięcie strefy lądowania na znacznie mniejszym obszarze. Także wysokość wykonania zrzutu jest znacznie większa, dzięki czemu wzrasta bezpieczeństwo samolotu i załogi. W artykule omówiono kilka algorytmów sterowania zrzutem spadochronowym. Autorzy skupili się szczególnie na dwóch algorytmach sterowania lotem spadochronu - z pojedynczym nawrotem oraz z wieloma nawrotami. Opracowano także metodę pomiaru prędkości wiatru w czasie lotu spadochronu. Opiera się ona na wykonaniu przez spadochron nawrotu o 180º. Szczególną uwagę zwrócono na procedurę lądowania, której algorytm zapewnia maksymalne bezpieczeństwo ładunku przy zetknięciu z ziemią. Opracowane i przeanalizowane algorytmy sterowania lotem zostały zweryfikowane praktycznie. Zbudowano fizykalny model urządzenia do zrzutu sterowanego sygnałami GPS, wykorzystując spadochron szybujący o powierzchni czaszy 24 m² oraz silniki bezszczotkowe prądu stałego do wyciągania linek sterujących. Wykonano 27 zrzutów, z których tylko 2 zakończyły się niekontrolowanym upadkiem na ziemię i zniszczeniem urządzenia. Uzyskano 12 lądowań w strefie poniżej 100 m od punktu docelowego oraz 6 w strefie 100-200 m. Udało się zweryfikować użyteczność algorytmów sterowania na korzyść rozwiązania z pojedynczym zwrotem. Dla tego algorytmu uzyskano 9 lądowań w strefie do 100 m na 14 wykonanych. Dla algorytmu z wieloma zwrotami tylko 3 lądowania na 11 wykonanych miały miejsce w odległości do 100 m od punktu docelowego.
GPS is applied for parachute airdrop systems to reach several main benefits, including an increase in the number of available drop zones and an increase in the cargo's precision, which benefits the user. Parachute airdrop systems with GPS also increase the survivability of the delivery aircraft and its crew. Current drop zones are quite large, 500 meters or more. Airdropping sequential loads (multiple loads aboard a single aircraft) require very long drop zones on the order of 1000 meters, or else the aircraft must make multiple passes over the same area, a tactically unsound thing to do. Furthermore, achieving a high degree of accuracy (less than 100 meters) requires the aircraft to fly at the lowest altitude possible, which can range from 150 meters above ground level to as high as 600 meters, depending on the altitude of the drop zone, the weight of the load, and the number and type of parachutes required. Especially parafoil airdrop systems with GPS can achieve the same or better accuracy from greater heights, allowing the aircraft to drop the load at a much higher, and usually safer, altitude. Furthermore, sequential loads which may require a conventional drop zone as long as 1000 meters can be dropped using GPS parafoil system into a much smaller area. Several algorithms for aerial delivery of payloads with a GPS parafoil system were composed and analyzed in this paper. Authors analysed advantages and disadvantages of two main algorithms for control of parafoil airdrop system using GPS. To improve parameters of designed airdrop system, a method for the wind speed was created. In this method, only one 180 degree return of the parafoil is necessary. An algorithm of the landing procedure was also created and analysed. All created and analysed algorithms were realized by the experiments. There were 27 airdrops of the system including 24 m² parafoil integrated with GPS and a special control unit with brushless DC motors. Only 2 tests were crashed. 12 airdrops finished not far than 100 meters from the desired point of impact, next 6 tests ended in the zone 100-200 meters. As far as the control algorithms are concerned, one-return algorithm appeared better than multi-return one. For the one-return algorithm, 9 tests of 14 finished successfully closer than 100 meters from the desired point of impact. For the multi-return - only 3 of 11 realized. - Źródło:
-
Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej; 2011, 60, 1; 351-370
1234-5865 - Pojawia się w:
- Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł