Интеллектуально-геометрическое управление траекторным движением группы БПЛА в сложных условиях

Статья посвящена решению актуальной научной проблемы управления траекторным движением беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в недетерминированной окружающей среде на основе интеллектуально-геометрической теории, интегрирующей геометрические методы управления с методами интеллектуального управления. Такое сочетание обеспечивает надёжность и высокие показатели качества управления в недоопределённых условиях функционирования. Рассмотрена структурная схема иерархической архитектуры интеллектуально-геометрического управления, направленной на совместное применение в составе одной роботизированной системы методов точного геометрического и адаптивного интеллектуального управления. Дана постановка задачи траекторного движения группы БПЛА по заданному маршруту с учётом наличия априори неизвестных препятствий и ветровых нагрузок. Подход к решению поставленной задачи основан на применении геометрических методов (анализе расположения участников сцены и прогнозировании направления их движения, реализации и стабилизации сложных траекторных движений) и методов интеллектуального управления (динамического планирования движений с применением стратегий, реализуемых наборами правил) при ограничениях на управление и с учётом действующих возмущений. В соответствии с предложенной архитектурой промоделировано решение задачи управления траекторным движением группы БПЛА в среде MATLAB Simulink с применением математических моделей летательных аппаратов и ветровых нагрузок.

Intelligent-geometric trajectory tracking control for a group of UAVs under uncertainity

The article considers the urgent scientific problem of controlling the motion of unmanned aerial vehicles (UAVs) in a non-deterministic environment based on an intelligent-geometric theory that integrates geometric control methods with intelligent control methods. Such integration provides reliable and high-performance control techniques for operating in underdetermined conditions. Hierarchical architecture of intelligent geometric control system is proposed, designed for joint application of precise geometric and adaptive intelligent control methods as parts of a single robotic system. Formulation to the problem of a UAV group moving along the given route is given taking into account the presence of a priori unknown obstacles and wind loads. An approach to solving the problem is based on applying geometric methods (analysis of the location of scene participants; analysis and forecasting of their movements, determination of the point of convergence) in combination with intelligent control methods (strategies imitating behavior of the pilot realized by sets of rules) taking into account imposed control restrictions and disturbances. In accordance with the proposed architecture, the solution to the problem of controlling a UAV group taking into account mathematical models of an aircraft and wind loads was simulated in MATLAB Simulink system.