Naslov
Planiranje gibanja bespilotne letjelice s obzirom na procjenu rizika od kvarnih stanja
(Motion planning of aerial vehicle based on risk assessment of failure states)

Autori
Osmić, Nedim

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Fakultet elektrotehnike i računarstva

Mjesto
Zagreb

Datum
20.05

Godina
2020

Stranica
166

Mentor
Petrović, Ivan

Ključne riječi
matematički model višerotorske letjelice, upravljanje otporno na kvarna stanja, analiza utjecaja kvarnih stanja i njihovih utjecaja na letjelicu, analiza upravljivosti i stabilnosti višerotorskih sustava
(mathematical model of multi-rotor aircraft, fault-tolerant control, analysis of impacts of failures and their effects on the aircraft, analysis of controllability and stability of multi-rotor systems)

Sažetak
U ovome je radu istražen problem planiranja gibanja višerotorskih bespilotnih letjelica na kojima tijekom izvršavanja misije može nastupiti kvarno stanje na pogonskim motorima letjelice. Kako bi se planiranje gibanja letjelice moglo obaviti, razvijen je opći model višerotorskog sustava s parnim brojem rotora postavljenim u planarnoj konfiguraciji. Za razvijeni je model višerotorske letjelice predložen jednostavan upravljački algoritam za praćenje referentne putanje koji je pokazao dobre performanse, ali je osjetljiv na mogući nastanak kvarnog stanja na pogonskim motorima. Zbog toga je, na temelju izvedenog općeg matematičkog modela višerotorske bespilotne letjelice, izvršena analiza utjecaja kvarnih stanja na upravljivost i stabilnost bespilotne letjelice. Analiza je izvršena na sustavu kvadkoptera, heksakoptera i oktokoptera. Na osnovi rezultata analize pokazano je da sustav kvadkoptera ne predstavlja pouzdanu strukturu čak i u slučaju nastanka jednostrukog kvara, za razliku od heksakoptera i oktokoptera. Također je pokazano da je u slučaju nastanka dvostrukog kvarnog stanja oktokopter pouzdanija struktura u odnosu na heksakopter. Nakon provedene analize, kako bi se mogao iskoristiti potencijal upravljivosti za nastavak misije na navedenim strukturama letjelice, razvijen je algoritam za lokalizaciju i identifikaciju kvara temeljen na metodi najmanjih kvadrata. Kako bi se informacija o nastanku kvarnog stanja mogla iskoristiti za poništavanje učinka kvarnog stanja, iskorištena je upravljačka alokacija temeljena na pseudo- inverziji s ciljem da se preostali ispravni pogonski motori iskoriste za generiranje neophodnog upravljanja za nesmetan nastavak misije. Za potrebe procjene potencijalne opasnosti zbog kvara pojedinih komponenata na sustav bespilotne letjelice razvijen je postupak provođenja analize utjecaja kvarnih stanja i njihovih utjecaja na bespilotnu letjelicu. Definirana je mjera pouzdanosti pomoću koje se može procijeniti izvjesnost završetka misije uz pretpostavku da su poznati: (i) korišteni tip letjelice, (ii) upravljanje primijenjeno na bespilotnoj letjelici, (iii) tip kvarnog stanja koje može nastupiti na letjelici i (iv) korišteni planer gibanja. Kako bi se informacije o provedenoj analizi utjecaja pojedinačnih komponenata iskoristile za povećanje pouzdanosti završetka misije, predložen je novi tip planera gibanja nazvan RSP planerom gibanja. Predloženi RSP planer gibanja uvažava ograničenja na upravljačku varijablu višerotorskog sustava koja su posljedica mogućeg kvarnog stanja na sustavu višerotorske letjelice te planira takvo gibanje letjelice da u slučaju nastanka kvarnog stanja nastavak misije bude omogućen uz minimalno smanjenje performanse.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Elektrotehnika, Računarstvo, Temeljne tehničke znanosti

POVEZANOST RADA