Повышение живучести и многократности использования БЛА при автоматическом заходе на посадку путем формирования алгоритмов управления в нормальных условиях и в условиях ветра

Формирование логики управления полетом беспилотного летательного аппарата в режиме захода на посадку; синтез линейного регулятора управления боковым движением; моделирование системы управления посадкой. Расчет затрат на создание программного продукта.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 09.03.2013
Размер файла 1,7 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Проектная освещенность экрана должна лежать в диапазоне 250-750 лк.

При наличии внешней освещенности яркость дисплея должна превышать минимальное значение, необходимое для получения визуальной резкости.

Жидкокристаллический монитор Asus PG191 имеет следующие характеристики:

габариты: 44,49 Ч46,3 Ч 24 см; видимая область: 19 дюймов (48.3 см); точка LCD-матрицы: 0.294 мм; яркость LCD-матрицы: 320 кд/м2; контрастность LCD-матрицы: 800:1; частота - 60 Гц; время отклика: 2 мс - типичное; формат LCD-матрицы: 5:4; разрешение LCD-матрицы: 1280 Ч 1024; угол обзора LCD-матрицы: 160° по горизонтали, 160° по вертикали; интерфейс: SXGA. Располагается на рабочем месте таким образом, что изображение на любой его части различается пользователем без необходимости поднятия или опускания головы. Монитор установлен на уровне глаз пользователя, расстояние от глаз пользователя до дисплея составляет 50 см. Изображение свободно от мелькания (частота обновления экрана -- 60 Гц), шрифт со сглаженной ступенчатостью (методом ClearType). Для удобства просмотра монитор можно наклонять на 4 градуса вперед и 21 градус назад.

Конструкция дисплея предусматривает наличие органов регулирования яркости, контрастности и цветовой насыщенности изображения.

Как следует из приведенных данных, характеристики используемого монитора соответствуют требованиям ГОСТ Р 52324-2005 «Эргономические требования к работе с визуальными дисплеями, основанными на плоских панелях».

Г) классификация помещения по электроопасности

Электрические установки, к которым относится практически все оборудование ПЭВМ, представляют для человека большую потенциальную опасность. Также необходимо учесть опасность выхода из строя ПЭВМ и отрицательного воздействия на человека разрядных токов статического электричества.

Все помещения делятся по степени опасности на три класса: 1 - без повышенной опасности, 2 - с повышенной опасностью, 3 - особо опасные. Помещения без повышенной опасности - это сухие беспыльные помещения, с нормальной температурой воздуха и с изолирующими полами.

При работе на ПЭВМ, которые применяются в помещении без повышенной опасности, следует использовать заземление. Защитное заземление уменьшает опасность поражения током в случае прикосновения к корпусу.

Д) классификация помещения по пожароопасности

Как известно, пожар может возникнуть при взаимодействии горючих веществ, окисления и источников зажигания. В помещениях, где находится ПК, присутствуют эти три основных фактора, сопряжённые с пожаропасностью.

Горючими компонентами являются: строительные материалы для акустической и эстетической отделки помещений, перегородки, двери, полы, изоляция силовых и коммуникационных кабелей и др.

Источниками воспламенения на рабочем месте оператора ПК могут быть: электронные схемы ПЭВМ, устройства электропитания, кондиционирования воздуха, где в результате различных нарушений образуются перегретые элементы, электрические искры и дуги, способные вызвать различные загорания горючих материалов.

Для большинства помещений, в которых работают ПК, установлена категория пожарной опасности Д, что соответствует нормам (НПБ-105-03 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности»).

К средствам тушения пожара, предназначенным для локализации небольших загораний, относятся пожарные стволы, внутренние пожарные водопроводы, огнетушители, сухой песок, асбестовые одеяла и т.п. Для тушения пожаров на начальных стадиях широко применяются огнетушители.

Проведенный анализ условий труда показал, что при разработке дипломной работы особое внимание необходимо уделить мероприятиям по обеспечению электробезопасности.

3.2 Мероприятия по снижению влияния вредного фактора

В результате проведенного анализа условий труда на рабочем месте было признано соответствие параметров освещенности, электромагнитного излучения, шума требованиям гостов. В связи с наличием на рабочем месте большого числа электронно-вычислительной техники, выделяющей большое количество тепловой энергии, требуется рассчитать параметры системы кондиционирования воздуха.

3.2.1 Расчет кондиционирования воздуха производственного помещения

Для обеспечения заданных параметров микроклимата целесообразно предусмотреть кондиционирование воздуха и создать небольшое избыточное давление для исключения поступления неочищенного воздуха в производственное помещение.

Основой для расчета системы кондиционирования воздуха является расчет избыточного тепла в анализируемом помещении. Избыток тепла в помещении складывается из следующей формулы:

,

где Q - количество тепла в помещении, Вт;

Qобор - тепло от оборудования, Вт;

QП - поступление тепла от находящихся людей в помещении, Вт;

Qосв - выделение тепла электрическим освещением, Вт;

Qогр.к - поступление (летом со знаком +) и потери (зимой со знаком -) тепла через ограждение конструкции, Вт;

В производственном помещении источником тепла является следующее оборудование: ПЭВМ, многофункциональное устройство, монитор. Выделение тепла от корпусов вычислительных машин, устройств ввода и вывода информации и вспомогательного оборудования, указывается по данным каталогов, справочной информации заводов-изготовителей. Определить величину возможного выделения тепла от оборудования можно по следующей формуле:

,

где - коэффициент использования установочной мощности оборудования (0,95);

- коэффициент, учитывающий процент одновременно работающего оборудования ();

- суммарная установочная мощность оборудования, Вт.

В анализируемом помещении используются следующее оборудование с соответствующими мощностями:

· Системные блоки Pentium Certo Duo (440 · 5 = 2200 Вт);

· Плоскопанельные ЖК Мониторы Aser I221W (300 · 5 = 1500 Вт);

· Многофункциональное устройство HP Deskjet F4500 (1280 Вт)

Вт.

Количество полного тепла (), выделяемого одним человеком в помещении, обычно принимают из расчета 140 Вт, отсюда:

,

где - количество работающих в смену операторов.

Вт.

Количество тепла, поступающего от электрического освещения, определяется по фактической мощности осветительной установки:

,

где Nосв - суммарная установочная мощность светильников в Вт,

Nосв=4Ч18Ч20=1440 Вт;

K3 - коэффициент, зависящий от способа установки светильников производственного освещения и тепла источников света (K3=1 для подвесных светильников с люминесцентными лампами, K3=0,7-0,9 для ламп накаливания, K3=0,15-0,45 для светильников, встроенных в подвесной потолок);

K4 - коэффициент, учитывающий пускорегулирующую аппаратуру светильника (K4=1,2-1,3).

Вт.

Основные и добавочные потери теплоты следует определять, суммируя потери теплоты через отдельные ограждающие конструкции Q, Вт, с округлением до 10 Вт для помещений по формуле:

где А - расчетная площадь ограждающей конструкции,

R - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м2*C/Вт.

- расчетная температура воздуха,

- расчетная температура воздуха для холодного периода года при расчете потерь теплоты через наружные ограждения или температура воздуха более холодного помещения - при расчете потерь теплоты через внутренние ограждения,

- добавочные потери теплоты в долях от основных потерь. Так как окна помещения, где выполняется данная дипломная работа, обращены на юго-восток, то коэффициент =0.05,

- коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху по СНиП II-3-79. В соответствии с данным документом, для наружных стен и покрытий коэффициент .

Сопротивление ограждающей конструкции следует определять по СНиП II-3-79 (кроме полов на грунте). В соответствие с данным документом, R определяется по градусо-суткам отопительного периода. Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) следует определять по формуле:

ГСОП = (tв ? t от.пер. ) z от.пер. ,

где tв - расчетная температура внутреннего воздуха, °С,

t от.пер., z от.пер. - средняя температура, °С, и продолжительность, сут, периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8°С.

Таким образом,ГСОП=(26+15)150=6150.

Тогда R для стен и наружных покрытий принимается равным 1.4 м2*C/Вт, а для окон и балконных дверей равным 0.35 м2*C/Вт.

Площадь перекрытия, выходящего наружу, суммируется из площади кирпичной стены, равной 16.5 м2, и площади окна, равной 8 м2.

Таким образом, потери тепла составляют:

Вт

Избыток тепла в помещении:

Вт.

После определения избытка тепла в помещении необходимо рассчитать производительность системы кондиционирования воздуха, которая обеспечит оптимальные микроклиматические условия.

Для систем кондиционирования воздуха (СКВ) различают полную (с поправкой на утечки воздуха в сетях) производительность и полезную (используемую в кондиционируемых помещениях). Полную производительность определяют в м3/ч по формуле:

,

где KПОТ - коэффициент, учитывающий потери в воздуховодах, определяется по СНиП П-33-75.

При установке кондиционера вне обслуживаемого помещения для воздуховодов из металла и пластмасс KПОТ = 1,1-1,15; L - полезная производительность системы, м3/ч.

Полезную производительность СКВ определяют по максимальным избыточным тепловым потокам в помещении в теплый период года по явному теплу Q (Вт) по формуле:

,

где c - удельная теплоемкость воздуха, c=1 кДж/(кг•K);

с - плотность воздуха, с=1,2 кг/м3;

?tp - полная разность температур:

,

где tУ - температура воздуха, удаляемого из помещения, 32 °С;

tО - температура воздуха, подаваемого в помещение, 22 °С.

м3/ч.

Определив значение требуемой производительности системы кондиционирования воздуха в помещении, необходимо установить четыре кондиционеров модели ARG25A с расходом воздуха 1100 м3/ч.

Выводы по разделу

В разделе «Охраны труда и окружающей среды» был проведен анализ условий туда по следующим факторам: санитарно - гигиенические, эргономические, психофизиологические. Было выявлено соответствие характеристик производственного помещения принятым нормативным значениям. На основании изученной литературы, был проведен расчет кондиционирования воздуха на рабочем месте. В результате расчета предложено использовать четыре кондиционера модели ARG25A с расходом воздуха 1100 м3/ч для нормализации воздуха лабораторного зала.

Соблюдение условий, определяющих оптимальную организацию рабочего места оператора ПЭВМ, позволит сохранить хорошую работоспособность в течение всего рабочего дня, повысит как в количественном, так и в качественном отношении производительность труда оператора, что в свою очередь будет способствовать быстрейшему выполнению поставленных перед ним задач.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В дипломной работе были получены следующие основные результаты:

· произведен обзор и анализ существующих способов посадки БЛА;

· произведен синтез передаточных коэффициентов линейного регулятора закона управления, удовлетворяющих заданным динамическим и точностным характеристикам системы управления, и их дальнейшая экспериментальная доработка;

· разработана имитационная модель САУ БЛА в среде Matlab Simulink;

· проведено моделирование САУ в нормальных условиях и в условиях ветра;

· разработан алгоритм выбора «замороженных» коэффициентов стационарного фильтра Калмана для оценки неизмеряемых координат БЛА;

· проведено моделирование САУ посадкой вместе с идентификатором бокового ветра;

· проведен анализ экономической эффективности разрабатываемой системы;

· проведен анализ условий труда.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сушков Ю.А. “Метод и модель безопасного захода воздушного судна на посадку на основе построения оптимальной посадочной траектории”, диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Тамбов, 2009 г.

2. “О возможности использования типовых аэродромов для взлета и посадки БПЛА”, приложение к эскизно-техническому проекту шифр “Проходчик”, Москва, 2006 г.

3. П.П. Афанасьев, Ю.В. Веркин, И.С. Голубев, Е.П. Голубков и др. “Основы устройства, проектирования, конструирования и производства летательных аппаратов (дистанционно-пилотируемые летательные аппараты)”; Под ред. И.С. Глубева и Ю.С. Янкевича. - М.: Изд-во МАИ, 2006

4. И.В. Остославский «Аэродинамика самолета», - М: Государственое изд-во оборонной промышленности, 1957 г.

5. В.Е. Мосолов, В.Н. Харитонов. «Системы автоматического управления угловым движением летательных аппаратов»: Учебное пособие. - М.: Изд-во МАИ, 1995 г.

6. А.С. Новоселов, В.Е. Болнокин, П.И. Чинаев, А.Н. Юрьев. “Системы адаптивного управления летательными аппаратами”. - М.: Машиностроение, 1987. - 280 с.

7. И.А. Михалев, Б.И. Окоемов, М.С. Чикулаев, «Системы автоматической посадки» - М: Машиностроение, 1974 г.

8. «Беспилотные самолеты вертикального взлета и посадки»/ под ред. д-ра техн. Наук, профессора Н.К. Лисейцева, - М: Изд-во МАИ, 2009

9. Михайлин Д.А. «Нейросетевая система управления посадкой самолетного типа для беспилотного летательного аппарата», диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Москва, 2009.

10. Никитин А.И. “Синергетический синтез систем векторного управления посадкой самолета-амфибии”, автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Таганрог, 2009.

11. Михалев И.А. и др. «Системы автоматического управления самолетом» / И.А. Михалев, Б.Н. Окоемов, М.С. Чикулаев. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение. 1987. - 240 с., ил.

12. Отчет «НИИ» КУЛОН» по научно-исследовательской работе. Этап №2. Анализ существующих подходов к автоматическому управлению траекторным движением беспилотным летательным аппаратом (БЛА), Москва,2008 г.

13. Галушкин А.И. Нейрокомпьютеры в авиации (самолеты). Кн. 14.- М.: Радиотехника, 2003. - 496 с.

14. «Экономическое обоснование дипломных проектов (работ) по приборо- и радиостроению. Методические указания» / Под редакцией В.П. Панагушина. - М.: ИВАКО Аналитик, 2008 г.

15. Дайнов В.М., Березин М.И.: «Защита от вредных производственных факторов при работе на ПЭВМ»: учебное пособие, М.: МАИ, 2002 г.

16. СНиП 23.05-95. Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования.

17. ГОСТ 12.1.003-83. ССБТ. Шум Общие требования безопасности.

18. ГОСТ 12.1.030-81. ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление.

19. ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

20. ГОСТ Р 52324-2005. Эргономические требования к работе с визуальными дисплеями, основанными на плоских панелях.

21. НПБ 105-03. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.

22. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. Гигиенические требования к ПЭВМ и организации работы.

23. СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях».

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Геометрические характеристики БЛА

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Общая схема моделирования БЛА в боковом канале

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.