Мехатронна система для вивчення процесів керування на прикладі моделі літального апарату типу «Планер»

Abstract

UK: Мета роботи. Розробка мехатронної системи на прикладі моделі літального апарата типу «Планер» для вивчення та дослідження процесів керування ним. Методи дослідження. Фізичний експеримент на розробленому лабораторному стенді, комп’ютерне моделювання, розрахунково-аналітичний. Отримані результати. В ході дослідження було розглянуто та проаналізовано основні процеси керування планером: взаємодію органів керування пілота та діючих механізмів крила. Проведено аналіз недоліків та переваг існуючих розробок за досліджуваною тематикою з урахуванням питань мобільності, економічності, простоти і надійності виконання, а також можливості використання в якості навчального стенду. Розроблено лабораторний стенд у вигляді мехатронної системи на прикладі моделі літального апарата типу «Планер» для вивчення та дослідження процесів взаємодії органів керування та виконавчих механізмів польоту. Підключення програмно-апаратного комплексу здійснюється за допомогою інтерфейсу USB. Для обробки команд процесору та конвертації їх у рухи елеронів використано SOC платформу з мікроконтролером ArduinoUno. В якості інтерфейсу керування обрано джойстик Logitech Extreme 3D. З метою підвищення подібності до реальних систем передбачено певну затримку (інерцію) між моментом впливу оператора на джойстик та реакцією планера. Як матеріал моделі планера використано пінополістирол. Сервоприводи MG-90S та DS-37 використовуються для керування положенням рухомих частин моделі планера. Обертання планера здійснюється за допомогою двигуна 28BYJ-48. Розроблено програмне забезпечення, особливістю якого є легке налаштування та швидкий запуск лабораторного стенду. Передбачити можливість ведення журналу, який дозволить проводити аналіз дій оператора стенду. В результаті проведеного дослідження було визначено особливості керування планером та структуру механізмів, що забезпечують процес керування. Наукова новизна. Запропоновано та розроблено мехатронну систему моделі літального апарату типу «Планер» на основі програмно-апаратного комплексу на базі ArduinoUno, який відрізняється від існуючих наявністю програми, яка забезпечує легке налаштування та швидкий запуск літального апарату, що дозволяє досліджувати взаємодію органів керування та виконавчих механізмів польоту. Практична цінність. Розроблений лабораторний стенд на основі літального апарату типу «Планер» розширює можливості вивчення та дослідження електромеханічних процесів систем автоматичного керування складними мехатронними об’єктами. EN: Purpose. Development of a mechatronic system based on the example of a Glider type aircraft model for studying and researching its control processes. Methodology. Physical experiment on the developed laboratory bench, computer modelling, calculation and analytical methods. Findings. In the course of the study, the main processes of glider control were considered and analyzed: the interaction of the pilot's controls and the operating mechanisms of the wing. An analysis of the shortcomings and advantages of existing developments on the subject under study was carried out, taking into account the issues of mobility, economy, simplicity and reliability of implementation, as well as the possibility of using it as a training stand. A laboratory stand has been developed in the form of a mechatronic system based on the example of a "Glider" type aircraft model for studying and researching the interaction processes of control bodies and flight executive mechanisms. The software and hardware complex is connected using the USB interface. A SOC platform with an ArduinoUno microcontroller was used to process processor commands and convert them into aileron movements. The Logitech Extreme 3D joystick was chosen as the control interface. In order to increase the similarity to real systems, a certain delay (inertia) is provided between the moment of the operator's impact on the joystick and the response of the glider. Styrofoam was used as the material of the glider model. Servo drives MG-90S and DS-37 are used to control the position of the moving parts of the glider model. The airframe is rotated using a 28BYJ-48 engine. Software has been developed, the feature of which is easy setup and quick start-up of the laboratory stand. Provide for the possibility of keeping a log, which will allow analysis of the actions of the stand operator. As a result of the conducted research, the features of glider control and the structure of the mechanisms that ensure the control process were determined. Originality. A mechatronic system of a "Glider" type aircraft model based on an ArduinoUno-based softwarehardware complex has been proposed and developed, which differs from the existing ones by the presence of a program that provides easy setup and quick start-up of the aircraft, which allows you to study the interaction of control bodies and executive mechanisms flight. Practical value. The developed laboratory stand based on the "Glider" type aircraft expands the possibilities of studying and researching electromechanical processes of automatic control systems of complex mechatronic objects.