SYNTHESIS OF THE SYSTEM ROLL ANGLE CONTROL SYSTEM CONTROL OF A QUADCOPTER WITH A COMPENSATING CURRENT CONTROL CURRENT ; СИНТЕЗ РЕГУЛЯТОРА КОНТУРУ КУТА КРЕНУ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ КВАДРОКОПТЕРА З КОМПЕНСУЮЧИМ РЕГУЛЯТОРОМ КОНТУРУ СТРУМУ

Abstract

Relevance of the research topic. The theme of the study is due to the need to improve the quality of energy and dynamics in the flight control systems of unmanned aerial vehicles (UAVs), given their growing role in the industrial, domestic and military sectors.Formulation of the problem. In UAV flight control systems with four rotors (quadcopter), control processes influence the processes of electric power consumption from an onboard battery. The loss of power in the power components of the systems and quadcopter control can be reduced if the influence of ripple anti-emf is eliminated. electric motor on the form of current consumed from the battery. Achieving this goal is possible through the implementation of the most appropriate laws of control in the contours of the system.Analysis of research and publications. An analysis of well-known publications on the research topic showed that they did not pay attention to the issues of economical use of the battery's energy resource. The main focus is on improving management and navigation processes without taking into account their links to energy processes.Highlighting unexplored parts of common problems. An insufficient study of the problem is a consequence of not taking into account the influence of management processes on the quality of energy consumption processes. This is manifested in the fact that the regulator, as a rule a two-circuit, quadcopter control system is tuned for the necessary speed and overshoot without taking into account the influence of the control law on the quality of energy processes, there is no control over the rate of rise of the current shape consumed.Formulation of the problem. Known quadcopter control systems have one control loop. To control the battery consumption, in the quadcopter control system, a current loop is needed, which, together with the speed loop, which obeys the main roll angle loop. Thus, the UAV flight control system must have three control loops [1].Main material. For a three-loop quadcopter flight control system, a digital controller of the main loop has been synthesized, which controls the angle of heel. The synthesis procedure includes taking into account the influence of a proportional-integral controller with second-order astatism, which is included in the current loop to compensate for ripple against the emf. brushless DC motor (BDTT). As a result of the synthesis, the structure and parameters of the links of the roll angle contour controller are obtained in the form of a digital recursive filter.Conclusions regarding the article. Synthesized digital roll angle contour controller for three-loop quadcopter control system. The regulator allows you to stabilize the flight process while saving the energy resource of the on-board battery. ; Актуальність теми дослідження. Постановка теми дослідження викликана необхідністю підвищення якості енергетики та динаміки в системах управління польотом безпілотних літальних апаратів (БПЛА), враховуючи їх зростаючу роль у промисловій, побутовій та військовій сферах.Постановка проблеми. У системах керування польотом БПЛА з чотирма несучими гвинтами (квадрокоптер) процеси керування впливають на процеси споживання електроенергії від бортового акумулятора. Втрати потужності в силових компонентах систем керування квадрокоптером можна знизити, якщо усунути вплив пульсацій проти-е.р.с. електродвигуна на форму струму, що споживається від акумулятора. Досягнення цієї мети можливе за рахунок реалізації необхідних законів керування в контурах системи.Аналіз останніх досліджень і публікацій. Аналіз відомих публікацій за темою дослідження показав, що в них не приділено уваги питанням економного використання енергетичного ресурсу акумулятора. Основна увага приділяється удосконаленню процесів управління та навігації без урахування їх зв'язків з енергетичними процесами. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Існування поставленої проблеми є наслідком неврахування впливу процесів управління на якість процесів енергоспоживання. Це проявляється в тому, що в наявних одноконтурних системах керування квадрокоптером регулятор настроюється на необхідну швидкодію та перерегулювання без урахування впливу закону керування на якість енергетичних процесів, тобто без контролю форми струму, що споживається.Постановка завдання. Відомі системи керування квадрокоптером мають один контур регулювання. Для контролю струму, що споживається від акумулятора, необхідно мати контур струму та контур швидкості, що підкорюється головному контуру кута крену. Система керування польотом БПЛА повинна мати три контури регулювання.Виклад основного матеріалу. Для триконтурної системи керування польотом квадрокоптера виконано синтез цифрового регулятора головного контуру, котрий регулює кут крену. Процедура синтезу включає в себе врахування впливу пропорційно-інтегрального регулятора з астатизмом другого порядку, який включений у контур струму для компенсації пульсацій проти-е.р.с. безколекторного двигуна постійного струму (БДПС). У результаті синтезу отримана структура і параметри ланок регулятора контуру кута крену у вигляді цифрового рекурсивного фільтра.Висновки відносно статті. Синтезовано цифровий регулятор контуру кута крену для триконтурної системи управління квадрокоптером. Регулятор дозволяє стабілізувати процес польоту з економією енергетичного ресурсу бортового акумулятора.