ПРИКАСПИЙСКИЙ ЖУРНАЛ

УПРАВЛЕНИЕ И ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

УПРАВЛЕНИЕ ОРИЕНТАЦИЕЙ ВЫСОКОМАНЕВРЕННОГО НЕОБИТАЕМОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КВАТЕРНИОНОВ

Читать Гаврилина Екатерина Андреевна, Вельтищев Вадим Викторович УПРАВЛЕНИЕ ОРИЕНТАЦИЕЙ ВЫСОКОМАНЕВРЕННОГО НЕОБИТАЕМОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КВАТЕРНИОНОВ // Прикаспийский журнал:  управление и высокие технологии. — 2021. — №2. — Стр. 106-112.

Гаврилина Екатерина Андреевна - Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, ekaterina.a.gavrilina@gmail.com

Вельтищев Вадим Викторович - Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, vvv@bmstu.ru

Традиционно необитаемые подводные аппараты эксплуатируют при малых углах наклона (дифферента и крена). Однако появляются задачи, требующие высокой манeвренности и управляемости подводного аппарата во всем диапазоне углов ориентации. В то же время традиционные системы управления используют углы Эйлера - Крылова и имеют ограничения, связанные с вырождением кинематических уравнений при угле дифферента ±90°, неоднозначностью углов Эйлера - Крылова и ухудшением качества работы системы при больших наклонах НПА по дифференту и крену. Таким образом, остро встает вопрос разработки методики синтеза системы управления высокоманевренными необитаемыми подводными аппаратами. В работе проводится обзор и сравнительный анализ существующих подходов к управлению ориентацией, на основании которого выбран подход с использованием кватернионов. Закон управления ориентацией на основе кватернионов, апробирован в ходе натурных испытаний на гибридном необитаемом подводном аппарате «Износ», разработанном в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Результаты, полученные в ходе испытаний, приводятся в статье. Подход на основе кватернионов имеет простую структуру, лучшие показатели качества переходных процессов в сравнении с традиционной системой управления и может быть использован для повышения маневренности необитаемых подводных аппаратов со средними требованиями к точности позиционирования.

Ключевые слова: телеуправляемый необитаемый подводный аппарат, автономный необитаемый подводный аппарат, высокая маневренность, система управления, кватернион, система управления ориентацией