Algoritmii militari SUA dezvoltați îmbunătățesc performanțele dronelor quadrotor

din

Planul de căutare a configurației de căutare comună comută autonom între zborul înainte și zborul înainte pentru a profita de punctele forte ale ambelor moduri de zbor. Credit: armata SUA

Cercetătorii dezvoltă algoritmi pentru a permite dronelor să treacă rapid între zborul suspendat și cel de mers înainte.

Atunci când o aeronavă se înclină prea sus, o scădere a decolării și o creștere a tracțiunii pot face ca vehiculul să se prăbușească brusc. Cunoscut ca stand, acest fenomen i-a determinat pe mulți producători de drone să greșească cu precauție extremă atunci când planifică mișcări de zbor autonome ale vehiculelor lor.

Pentru dronele de decolare și aterizare verticale cu aterizări pe coadă, majoritatea producătorilor programează aeronava astfel încât caroseria vehiculului să se întoarcă foarte încet de fiecare dată când merge din zbor în zbor înainte și invers.

Comandamentul pentru Dezvoltarea Capacității de Combatere a Armatei SUA, denumit acum DEVCOM, Laboratorul de Cercetare al Armatei a colaborat cu cercetători de la Institutul Politehnic Rensselaer pentru a crea un planificator de traiectorie care scurtează semnificativ timpul necesar dronelor VTOL pentru a făcut această tranziție esențială.

Dronele armatei SUA

Credit: armata SUA

Echipa a proiectat planificatorul de traiectorie special pentru platforma de configurare a căutării armatei comune, un scaun din spate cu două cvadrotori folosit pentru a testa noi caracteristici de proiectare și pentru a studia aerodinamica de bază.

„Scopul acestei lucrări a fost de a utiliza un planificator de traiectorii bazat pe modele care ar putea surprinde suficient caracteristicile dinamice ale cvadrotorului în timp ce se execută suficient de rapid pentru a oferi traiectorii în zbor”, a spus Dr. Jean-Paul Reddinger, inginer aerospațial al armatei în direcția tehnologică a vehiculelor de laborator. „Practic construim un model kinestezic al dinamicii aeronavei în sine la care se poate referi”.

Potrivit Reddinger, vizitatorii VTOL se bazează în mod obișnuit pe o abordare euristică ori de câte ori comută între zborul înainte și zborul înainte, unde urmează un set predeterminat de acțiuni care sunt foarte lente, dar foarte sigure. În schimb, planificatorul de traiectorie poate găsi secvența optimă a mișcărilor de zbor pentru aceste traversări care se potrivesc fiecărei situații.

Cercetătorii au descoperit disponibilitatea acestor manevre mai agile atunci când au modelat interacțiunea unică dintre trezirea rotativă a vehiculului și aerodinamica aripilor sale.

„Dacă acest vehicul este în suspensie, brațele sunt îndreptate în sus și rotatoarele sunt rotite constant deasupra acestuia; dacă ai vrea să începi să-l miști înainte, ai trage efectiv acest braț în aer ”, a spus Reddinger. „Ați crede că acest lucru provoacă o mulțime de târâre, dar într-adevăr, din cauza aerului care suflă în braț, nu vedeți cu adevărat o mulțime de tracțiune.”

Ca urmare a acestei spălări suplimentare de la filare, suporturile de coadă VTOL pot face față unei tranziții mai agresive între zborul înainte și zborul înainte decât s-ar presupune, a spus Reddinger.

Prin simulare, cercetătorii au descoperit că includerea rotorului în interferența vânt-trezire în planificatorul de traiectorie a permis CRC să plutească și să aterizeze în jumătate mai mult timp comparativ cu abordarea convențională.

Echipa consideră că planificatorul de traiectorie ar putea permite în cele din urmă CRC să comute inteligent între zborul înainte și zborul înainte în timp ce navighează prin zone dense sau urbane.

„În acest moment, se află într-o stare în care îi oferiți starea inițială dorită – poate aveți o înălțime sau o viteză specifică pe care o începeți – și va trasa o cale care vă va duce de la starea inițială la starea finală cât mai eficient posibil. posibil, “a spus Reddinger.” Direcția în care încercăm să obținem acest lucru este de a include obstacole și tipuri suplimentare de constrângeri în manevrele sale. “

Reddinger a comparat comportamentul autonom al CRC cu cel al oamenilor și modul în care recunoașterea abilităților noastre ne permite să ne deplasăm eficient dintr-un loc în altul.

În mod similar, includerea unor modele de zbor mai sofisticate în planificatorul de traiectorie va oferi CRC o mai bună înțelegere a mediului complex aerodinamic pe măsură ce se deplasează.

Biplan Quadrotor Search Common Search Configuration

Credit: armata SUA

“De exemplu, dacă a existat o clădire pe parcurs, are mai mult sens să zbori peste clădire sau în jurul clădirii?” a întrebat Reddinger. “Doriți să treceți la viteză și apoi să comutați din nou sau pur și simplu să rămâneți în modul hover? Există o serie de opțiuni și ideea este să alegeți întotdeauna cel mai bun.”

Odată ce planificatorul de traiectorie este supus mai multor teste de simulare, cercetătorii intenționează să conecteze software-ul la modelele de echipamente pentru a asigura un nivel ridicat de stabilitate înainte de începerea testelor de zbor.

Reddinger crede că o tranziție mai rapidă și mai eficientă între zborul de zbor și zborul înainte va ajuta în cele din urmă armata să dezvolte noi vehicule pentru misiuni de informații, supraveghere și recunoaștere, precum și operațiuni de aprovizionare aeriană.

“Pentru a profita de capacitățile de zbor ale apariției de noi configurații, avem nevoie de piloți autonomi care să fie capabili să maximizeze abilitățile și performanțele pe care aceste aeronave sunt proiectate să le permită”, a spus Reddinger. „Această metodă de planificare a traiectoriei bazată pe model este un pas către integrarea autonomiei la nivel înalt cu dinamica specifică platformei.”

Cercetătorii și-au publicat lucrarea în Proceedings of the 76th Vertical Flight Society Forum.

Referințe: „Generare de traiectorie optimă pentru un biplan cu cadrotor” de Kristoff McIntosh, Sandipan Mishra, Di Zhao, Institutul Politehnic Rensselaer; Jean-Paul Reddinger și laboratorul de cercetare al armatei CCDC, Lucrările celui de-al 76-lea Forum anual al Societății de zbor verticale.

Finanțare: Biroul de cercetare marină (ONR), armată / marină / NASA Centrul de excelență pentru cercetarea ascensoarelor verticale (VLRCOE).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Oamenii de știință dezvăluie cheia creșterii musculare adecvate

Analiza imunofluorescenței unui grup de celule stem proliferante asociate cu fibre musculare (gri). Celulele stem produc Dll1 (roșu) și MyoD (verde). Două...

ExoMars Orbiter surprinde fermitatea la locul de aterizare al craterului Mars Jezero

ESA-Roscosmos Trace Gas Orbiter a observat vehiculul NASA Perseverance Mars 2020, împreună cu o parașută și o carapace spate, un scut termic și o...

Reglarea cuantică în grafen avansează era comunicațiilor fără fir Terahertz de mare viteză

Tunelare cuantică. Credit: Daria Sokol / Biroul de presă MIPT Oamenii de știință de la MIPT, Universitatea Pedagogică de Stat din Moscova și Universitatea...

Un model agresiv bazat pe piață pentru dezvoltarea energiei de cuplare

Conceptul ARC Fusion Pilot Plant a fost dezvoltat la MIT ca o demonstrație a potențialului magneților supraconductori de temperatură înaltă de a reduce costurile...

Sug este mai important în cercetare decât potrivirea corectă a măștilor de față COVID

O echipă de cercetători care studiază eficacitatea diferitelor tipuri de măști de față a constatat că este cea mai bună protecție împotriva acesteia COVID-19,...

Newsletter

Subscribe to stay updated.