Изучение закономерностей движения прыгающе-летающего робота

Исследовано движение пятизвенного орнитоптера в вертикальной плоскости, перпендикулярной продольной оси устройства. Особенностью робота-орнитоптера являются складывающиеся крылья, каждое из которых образовано двумя звеньями, соединенными между собой цилиндрическим шарниром, колебания которых имитируют взмахи крыльев птиц во время полета. Для изучения движения разработана математическая модель устройства, особое внимание уделено аэродинамическому взаимодействию его звеньев с окружающей средой, предложена последовательность этапов движения, отличающихся направлениями вращения звеньев крыльев. Проанализирована кинематика движения крыльев чайки, и предложен биоинспирированный закон движения звеньев крыла. В результате численного моделирования установлено существование трех режимов вертикального полета орнитоптера: подъем, снижение и зависание, причем последний является неустойчивым. Выявлено влияние на режим движения частоты колебаний крыльев, их амплитуды, площади, соотношения амплитуд колебаний звеньев крыльев. Проведены исследования движения беспилотного летательного аппарата типа "трикоптер" с тремя управляемыми приводами, причем поворотными являются все винты с двигателями. Аппарат оснащен стреловидным крылом, позволяющим обеспечить аэродинамическую устойчивость. Несущие винты на взлете и при посадке работают как подъемные, а при движении в горизонтальной плоскости как тяговые за счет отклонения поворотных винтов. Для исследования основных режимов полета трикоптера, устойчивости его движения по заданной траектории предложены расчетная схема и математическая модель в виде системы нелинейных дифференциальных уравнений и кинематических соотношений. Предложен алгоритм приближенного численного решения системы дифференциальных уравнений, численно проведено моделирование режимов взлета (приземления) и движения трикоптера по заданной траектории. Проведен сравнительный анализ системы управления движением с использованием PID и нечетного регулятора fuzzy logic. Установлено, что использование fuzzy logic-контроллера позволяет повысить точность движения аппарата по заданной траектории по сравнению с PID-регулятором.