Напредни алгоритми управљања манипулаторима у системима за тренажу пилота савремених борбених авиона

Abstract

У овој докторској дисертацији представљена су истраживања на тему развоја напредних алгоритама управљања за два система за тренажу пилота савремених борбених авиона-центрифуге за тренажу пилота (центрифуге) и уређаја за просторну дезоријентацију пилота (УПДП-a). Ови уређаји су моделовани као троосни (центрифуга) и четвороосни (УПДП) роботски манипулатори (манипулатори) са цилиндричним зглобовима. Представљена истраживања имају за циљ проширивање и продубљивање научних сазнања и достигнућа у области моделовања и управљања разматраних манипулатора у системима за тренажу пилота савремених борбених авиона, а која се могу применити и на серијске роботске манипулаторе у општем смислу. У оквиру ове дисертације су развијени нови и унапређени постојећи методи и модели у домену кинематике робота, развоја планера трајекторије, адекватног избора актуатора, и одабира правилне стратегије управљања кретањем представљених манипулатора. Приказан је комплетан поступак развоја система управљања за центрифугу за тренажу пилота савремених борбених авиона, троосног манипулатора који остварује изузетно кинематички захтевне трајекторије, а који се базира на симулацијама дефинисаног кинематичког и динамичког модела, као и на методама реалистичних симулација предложених децентрализованих и централизованих метода управљања. Предложене методе управљања за центрифугу су примењене и на четвороосни уређај за просторну дезоријентацију пилота. Представљене методе моделовања, алгоритми у оквиру планера трајекторије, метода избора управљачког система, метода реалистичне симулације перформанси система управљања, и метода избора актуатора су примењиве и на општи случај роботског манипулатора са више степени слободе.

In this doctoral dissertation, a research considering development of the advanced control algorithms for two modern combat aircraft pilot training systems-Centrifuge Motion Simulator (centrifuge) and Spatial Disorientation Trainer (SDT) is presented. These devices are modeled and controlled as 3DoF (centrifuge) and 4DoF (SDT) robot manipulators with rotational axes. The presented research aims to broaden and deepen scientific knowledge and achievements in the field of modeling and control of the considered modern combat aircraft pilot training systems, that can also be applied to а general serial robot manipulator. A new and an improved existing methods and models have been derived in the field of robot kinematics, trajectory planning, an adequate drive selection and control strategy choice. A complete development process of a control system for the centrifuge, which is a manipulator that performs a highly challenging motion, based on simulations of the defined kinematic and dynamic models, as well as on realistic simulations of the proposed decentralized and centralized control methods, is presented. The control methods proposed for the centrifuge are also applied to the 4DoF SDT. The modeling methods, the trajectory planning algorithms, the control system design and simulation methods, and the drive selection strategies, presented here for the considered manipulators within modern combat aircraft pilot training systems, are also applicable within the general robot manipulator’s domain.