Математическая постановка задачи оптимизации движения группы квадрокоптеров

Abstract

Целью публикации является разработка математической постановки задачи управления группой квадрокоптеров как составной динамической системы. В работе рассмотрены вопросы математического моделирования движения квадрокоптера. Решена задача оптимизации траектории группы квадрокоптеров, состоящая в поиске оптимальных управлений и траекторий движения квадрокоптеров по участкам ветвящейся траектории. Постановка такой задачи является новой с учетом применения в ней метода ветвящихся траекторий. Практическая значимость этой работы заключается в разработке системы управления робототехнических комплексов для выполнения задач оперативной разведки в зоне чрезвычайных ситуаций, группового применения системы квадрокоптеров для проведения оперативного картографирования территорий с динамически меняющейся обстановкой.

Метою публікації є розробка математичної постановки задачі управління групою квадрокоптерів як складеної динамічної системи. В роботі розглянуті питання математичного моделювання руху квадрокоптера. Вирішена задача оптимізації траєкторії групи квадрокоптерів, що складається в пошуку оптимальних управлінь і траєкторій руху квадрокоптерів по ділянках розгалуженої траєкторії. Постановка такої задачі є новою з урахуванням застосування в ній методу розгалужених траєкторій. Практична значущість цієї роботи полягає в розробці системи управління робототехнічних комплексів для виконання завдань оперативної розвідки в зоні надзвичайних ситуацій, групового застосування системи квадрокоптерів для проведення оперативного картографування територій з динамічно мінливою обстановкою.

This paper describes the development of a mathematical formulation of the problem in control of a group of quadrocopters as an integral dynamic system. The study examines the problems of mathematical modeling the quadrocopter movement. The problem for optimizing the trajectory of a group of quadcopters is resolved. It results from search of the optimal control and mechanical trajectories of quadrocopters on paths of the branching trajectory. A novel approach to the formulation of this problem is applied using the branching trajectories method. The practical significance of this work is in the development of robotic systems designed for missions of operational reconnaissance in the zone of an emergency and the use of a group of quadrocopters for operative mapping territories with dynamically changing situations.