<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">bsuir</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Доклады БГУИР</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Doklady BGUIR</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1729-7648</issn><issn pub-type="epub">2708-0382</issn><publisher><publisher-name>БГУИР</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.35596/1729-7648-2019-126-8-50-57</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">bsuir-2426</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОФИЗИКА, РАДИОТЕХНИКА, ИНФОРМАТИКА</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>ELECTRONICS, RADIOPHYSICS, RADIOENGINEERING, INFORMATICS</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>ФОРМИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТРАЕКТОРИИ ПРОЛЕТА БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ЧЕРЕЗ ЗАДАННЫЕ ТОЧКИ ПРОСТРАНСТВА</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>FORMATION OF OPTIMAL PARAMETRS OF THE TRAJECTORY OF THE OVERFLIGHT OF UNMANNED AERIAL VEHICLE THROUGH THE SPECIFIED POINTS OF SPACE</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Лобатый</surname><given-names>А. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Lobaty</surname><given-names>A. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Лобатый Александр Александрович, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Информационные системы и технологии»</p><p>220013, г. Минск, пр. Независимости, д. 65</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Lobaty Alexander Alexandrovich, PhD, Professor, Head of the Department “Information Systems and Technologies”</p><p>220013, Minsk, Nezavisimosti av., 65</p></bio><email xlink:type="simple">lobaty@tut.by</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Бумай</surname><given-names>А. Ю.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Bumai</surname><given-names>A. Y.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Бумай Андрей Юрьевич, аспирант</p><p>220013, г. Минск, пр. Независимости, д. 65</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Bumai Andrei Yurevich, PG student</p><p>220013, Minsk, Nezavisimosti av., 65</p></bio><email xlink:type="simple">cikavycmok@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Цзюнь</surname><given-names>Ду</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Jun</surname><given-names>Du</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Ду Цзюнь, аспирант</p><p>220013, г. Минск, пр. Независимости, д. 65</p></bio><bio xml:lang="en"><p>PG student</p><p>220013, Minsk, Nezavisimosti av., 65</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Белорусский национальный технический университет</institution></aff><aff xml:lang="en"><institution>Belarussian National Technical University</institution></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2019</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>29</day><month>12</month><year>2019</year></pub-date><volume>0</volume><issue>7-8</issue><fpage>50</fpage><lpage>57</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Лобатый А.А., Бумай А.Ю., Цзюнь Д., 2019</copyright-statement><copyright-year>2019</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Лобатый А.А., Бумай А.Ю., Цзюнь Д.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Lobaty A.A., Bumai A.Y., Jun D.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/2426">https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/2426</self-uri><abstract><p>Цель проведения исследований, результаты которых представлены в статье, заключается в аналитическом синтезе закона управления для беспилотного летательного аппарата в случае, когда происходит наведение его по траектории, которая задана опорными точками пространства в инерциальной системе отсчета. Проводится анализ существующих различных подходов к формированию заданной траектории полета беспилотного летательного аппарата, основанных на различной математической постановке задачи. Для достижения поставленной цели траектория полета рассматривается состоящей из отдельных интервалов, на каждом из которых решается задача оптимизации управления. Обоснован критерий оптимизации в общем виде и представление его в форме минимизируемого квадратичного функционала качества, удобного для аналитического синтеза управления. В качестве составляющих функционала рассматриваются параметры отклонения траектории полета летательного аппарата от заданных точек пространства, а также прогнозируемые параметры вектора скорости и управляющее нормальное ускорение. При этом в каждой заданной точке пространства учитывается направление траектории на последующую точку, что обеспечивает оптимальную кривизну траектории при заданной скорости полета летательного аппарата. В результате аналитического синтеза получены математические зависимости для определения управляющего ускорения, которые позволяют на борту беспилотного летательного аппарата получить заданный оптимальный закон управления, обеспечивающий в конечном итоге минимальные затраты энергии. Обоснованность предложенных теоретических положений подтверждается наглядным примером, в котором для упрощенной математической постановки задачи путем компьютерного моделирования рассчитаны оптимальные законы изменения управляющего ускорения и параметры траектории беспилотного летательного аппарата.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The purpose of the scientific research, results are determinated in the article, is to analytically synthesize the control law of an unmanned aerial vehicle while guiding one along the trajectory that specified by the reference points of space in an inertial coordinate system. The analysis of various existing approaches of the formation of a given flight path of an unmanned aerial vehicle based on various mathematical formulations of the problem is carried out. To achieve the goal, the flight path is considered as separate intervals, where the control optimization problem is solved. The optimization criterion in general form is substantiated and its presentation in the form of a minimized quadratic quality functional is convenient for analytical control synthesis. As components of the functional, the parameters of the deviation of the flight path of the aircraft from the specified points of space are considered, as well as the predicted parameters of the velocity vector and the control normal acceleration. Moreover, at each specified point in space, the direction of the trajectory to the subsequent point is taken into account, that ensures optimal curvature of the trajectory by specified flight speed of the unmanned aerial vehicle. As a result of analytical synthesis, mathematical dependences are obtained to determine control acceleration, which allow us to get a specified optimal control law on board an unmanned aerial vehicle, which ultimately ensures minimum energy consumption. The validity of the proposed theoretical provisions is confirmed by a clear example, where for a simplified mathematical problem statement the optimal laws of change in control acceleration and the trajectory parameters of an unmanned aerial vehicle are calculated by computer simulation.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>беспилотный летательный аппарат</kwd><kwd>траектория полета</kwd><kwd>минимизируемый функционал</kwd><kwd>управление</kwd><kwd>интервал оптимизации</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>unmanned aerial vehicle</kwd><kwd>flight trajectory</kwd><kwd>minimized functional</kwd><kwd>control</kwd><kwd>optimization interval</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Лобатый, А.А., Икуас Ю.Ф. Оптимальное программное управление беспилотным летательным аппаратом. Наука и техника. 2012;3:17-20.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lobaty A.A., Ikuas Y.F. [Optimal unmanned aerial vehicle control]. Nauka i tekhnika=Science and Technology. 2012;3:17-20 (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Красильщиков М.Н., Серябряков Г.Г. Современные информационные технологии в задачах навигации и наведения беспилотных маневренных летательных аппаратов. Москва: Физматлит; 2009.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Krasilshchikova M.N., Serebryakova G.G. [Modern information technologies in the problems of navigation and guidance of unmanned maneuverable aircraft]. Moskva: Fizmatlit; 2009. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Моисеев В.С. Прикладная теория управления беспилотными летательными аппаратами. Казань: ГБУ РЦМКО; 2013.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Moiseev, V.S. [Applied control theory of unmanned aerial vehicles]. Kazan: GBU RCMKO; 2013. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Пупков К.А., Егупов Н.Д. Методы классической и современной теории автоматического управления. Москва: МГТУ им. Н.Э. Баумана; 2004.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Pupkova K.A., Egupova N.D. [Methods of the classical and modern theory of automatic control]. Moskva: MGTU im. N.E. Baumana; 2004. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Брайсон А.,Хо Ю. Прикладная теория оптимального управления. Москва: Мир; 1972.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Brajson A., Ho Y. [Applied optimal control theory]. Moskva: Mir; 1972. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Лобатый А.А., Аль-Машхадани М.А. Интервально-оптимальное программное управление летательным аппаратом. Вестник БНТУ. 2014;1:25-29.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lobaty A.A., Al-Mashkhadani M.A. [Interval optimal software control of the aircraft]. Vestnik BNTU= Vestnik BNTU. 2014;1:25-29. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">He S., Shin H.-S., Tsourdos A. Trajectory optimization for target localization with bearing-only measurement. IEEE Transactions on Robotics. 2019;35:635-668. DOI: https://doi.org/10.1109/TRO.2019.2896436.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">He S., Shin H.-S., Tsourdos A. Trajectory optimization for target localization with bearing-only measurement. IEEE Transactions on Robotics. 2019;35:635-668. DOI: https://doi.org/10.1109/TRO.2019.2896436.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">He S., Shin H.-S., Tsourdos A. Trajectory optimization for multitarget tracking using joint probabilistic data association filter. Journal of Guidance, Control and Dynamics. 2019;01:01-09 DOI: https://doi.org/10.2514/1.G004249.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">He S., Shin H.-S., Tsourdos A. Trajectory optimization for multitarget tracking using joint probabilistic data association filter. Journal of Guidance, Control and Dynamics. 2019;01:01-09. DOI: https://doi.org/10.2514/1.G004249.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
