RU2405716C2 - System and process for automatic control of bearing wing aerodynamic surfaces flight - Google Patents

System and process for automatic control of bearing wing aerodynamic surfaces flight Download PDF

Info

Publication number
RU2405716C2
RU2405716C2 RU2008148585/11A RU2008148585A RU2405716C2 RU 2405716 C2 RU2405716 C2 RU 2405716C2 RU 2008148585/11 A RU2008148585/11 A RU 2008148585/11A RU 2008148585 A RU2008148585 A RU 2008148585A RU 2405716 C2 RU2405716 C2 RU 2405716C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wing
aerodynamic surface
information
flight
aerodynamic
Prior art date
Application number
RU2008148585/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008148585A (en
Inventor
Ипполито МАССИМО (IT)
Ипполито Массимо
Original Assignee
Кайт Джен Ресерч С.Р.Л.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Кайт Джен Ресерч С.Р.Л. filed Critical Кайт Джен Ресерч С.Р.Л.
Priority to RU2008148585/11A priority Critical patent/RU2405716C2/en
Publication of RU2008148585A publication Critical patent/RU2008148585A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2405716C2 publication Critical patent/RU2405716C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: invention relates to aircraft engineering. Proposed system 1 comprises appliances 3, 5 for onboard and ground detection, appliance 7 to process first 3a and second 5a pieces of data and convert said data in mechanical drive to make aerodynamic surface 2 of bearing wheel move along the trajectory, and system to transmit first pieces of said data into data processing and control appliance 7. Step-by-step control over bearing wheel aerodynamic flight is carried out with the help of system 1.
EFFECT: possibility to control wing aerodynamic surfaces flight in rotary system.
36 cl, 8 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к системе и процессу автоматического управления полетом аэродинамических поверхностей силового крыла, в частности для оптимизации генерирования электроэнергии посредством полета аэродинамических поверхностей силового крыла, подключенных к системе "карусельного" типа.The present invention relates to a system and a process for automatically controlling the flight of aerodynamic surfaces of a power wing, in particular for optimizing the generation of electricity by flying aerodynamic surfaces of a power wing connected to a carousel-type system.

Как известно, имеется обширная литература и значительное число технических решений, связанных с автоматическим управлением в полете автономных воздушных судов (UAV). Как известно, возможность того, что человек управляет полетом аэродинамической поверхности крыла, такого как, к примеру, воздушный змей, главным образом появляется из оценки за счет видения положения и ориентации аэродинамической поверхности крыла в пространстве, что предоставляет набор данных восприятия, которые обеспечивают возможность корректирования маневра тросов тяги. Автоматизация маневра аэродинамических поверхностей крыла неизбежно проходит посредством точного воспроизведения этой человеческой чувствительности.As you know, there is an extensive literature and a significant number of technical solutions related to automatic control in flight of autonomous aircraft (UAV). As you know, the possibility that a person controls the flight of the aerodynamic surface of a wing, such as, for example, a kite, mainly arises from the assessment by seeing the position and orientation of the aerodynamic surface of the wing in space, which provides a set of perception data that provide the possibility of correction maneuver of traction cables. Automation of the maneuver of the aerodynamic surfaces of the wing inevitably takes place through the exact reproduction of this human sensitivity.

Тем не менее, справочные материалы и литература, относящаяся к данному уровню техники, не показывают решений или исследований, которые обращены на автоматическое управление полетом аэродинамических поверхностей силового крыла, в частности, реализованных как "силовой воздушный змей". Фактически предполагается, что проблемы этого надлежащего управления являются множественными и сложными, так, что требуют наиболее подходящего применения самых передовых методологий и алгоритмов управления. Полет аэродинамической поверхности силового крыла и его моделирование, фактически, обращено на использование нелинейных систем со многими переменными, при этом спецификации функций управления должны анализироваться с использованием надлежащих требований по надежности относительно параметрических изменений и динамики, которая не может моделироваться с достаточной точностью. В зависимости от таких характеристик система управления также может обеспечивать функциональность точного определения управления, спроектированную на виртуальном прототипе с использованием экспериментальных измерений реальной системы при ее реализации. Проблемы, сформулированные для управления реальными системами посредством аппроксимации математических моделей системы, используемых для проектирования системы управления, всегда принимались во внимание исследователями в данной области техники исходя из главных трудов Найквиста и Боде. Тем не менее, только начиная с 70-80-х годов появилось соответствующее развитие результатов, позволяющее систематически и количественно обращаться к эффекту неопределенности моделей, используемых для анализа и синтеза систем управления, что привело к обширному развитию области робастного управления. Поскольку эти методологии могут быть использованы для разрешения значительной части действительных проблем, необходимо, чтобы такие характеристики получались посредством надлежащих способов идентификации, которые оперируют измерениями, выполняемыми в реальной системе, которая должна управляться, называемых в ссылочной литературе робастной идентификацией, ориентированной на управление идентификацией или идентификацией по принадлежности множеству. Эти аспекты были преимущественно рассмотрены в следующих работах:However, reference materials and literature related to this prior art do not show solutions or studies that are aimed at automatically controlling the flight of aerodynamic surfaces of a power wing, in particular, implemented as a “power kite”. In fact, it is assumed that the problems of this proper management are multiple and complex, so that they require the most appropriate application of the most advanced management methodologies and algorithms. The flight of the aerodynamic surface of the power wing and its modeling, in fact, is directed to the use of non-linear systems with many variables, while the specifications of the control functions should be analyzed using the appropriate reliability requirements for parametric changes and dynamics, which cannot be modeled with sufficient accuracy. Depending on these characteristics, the control system can also provide the exact control definition functionality designed on a virtual prototype using experimental measurements of a real system during its implementation. Problems formulated to control real systems by approximating mathematical models of the system used to design a control system have always been taken into account by researchers in the field of technology based on the main works of Nyquist and Bode. Nevertheless, only from the 70s-80s did the corresponding development of the results appear, allowing one to systematically and quantitatively address the effect of the uncertainty of the models used for the analysis and synthesis of control systems, which led to the extensive development of the field of robust control. Since these methodologies can be used to solve a significant part of real problems, it is necessary that such characteristics be obtained through appropriate identification methods that operate with measurements performed in a real system that must be controlled, called robust identification in the reference literature, oriented on identification or identification management by belonging to many. These aspects were mainly considered in the following works:

Horowitz, "Synthesis of Feedback Control Systems", Academic Press, 1963;Horowitz, "Synthesis of Feedback Control Systems", Academic Press, 1963;

Menga G., Milanese M., Negro A., "Min-max quadratic cost control of systems described by approximate models", IEEE Trans. Aut. Contr, 1976;Menga G., Milanese M., Negro A., "Min-max quadratic cost control of systems described by approximate models", IEEE Trans. Aut. Contr, 1976;

J.C. Doyle, "Guaranteed margins for LQG regulators", IEEE Trans. Aut. Contr, 1978;J.C. Doyle, "Guaranteed margins for LQG regulators", IEEE Trans. Aut. Contr, 1978;

V.L. Kharitonov, "Asymptotic stability of an equilibrium position of a family of systems of linear differential equations", Differential Equations, 1979;V.L. Kharitonov, "Asymptotic stability of an equilibrium position of a family of systems of linear differential equations", Differential Equations, 1979;

G. Zames, "Feedback and optimal sensitivity", IEEE Trans. Aut. Contr, 1981-1982;G. Zames, "Feedback and optimal sensitivity", IEEE Trans. Aut. Contr, 1981-1982;

H. Kimura, "Robust stabilizability for a class of transfer functions", IEEE Trans. Aut. Contr, 1984;H. Kimura, "Robust stabilizability for a class of transfer functions", IEEE Trans. Aut. Contr, 1984;

J.C. Doyle, K. Glover, P.P. Khargonekar, B.A. Francis, "State space solution to standard H-2 and H-inf control problems", IEEE Trans. Aut. Contr, 1989;J.C. Doyle, K. Glover, P.P. Khargonekar, B.A. Francis, "State space solution to standard H-2 and H-inf control problems", IEEE Trans. Aut. Contr, 1989;

S.P. Bhattacharyya, H. Chapellat, L.H. Keel, "Robust Control: The Parametric Approach", Prentice Hall, 1995;S.P. Bhattacharyya, H. Chapellat, L.H. Keel, "Robust Control: The Parametric Approach", Prentice Hall, 1995;

K. Zhou, J. C. Doyle, K. Glover, "Robust and Optimal Control", Prentice Hall, 1996;K. Zhou, J. C. Doyle, K. Glover, "Robust and Optimal Control", Prentice Hall, 1996;

M. Milanese, R. Tempo, A. Vicino (Eds), "Robustness in Identification and Control", Plenum, London, 1989;M. Milanese, R. Tempo, A. Vicino (Eds), "Robustness in Identification and Control", Plenum, London, 1989;

IEEE Trans, on Aut. Contr., "Special Issue on System Identification for Robust Control Design", 1992;IEEE Trans, on Aut. Contr., "Special Issue on System Identification for Robust Control Design", 1992;

A.B. Kurzhanski, V.M. Veliov (Eds), "Modeling Techniques for Uncertain Systems", Birkhauser, 1994;A.B. Kurzhanski, V.M. Veliov (Eds), "Modeling Techniques for Uncertain Systems", Birkhauser, 1994;

B. Ninness and G. C. Goodwin, "Estimation of model quality", Automatica, 1995;B. Ninness and G. C. Goodwin, "Estimation of model quality", Automatica, 1995;

M. Milanese, J. Norton, H. Piet-Lahanier, E. Walter (Eds), "Bounding Approaches to System Identification", Plenum Press, 1996;M. Milanese, J. Norton, H. Piet-Lahanier, E. Walter (Eds), "Bounding Approaches to System Identification", Plenum Press, 1996;

J. R. Partington, "Interpolation, Identification, and Sampling", Clarendon Press, 1997;J. R. Partington, "Interpolation, Identification, and Sampling", Clarendon Press, 1997;

H. Kimura, M. Milanese (Org.), Invited Session "Model Set Theory in Identification and Control", 38th IEEE CDC, Phoenix, 1999;H. Kimura, M. Milanese (Org.), Invited Session "Model Set Theory in Identification and Control", 38th IEEE CDC, Phoenix, 1999;

J. Chen, G. Gu, "Control-oriented system identification: an H-infinity approach", John Wiley, 2000;J. Chen, G. Gu, "Control-oriented system identification: an H-infinity approach", John Wiley, 2000;

Int. J. of Robust and Nonlinear Control, Special Issue on "Robust control from data", M. Milanese, M. Taragna Eds., 2004.Int. J. of Robust and Nonlinear Control, Special Issue on "Robust control from data", M. Milanese, M. Taragna Eds., 2004.

В дополнение к вышеупомянутым статьям и книгам, вклады на международном уровне в развитие инновационных методик и алгоритмов по робастной идентификации и тематики управления задокументированы в дополнительной международной литературе; в частности, способы идентификации аппроксимируемых моделей сложных линейных и нелинейных систем рассмотрены в:In addition to the above articles and books, contributions at the international level to the development of innovative techniques and algorithms for robust identification and management topics are documented in additional international literature; in particular, methods for identifying approximable models of complex linear and nonlinear systems are considered in:

M. Milanese, G. Belforte: "Estimation theory and uncertainty intervals evaluation in presence of unknown but bounded errors: linear families of model and estimators", IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 27, n. 2, April 1982;M. Milanese, G. Belforte: "Estimation theory and uncertainty intervals evaluation in presence of unknown but bounded errors: linear families of model and estimators", IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 27, n. April 2, 1982;

M. Milanese, R. Tempo: "Optimal Algorithms Theory for robust estimation and prediction", IEEE Trans. AC, August 1985;M. Milanese, R. Tempo: "Optimal Algorithms Theory for robust estimation and prediction", IEEE Trans. AC, August 1985;

B.Z. Kacewicz, M. Milanese, A. Vicino: "Conditionally optimal algorithms and estimation of reduced order models" Invited paper 2nd Int. Symposium on Optimal Algorithms, New York, 1987. Also Journal of Complexity ol. 4, pp. 73-85, 1988;B.Z. Kacewicz, M. Milanese, A. Vicino: "Conditionally optimal algorithms and estimation of reduced order models" Invited paper 2nd Int. Symposium on Optimal Algorithms, New York, 1987. Also Journal of Complexity ol. 4, pp. 73-85, 1988;

M. Milanese, A. Vicino, "Optimal estimation theory for dynamic systems with set membership uncertainty: an overview", Automatica, vol. 27, 997-1009, 1991;M. Milanese, A. Vicino, "Optimal estimation theory for dynamic systems with set membership uncertainty: an overview", Automatica, vol. 27, 997-1009, 1991;

L. Giarre, B. Z. Kacewicz, M. Milanese, "Model quality evaluation in set membership identification", Automatica, vol. 33, no. 6, pp. 1133-1139, 1997;L. Giarre, B. Z. Kacewicz, M. Milanese, "Model quality evaluation in set membership identification", Automatica, vol. 33, no. 6, pp. 1133-1139, 1997;

M. Milanese, M. Taragna, "Optimality, approximation, and complexity in Set Membership H-inf identification", IEEE Transactions on Automatic Control, vol. AC-47(10), pp. 1682-1690,2002;M. Milanese, M. Taragna, "Optimality, approximation, and complexity in Set Membership H-inf identification", IEEE Transactions on Automatic Control, vol. AC-47 (10), pp. 1682-1690,2002;

M. Milanese, C. Novara, "Set Membership Identification of Nonlinear Systems", Automatica, Vol. 40/6, pp. 957-975, 2004;M. Milanese, C. Novara, "Set Membership Identification of Nonlinear Systems", Automatica, Vol. 40/6, pp. 957-975, 2004;

K. Hsu, M. Claassen, C. Novara, P. Khargonekar, M. Milanese, K. Poolla, "Non-Parametric Identification of Static Nonlinearities in a General Interconnected System", International Federation Automatic Control World Conference, Prague, 2005.K. Hsu, M. Claassen, C. Novara, P. Khargonekar, M. Milanese, K. Poolla, "Non-Parametric Identification of Static Nonlinearities in a General Interconnected System", International Federation Automatic Control World Conference, Prague, 2005.

Робастное управление, начинающееся с экспериментальных данных, рассмотрено в:Robust control starting with experimental data is reviewed in:

M. Milanese, G. Fiorio, S. Malan, "Robust performances control design for a high accuracy calibration device", Automatica, Special Issue on Robust Control, vol. 29, pp. 147-156, 1993;M. Milanese, G. Fiorio, S. Malan, "Robust performances control design for a high accuracy calibration device", Automatica, Special Issue on Robust Control, vol. 29, pp. 147-156, 1993;

S. Malan, M. Milanese, D. Regruto and M. Taragna, "Robust control from data via uncertainty model sets identification", International Journal of Robust and Nonlinear Control, Special Issue on "Robust control from data", 2004.S. Malan, M. Milanese, D. Regruto and M. Taragna, "Robust control from data via uncertainty model sets identification", International Journal of Robust and Nonlinear Control, Special Issue on "Robust control from data", 2004.

Робастное управление в случаях, когда присутствуют насыщения с методиками предотвращения скручивания рассмотрено в:Robust control in cases where there are saturations with twisting prevention techniques considered in:

M. Canale, M. Milanese, "Robust design of predictive controllers in presence of unmodeled dynamics", European Journal of Control, vol. 9, no. 5, 2003;M. Canale, M. Milanese, "Robust design of predictive controllers in presence of unmodeled dynamics", European Journal of Control, vol. 9, no. 5, 2003;

M. Canale, M. Milanese, Z. Ahmad, E. Matta, "An Improved Semi-Active Suspension Control Strategy Using Predictive Techniques", Proc. IEEE International Conference on Information & Communication Technologies, Damasco, 2004; and their applications to different application sectors are dealt with by:M. Canale, M. Milanese, Z. Ahmad, E. Matta, "An Improved Semi-Active Suspension Control Strategy Using Predictive Techniques", Proc. IEEE International Conference on Information & Communication Technologies, Damasco, 2004; and their applications to different application sectors are dealt with by:

M. Milanese, C. Novara, P. Gabrielli, L. Tenneriello, "Experimental Modelling of vertical dynamics of vehicles with controlled suspensions", SAE World Congress, Detroit, Michigan, 2004;M. Milanese, C. Novara, P. Gabrielli, L. Tenneriello, "Experimental Modeling of vertical dynamics of vehicles with controlled suspensions", SAE World Congress, Detroit, Michigan, 2004;

M. Milanese, C. Novara, "Set Membership Prediction of River Flow", Systems and Control Letters, Vol. 53/1, pp. 31-39, 2004;M. Milanese, C. Novara, "Set Membership Prediction of River Flow", Systems and Control Letters, Vol. 53/1, pp. 31-39, 2004;

A. Chiesa, "Tecniche di controllo Fault Tolerant per velivoli senza pilota (UAV)" Graduating Paper, responsible M. Milanese, Politecnico di Torino, 2004;A. Chiesa, "Tecniche di controllo Fault Tolerant per velivoli senza pilota (UAV)" Graduating Paper, responsible M. Milanese, Politecnico di Torino, 2004;

M. Milanese, C. Novara, L. Pivano, "Structured SM identification of vehicles vertical dynamics", Mathematical and Computer Modelling of Dynamical Systems (Special Issue), 2005.M. Milanese, C. Novara, L. Pivano, "Structured SM identification of vehicles vertical dynamics", Mathematical and Computer Modeling of Dynamical Systems (Special Issue), 2005.

Тем не менее, из того, что заявлялось выше, неизвестны системы и/или процессы для автоматического управления полетом аэродинамических поверхностей силового крыла, которые работают прогнозируемо, а именно в зависимости от наблюдения и предвидения будущих условий полета самих аэродинамических поверхностей крыла, и которые позволяют учитывать критические ситуации и ошибки, обусловленные прогнозированием.However, from what was stated above, unknown systems and / or processes for automatically controlling the flight of aerodynamic surfaces of the power wing, which work predictably, namely, depending on the observation and prediction of future flight conditions of the aerodynamic surfaces of the wing themselves, and which allow taking into account critical situations and forecasting errors.

Патентная заявка (Италия) номер TO2003A000945 и Патентная заявка (Европа) EP 04028646.0, которая притязает на приоритет заявителя, раскрывают систему для преобразования кинетической энергии ветровых потоков в электрическую энергию посредством прогнозируемого и адаптивного управления полетом аэродинамических поверхностей силового крыла, подключенных к системе "карусельного" типа. В такой системе должно быть желательным использование системы и процесса для автоматического управления полетом используемых аэродинамических поверхностей силового крыла, которые предоставляют возможность приведения в движение в реальном времени самих аэродинамических поверхностей крыла согласно режимам, описанным в вышеупомянутых заявках. Тем не менее, в предшествующем уровне техники не известны системы, которые предоставляют возможность управления полетом аэродинамических поверхностей крыла, эффективно используемых в системе "карусельного" типа.Patent application (Italy) number TO2003A000945 and Patent application (Europe) EP 04028646.0, which claims the priority of the applicant, disclose a system for converting the kinetic energy of wind flows into electrical energy through predictive and adaptive flight control of the aerodynamic surfaces of the power wing connected to the carousel system type. In such a system, it should be desirable to use a system and process for automatically controlling the flight of the used aerodynamic surfaces of the power wing, which provide the ability to set in motion real-time aerodynamic surfaces of the wing according to the modes described in the aforementioned applications. However, in the prior art systems are not known that provide the ability to control the flight of the aerodynamic surfaces of the wing, effectively used in a system of "carousel" type.

Следовательно, цель настоящего изобретения заключается в разрешении проблем предшествующего уровня техники посредством предоставления системы и процесса автоматического управления полетом аэродинамических поверхностей силового крыла в прогнозируемом режиме согласно "предпочтительной стратегии управления" на основе наблюдения и предвидения будущих условий полета аэродинамических поверхностей крыла с учетом критических ситуаций и ошибок, обусловленных прогнозированием, позволяющей избегать локальных максимумов, колебаний и нестабильностей управления.Therefore, the aim of the present invention is to solve the problems of the prior art by providing a system and a process for automatically controlling the flight of aerodynamic surfaces of a power wing in a predictable mode according to a “preferred control strategy” based on observing and predicting future flight conditions of the aerodynamic surfaces of the wing, taking into account critical situations and errors due to forecasting, allowing to avoid local maxima, fluctuations and abilnostey management.

Другая цель настоящего изобретения заключается в предоставлении системы и процесса автоматического управления полетом аэродинамических поверхностей силового крыла, используемых в системе "карусельного" типа, описанной в Патентной заявке (Италия) номер TO2003A000945 и Патентной заявке (Европа) номер EP 04028646.0.Another objective of the present invention is to provide a system and a process for automatically controlling the flight of aerodynamic surfaces of a power wing used in the carousel type system described in Patent Application (Italy) No. TO2003A000945 and Patent Application (Europe) No. EP 04028646.0.

Вышеуказанные и другие цели и преимущества настоящего изобретения, очевидные из последующего описания, достигаются с помощью системы автоматического управления полетом аэродинамических поверхностей силового крыла по п. 1 формулы изобретения.The above and other objectives and advantages of the present invention, obvious from the following description, are achieved using the automatic flight control system of the aerodynamic surfaces of the power wing according to claim 1.

Более того, вышеуказанные и другие цели и преимущества настоящего изобретения достигаются с помощью процесса автоматического управления полетом аэродинамических поверхностей силового крыла по п. 27 формулы изобретения.Moreover, the above and other objectives and advantages of the present invention are achieved using the automatic flight control process of the aerodynamic surfaces of the power wing according to claim 27.

Предпочтительные варианты осуществления и нетривиальные варианты настоящего изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.Preferred embodiments and non-trivial variants of the present invention are the subject of the dependent claims.

Настоящее изобретение должно быть лучше описано посредством некоторых его предпочтительных вариантов осуществления, предоставляемых в качестве неограничивающего примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:The present invention should be better described by means of some of its preferred embodiments provided by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawings, in which:

фиг.1 - это блок-схема, иллюстрирующая основные компоненты системы автоматического управления полетом аэродинамических поверхностей силового крыла согласно настоящему изобретению;figure 1 is a block diagram illustrating the main components of the automatic flight control system of the aerodynamic surfaces of the power wing according to the present invention;

фиг.2a - это схема, показывающая эталонную систему, связанную с аэродинамической поверхностью силового крыла, ограниченную известной системой "карусельного" типа;figa is a diagram showing a reference system associated with the aerodynamic surface of the power wing, limited to the known system of "roundabout" type;

фиг.2b - это график, показывающий векторное разложение вектора, показывающего ускорение силы тяжести;fig.2b is a graph showing a vector decomposition of a vector showing the acceleration of gravity;

фиг.3 - это схема, показывающая область аэронавигации аэродинамической поверхности силового крыла относительно направления и ориентации ветрового потока;figure 3 is a diagram showing the aeronautical region of the aerodynamic surface of the power wing relative to the direction and orientation of the wind flow;

фиг.4a - это схема, показывающая трехмерную полетную цель аэродинамической поверхности силового крыла в соответствии с процессом согласно настоящему изобретению;figa is a diagram showing a three-dimensional flight target of the aerodynamic surface of the power wing in accordance with the process according to the present invention;

фиг.4b показывает вид сверху схемы по фиг.4a;fig.4b shows a top view of the circuit of figa;

фиг.5 показывает схему по фиг.4, снабженную определенными параметрами процесса согласно настоящему изобретению; иfigure 5 shows the diagram of figure 4, equipped with certain process parameters according to the present invention; and

фиг.6 показывает вид сверху известной системы "карусельного" типа на некоторых этапах полета аэродинамической поверхности крыла, приводимой в движение посредством системы и/или процесса согласно настоящему изобретению.Fig.6 shows a top view of a known system of "roundabout" type at some stages of flight of the aerodynamic surface of the wing, driven by the system and / or process according to the present invention.

В нижеследующем описании система и процесс согласно настоящему изобретению описывается как предпочтительно применяемая, просто в качестве примера, к автоматическому управлению полетом аэродинамических поверхностей силового крыла, используемых согласно тому, что описано в Патентной заявке (Италия) номер TO2003A000945 и в Патентной заявке (Европа) номер EP 04028646.0. Следовательно, вследствие очевидных вопросов краткости, для подробного описания компонентов, которые упоминаются выше и являются общими с известной системой "карусельного" типа, ссылка должна быть сделана на вышеуказанные заявки. Тем не менее, полностью очевидно, что система и процесс согласно настоящему изобретению также могут быть использованы также для других применений, отличных от системы "карусельного типа", посредством выполнения модификаций, которые в любом случае находятся в пределах понимания специалистов в данной области техники.In the following description, the system and process according to the present invention is described as being preferably applied, simply by way of example, to the automatic flight control of aerodynamic surfaces of a power wing used according to what is described in Patent Application (Italy) No. TO2003A000945 and in Patent Application (Europe) No. EP 04028646.0. Therefore, due to obvious brevity issues, for a detailed description of the components that are mentioned above and are common with the well-known "carousel" type system, reference should be made to the above applications. However, it is completely obvious that the system and process according to the present invention can also be used for other applications other than the "carousel-type" system, by making modifications that are in any case within the understanding of those skilled in the art.

В таком контексте предполагается, что полет, по меньшей мере, одной аэродинамической поверхности силового крыла управляется посредством приводного блока, оснащенного попеременно приводимыми в движение мотором лебедками, с которыми соединена сама аэродинамическая поверхность посредством двух соответствующих приводных тросов, как описано в TO2003A000945 и EP 04028646.0.In this context, it is assumed that the flight of at least one aerodynamic surface of the power wing is controlled by a drive unit equipped with winchs alternately driven by a motor, to which the aerodynamic surface is connected via two corresponding drive cables, as described in TO2003A000945 and EP 04028646.0.

Со ссылкой на фиг.1a можно отметить, что система 1 автоматического управления полетом, по меньшей мере, одной аэродинамической поверхности 2 силового крыла согласно настоящему изобретению содержит:With reference to figa, it can be noted that the automatic flight control system 1 of at least one aerodynamic surface 2 of the power wing according to the present invention contains:

- первое средство 3 обнаружения на борту аэродинамической поверхности 2 силового крыла, выполненное с возможностью обнаруживать первые порции информации 3a, относящиеся, по меньшей мере, к одному положению и одной ориентации в пространстве самой аэродинамической поверхности и трехмерным ускорениям, которым она подвергается;- the first means of detection 3 on board the aerodynamic surface 2 of the power wing, configured to detect the first pieces of information 3a related to at least one position and one orientation in the space of the aerodynamic surface itself and the three-dimensional accelerations to which it is subjected;

- второе средство 5 обнаружения на земле, выполненное с возможностью обнаруживать вторые порции информации 5a, относящиеся, по меньшей мере, к одной величине натяжения приводных тросов аэродинамической поверхности 2 крыла и к положению противовеса приводного блока 9;- second ground detecting means 5, configured to detect second pieces of information 5a related to at least one tension value of the drive cables of the wing aerodynamic surface 2 and to the position of the counterweight of the drive unit 9;

- средство 7 обработки и управления первыми 3a и вторыми 5a порциями информации, выполненные с возможностью преобразовывать содержимое этих порций информации в механический привод, оперирующий лебедками приводного блока 9, чтобы приводить в движение аэродинамическую поверхности 2 крыла по траектории полета, которая максимизирует эффект "подъема", создаваемый на аэродинамическую поверхность 2 крыла посредством ветрового потока, в который он погружен, и максимизирует величину кинетической энергии, вычитаемой из ветрового потока; фактически, можно продемонстрировать, что если аэродинамическая поверхность силового крыла свободна от сканирования фронта ветра в ветровом потоке в режиме "подъема", не только тяга, которую он может прилагать на приводные тросы (и как следствие, возможно, на рычаги "карусельной" системы), намного превышает тягу, прилагаемую посредством удержания аэродинамической поверхности крыла неподвижным в точке максимального ветрового сопротивления за счет использования эффекта "увлечения", но и область, в которой аэродинамические поверхности крыла имеют тормозящий эффект на вращение возможной "карусельной" системы, полностью исключается; в частности, средство 7 обработки и управления содержит геометрический мотор 7a, выполненный с возможностью обрабатывать эти первые порции информации 3a, чтобы возвращать информацию 7c о положении, ускорении и ориентации аэродинамической поверхности 2 крыла в блок 7b числового управления, по сути, традиционного типа, выполненный с возможностью оперировать 9a лебедками приводного блока 9 для управления силой тяги на приводных тросах; и- means 7 for processing and controlling the first 3a and second 5a pieces of information, made with the possibility of converting the contents of these pieces of information into a mechanical drive, operating with the winches of the drive unit 9, to drive the aerodynamic surface 2 of the wing along the flight path, which maximizes the effect of "lift" generated on the aerodynamic surface 2 of the wing by means of the wind flow into which it is immersed, and maximizes the magnitude of the kinetic energy subtracted from the wind flow; in fact, it can be demonstrated that if the aerodynamic surface of the power wing is free from scanning the wind front in the wind flow in the “lift” mode, not only the thrust that it can apply to the drive cables (and as a result, possibly to the levers of the “carousel” system) far exceeds the thrust applied by keeping the aerodynamic surface of the wing stationary at the point of maximum wind resistance due to the use of the drag effect, but also the area in which the aerodynamic surfaces of the wing and have a braking effect on the rotation of a possible "carousel" system is completely eliminated; in particular, the processing and control means 7 comprises a geometric motor 7a adapted to process these first pieces of information 3a in order to return information 7c about the position, acceleration and orientation of the aerodynamic surface 2 of the wing to the numerical control unit 7b, essentially of a traditional type, made with the ability to operate 9a with the winches of the drive unit 9 to control the traction force on the drive cables; and

- систему передачи первых порций информации 3a в средство 7 обработки и управления и, в частности, в геометрический мотор 7a.- a system for transmitting first portions of information 3a to the processing and control means 7 and, in particular, to the geometric motor 7a.

Более того, система 1 согласно настоящему изобретению может содержать привод с нестабильным рассеянием реализованный согласно теории робастного управления.Moreover, the system 1 according to the present invention may comprise an unstable dispersion drive realized according to the robust control theory.

Чтобы лучше понять режимы, в которых первые порции информации 3a непосредственно собираются посредством первого средства 3 обнаружения, то какие другие порции информации могут быть косвенно получены из первых порций информации 3a, и затем то, какие типы первого средства 3 обнаружения могут быть использованы в системе 1 согласно настоящему изобретению, должно быть полезным вкратце проанализировать геометрическую порцию информации, которая характеризует положение аэродинамической поверхности 2 крыла в пространстве. Следовательно, со ссылкой на фиг.2a можно отметить, что каждая аэродинамическая поверхность 2 крыла, которая выходит из-под рычага 20a системы 20 "карусельного" типа по заявкам TO2003A000945 и EP 04028646.0, описывает посредством двух приводных тросов 21, прижимающих его к земле, и воображаемой линии L, которая соединяет его концы, треугольник OAB, лежащий на плоскости в пространстве. Исследования в области аэродинамики вводят понятия крена, тангажа и отклонения от курса в общем положении в пространстве воздушного судна. В случае аэродинамической поверхности 2 крыла имеется ограничение, представленное посредством выпускной насадки приводных тросов 21, от рычага 20a, которое заставляет отказаться от классической терминологии (отклонение от курса, крен, тангаж). Рассмотрим далее идеальную базовую систему координат XYZref, общую с рычагом 20a системы 20, так что ускорение силы тяжести имеет компонент вдоль только одной оси Z. Давайте дополнительно рассматривать воображаемую линию, которая соединяет конец рычага 20a со средней точкой аэродинамической поверхности 2 крыла. Этот сегмент, указанный выше, описывает угол α с горизонтальной плоскостью XYref, и угол γ, который может находиться, начиная с оси Xref, посредством проецирования сегмента на горизонтальную плоскость XYref. Углы α и γ определяют положение аэродинамической поверхности 2 крыла в пространстве. Тем не менее, геометрическая порция информации является полной, только когда понятие ориентации также введено. Чтобы определить его, давайте снова рассматривать вышеописанный треугольник. Треугольник OAB лежит на плоскости, положение которой относительно наземной системы координат изменяется во времени в зависимости от полета аэродинамической поверхности 2 крыла. Термин ориентация аэродинамической поверхности 2 крыла, следовательно, определяет угол β, описываемый посредством плоскости, на которой лежат треугольник и горизонтальная плоскость Xyref, не считая углов α и γ. Хотя для того, чтобы логически определить положение и ориентацию аэродинамической поверхности 2 крыла в пространстве, может быть приспособлена искусственная наземная оптическая система видения, что может постоянно ухудшаться за счет возможного прохождения туч или отсутствия прозрачной атмосферы, причем эти проблемы ощущаются еще в большей степени, если система 1 используется совместно с системой 20 "карусельного" типа, отличающейся большими рабочими высотами полета аэродинамической поверхности 2 крыла.To better understand the modes in which the first pieces of information 3a are directly collected by the first means of detection 3, what other pieces of information can be indirectly obtained from the first pieces of information 3a, and then what types of the first means of detection 3 can be used in the system 1 according to the present invention, it should be useful to briefly analyze the geometric portion of information that characterizes the position of the aerodynamic surface 2 of the wing in space. Therefore, with reference to FIG. 2a, it can be noted that each wing aerodynamic surface 2 that extends from under the lever 20a of the carousel-type system 20 according to the applications TO2003A000945 and EP 04028646.0, describes by means of two drive cables 21 pressing it to the ground, and the imaginary line L that connects its ends, the triangle OAB, lying on a plane in space. Aerodynamics research introduces the concepts of roll, pitch, and course deviation in general position in the space of an aircraft. In the case of the aerodynamic surface 2 of the wing, there is a restriction, represented by the exhaust nozzle of the drive cables 21, from the lever 20a, which forces one to abandon the classical terminology (deviation from the course, roll, pitch). Next, consider the ideal base coordinate system XYZ ref common with the lever 20a of the system 20, so that the acceleration of gravity has a component along only one Z axis. Let us further consider an imaginary line that connects the end of the lever 20a to the midpoint of the wing aerodynamic surface 2. This segment, described above, describes the angle α with the horizontal plane XY ref , and the angle γ, which can be found starting from the axis X ref , by projecting the segment onto the horizontal plane XY ref . The angles α and γ determine the position of the aerodynamic surface 2 of the wing in space. However, the geometric portion of information is complete only when the concept of orientation is also introduced. To define it, let's look at the above triangle again. The triangle OAB lies on a plane whose position relative to the ground coordinate system varies with time depending on the flight of the aerodynamic surface 2 of the wing. The term orientation of the aerodynamic surface 2 of the wing, therefore, defines the angle β described by the plane on which the triangle and the horizontal plane Xy ref lie, not counting the angles α and γ. Although in order to logically determine the position and orientation of the aerodynamic surface 2 of the wing in space, an artificial ground-based optical vision system can be adapted, which can constantly deteriorate due to the possible passage of clouds or the absence of a transparent atmosphere, and these problems are felt even more if system 1 is used in conjunction with a carousel-type system 20, characterized by high flight altitudes of the wing aerodynamic surface 2.

Следовательно, предпочтительно для того, чтобы логически определить положение и ориентацию аэродинамической поверхности 2 крыла в пространстве и ускорения, которым она подвергается, первое средство 3 обнаружения содержит трехмерные акселерометры MEMS-типа в комбинации, по меньшей мере, с одним электронным компасом. Последнее может быть реализовано с помощью магнитометра феррозондового типа или другого типа, позволяющего предоставлять надежное решение, гораздо более точное, чем могло бы быть получено посредством искусственного просмотра даже в условиях идеальной видимости. В частности, аэродинамическая поверхность 2 крыла оснащена, по меньшей мере, одним магнитометром и, по меньшей мере, двумя трехмерными акселерометрами, размещенными на концах аэродинамической поверхности крыла, предпочтительно рядом с тем местом, где приводные тросы соединяются со стенками аэродинамической поверхности крыла. Акселерометры на борту аэродинамической поверхности крыла, следовательно, решают функции:Therefore, it is preferable in order to logically determine the position and orientation of the aerodynamic surface 2 of the wing in space and the accelerations to which it is subjected, the first detection means 3 comprises MEMS-type three-dimensional accelerometers in combination with at least one electronic compass. The latter can be implemented using a flux-gate magnetometer or another type, which allows to provide a reliable solution, much more accurate than could be obtained by artificial viewing even in conditions of perfect visibility. In particular, the aerodynamic surface 2 of the wing is equipped with at least one magnetometer and at least two three-dimensional accelerometers located at the ends of the aerodynamic surface of the wing, preferably near the place where the drive cables are connected to the walls of the aerodynamic surface of the wing. Accelerometers on board the aerodynamic surface of the wing, therefore, solve the functions:

- предоставления системы 1 с возможностью распознавания положения и ориентации аэродинамической поверхности крыла в пространстве;- providing a system 1 with the ability to recognize the position and orientation of the aerodynamic surface of the wing in space;

- обеспечения многомерными и мгновенными данными ускорения, полезными для корректной обратной связи контура управления процесса согласно настоящему изобретению, описанному ниже, реализованному посредством системы 1;- providing multidimensional and instantaneous acceleration data useful for the correct feedback of the process control loop according to the present invention described below, implemented by system 1;

- корректировки возможного ложного восприятия вектора силы тяжести, вызываемого посредством сильных аэродинамических ускорений.- Correction of a possible false perception of the gravity vector caused by strong aerodynamic accelerations.

Магнитометры выполняют обеспечение только одной из порций информации, которая не обязательно находится вблизи системы акселерометров, а именно вращения аэродинамической поверхности 2 крыла вокруг оси центра тяжести.Magnetometers provide only one of the pieces of information, which is not necessarily located near the accelerometer system, namely the rotation of the aerodynamic surface 2 of the wing around the axis of the center of gravity.

Акселерометры типа, используемого в системе 1, чувствительны к широкому спектру ускорений, которые имеют диапазон от статического ускорения, такого как ускорение силы тяжести, до явления с частотными характеристиками в несколько кГц.Accelerometers of the type used in system 1 are sensitive to a wide range of accelerations, which range from static acceleration, such as acceleration of gravity, to phenomena with frequency characteristics of several kHz.

Трехмерный акселерометр, очевидно, определяет собственную декартову систему координат XYZA, как показано на фиг.2b. Посредством отображения момента, в который эта система координат совпадает с идеальной декартовой системой координат XYZref, чувствительность к ускорению силы тяжести (статическому) позволяет де-факто отличать изменение ускорения вследствие только наклона акселерометра (который подразумевает изменение направления ZA относительно Zref) от изменения вследствие фактического смещения начала системы координат XYZA, определяемого как аэродинамическое ускорение, которое представляет полет аэродинамической поверхности крыла.The three-dimensional accelerometer, obviously, determines its own Cartesian coordinate system XYZ A , as shown in fig.2b. By displaying the moment at which this coordinate system coincides with the ideal Cartesian coordinate system XYZ ref , the sensitivity to gravity (static) acceleration allows you to de facto distinguish the change in acceleration due only to the inclination of the accelerometer (which implies a change in direction Z A relative to Z ref ) from the change due to the actual displacement of the origin of the coordinate system XYZ A , defined as aerodynamic acceleration, which represents the flight of the aerodynamic surface of the wing.

В общем, трехмерный акселерометр будет иметь случайное положение в пространстве. Вектор g, который описывает ускорение силы тяжести с постоянным модулем, направлением и знаком, следовательно, может быть разложен на три своих компонента вдоль версоров параллельно трем осям XA, YA, ZA. Очевидно, что положение вектора g силы тяжести в системе координат XYZA также может быть выражено в сферических координатах в зависимости от углов φ и θ и модуля g (9,8 м/с2) посредством следующего изменения координат:In general, a three-dimensional accelerometer will have a random position in space. The vector g , which describes the acceleration of gravity with a constant modulus, direction and sign, therefore, can be decomposed into its three components along the versors parallel to the three axes X A , Y A , Z A. Obviously, the position of the gravity vector g in the coordinate system XYZ A can also be expressed in spherical coordinates depending on the angles φ and θ and the module g (9.8 m / s 2 ) by the following change of coordinates:

XgA = g * cos φ * sin θX gA = g * cos φ * sin θ

YgA = g * sin φ * cos θY gA = g * sin φ * cos θ

ZgA = g * cos θZ gA = g * cos θ

из которого получается следующее:from which the following is obtained:

φ = atan2 (XgA, YgA)φ = atan 2 (X gA , Y gA )

θ = asin (XgA)θ = asin (X gA )

где atan2 - это функция арктангенса (x) с разрешением неопределенности(+/-)π/2.where atan 2 is the arc tangent function (x) with an uncertainty resolution of (+/-) π / 2.

Каждый акселерометр подвержен двум составляющим ускорения. Ускорение силы тяжести, описанное выше, векторно суммируется с аэродинамическим ускорением вследствие фактического движения аэродинамической поверхности крыла относительно фиксированной системы координат XYZref. Первое средство 3 обнаружения, следовательно, может быть выполнено с возможностью осуществления, со своей собственной интеллектуальностью на борту аэродинамической поверхности крыла, соответствующих алгоритмов, назначение которых состоит в различении ускорения силы тяжести от аэродинамического ускорения, передачи, с одной стороны, сферических координат, которые указывают разложение вектора силы тяжести относительно системы координат акселерометра (и, следовательно, наклон акселерометра относительно фиксированной системы координат), а с другой стороны, оценки аэродинамического ускорения в реальном времени. Измерение такого ускорения позволяет, во-первых, осуществлять методики управления в реальном времени, которые являются предпочтительными для быстрого управления полетом аэродинамических поверхностей крыла, как будет показано далее при описании процесса управления согласно настоящему изобретению. Это измерение дополнительно предоставляет возможность мгновенной корректировки требуемых углов φ и θ для оценки ориентации акселерометра, тогда как интеграция данных ускорения предоставляет возможность дополнительной оценки траектории полета аэродинамической поверхности крыла, де-факто завершая всю информацию, связанную с этим знанием.Each accelerometer is subject to two components of acceleration. The acceleration of gravity described above is vectorially summed with aerodynamic acceleration due to the actual movement of the aerodynamic surface of the wing relative to a fixed coordinate system XYZ ref . The first detection means 3, therefore, can be implemented with its own intelligence on board the aerodynamic surface of the wing, the corresponding algorithms, the purpose of which is to distinguish gravity from aerodynamic acceleration, transmitting, on the one hand, spherical coordinates that indicate decomposition of the gravity vector relative to the coordinate system of the accelerometer (and, therefore, the inclination of the accelerometer relative to a fixed coordinate system ), And on the other hand, the evaluation of the aerodynamic acceleration in real time. The measurement of such acceleration allows, firstly, to implement real-time control techniques that are preferred for quick control of the flight of the aerodynamic surfaces of the wing, as will be shown later in the description of the control process according to the present invention. This measurement additionally provides the ability to instantly adjust the required angles φ and θ to assess the orientation of the accelerometer, while the integration of acceleration data provides the opportunity to additionally assess the flight path of the aerodynamic wing surface, de facto completing all the information associated with this knowledge.

Необходимость обеспечения аэродинамической поверхности крыла, по меньшей мере, двумя акселерометрами проистекает из того факта, что это необходимо для того, чтобы отличать эти перемещения аэродинамической поверхности крыла, которые могут рассматриваться как вращения вокруг одного из его концов. В этом случае только один акселерометр, собранный, например, в центре аэродинамической поверхности крыла, должен воспринимать тангенциальную скорость, которая может быть аппроксимирована с помощью υt=ω•r, где ω - это скорость вращения соответствующего кругового движения, тогда как r представляет собой расстояние акселерометра от центра вращения (в этом случае половину ширины аэродинамической поверхности крыла). Такая скорость не описывает корректно движение аэродинамической поверхности крыла, свободный конец которого описывает круговую траекторию с двойной тангенциальной скоростью υt= ω•r и центростремительным ускорением, равным act2/r. Два акселерометра, размещающихся на аэродинамической поверхности крыла, следовательно, реализуют инерциальную платформу с шестью осями с высокой производительностью и высокой частотой отсечки, которая позволяет распознавать перемещения на шести осях и описывать положение и ориентацию самой аэродинамической поверхности крыла.The need to provide the wing aerodynamic surface with at least two accelerometers stems from the fact that it is necessary to distinguish these movements of the wing aerodynamic surface, which can be considered as rotations around one of its ends. In this case, only one accelerometer, collected, for example, in the center of the aerodynamic surface of the wing, must perceive the tangential velocity, which can be approximated using υ t = ω • r, where ω is the rotation speed of the corresponding circular motion, while r is the distance of the accelerometer from the center of rotation (in this case, half the width of the aerodynamic surface of the wing). Such a velocity does not correctly describe the movement of the aerodynamic surface of the wing, the free end of which describes a circular path with a double tangential velocity υ t = ω • r and centripetal acceleration equal to a c = υ t 2 / r. Two accelerometers located on the aerodynamic surface of the wing, therefore, implement an inertial platform with six axes with high performance and high cutoff frequency, which allows you to recognize movements on six axes and describe the position and orientation of the aerodynamic surface of the wing.

Повороты вокруг оси, которые не подразумевают изменений в направлении оси, которая параллельна Zref, тем не менее, могут восприниматься посредством этой конфигурации акселерометров только во взаимодействии. Следовательно, необходимо обеспечить аэродинамическую поверхность крыла, по меньшей мере, одним магнитометром для компенсации дрейфа вследствие двойной интеграции. Два акселерометра совместно с точкой выхода тросов 21 из рычага 20a описывают полностью известный треугольник, длина каждой стороны которого известна. Единственными неизвестными данными является угол, включенный между рычагом и парой тросов 21 (рассмотрим биссектрису острого угла, включенного между двумя тросами 21), спроецированный на горизонтальную плоскость XYref. Этот угол более удобно может быть оценен с земли посредством прямого его измерения на точке выхода тросов из рычага.Rotations around an axis that do not imply changes in the direction of the axis that is parallel to Z ref , however, can only be perceived by this configuration of accelerometers in interaction. Therefore, it is necessary to provide the aerodynamic surface of the wing with at least one magnetometer to compensate for drift due to double integration. Two accelerometers together with the exit point of the cables 21 from the lever 20a describe a fully known triangle, the length of each side of which is known. The only unknown data is the angle included between the lever and the pair of cables 21 (consider the bisector of the acute angle included between the two cables 21) projected onto the horizontal plane XY ref . This angle can be more conveniently estimated from the ground by measuring it directly at the point where the cables exit the lever.

Как упоминалось, второе средство 5 обнаружения выполнено с возможностью обнаруживать вторые порции информации 5a, относящиеся, по меньшей мере, к величине натяжения приводных тросов аэродинамической поверхности 2 крыла и положению, фактическому или имитированному посредством лебедок приводного блока 9, противовеса; в частности, функция противовеса потенциально или электрически поглощает и сохраняет избыточную энергию, которая может быть образована вследствие слишком сильного ветра, и возвращает ее на этапах, при которых аэродинамическая поверхность крыла находится в состоянии потери скорости относительно ветра. Второе средство 5 обнаружения, следовательно, может содержать "тензодатчики" для измерения отклонения приводных тросов и кодеры на лебедках приводного блока; эти кодеры, возможно, связанные с возвратно-поступательным мотором, также могут быть использованы для обнаружения длины приводного троса, отмотанной от лебедок, и затем расстояния от аэродинамической поверхности крыла до приводного блока и дифференциальной длины между двумя приводными тросами одной аэродинамической поверхности крыла. Более того, второе средство 5 обнаружения также может содержать бесконтактные датчики, выполненные с возможностью обнаруживать угол между приводными тросами на выходе насадки рычага "карусельной" системы.As mentioned, the second detection means 5 is configured to detect second pieces of information 5a related at least to the magnitude of the tension of the drive cables of the wing aerodynamic surface 2 and the position actually or imitated by the winches of the drive unit 9 of the counterweight; in particular, the counterweight function potentially or electrically absorbs and stores excess energy, which can be generated due to too strong wind, and returns it at the stages in which the aerodynamic surface of the wing is in a state of speed loss relative to the wind. The second detection means 5 may therefore comprise “strain gauges” for measuring the deflection of the drive cables and encoders on the winches of the drive unit; these encoders, possibly associated with a reciprocating motor, can also be used to detect the length of the drive cable unwound from the winches, and then the distance from the aerodynamic surface of the wing to the drive unit and the differential length between the two drive cables of the same aerodynamic surface of the wing. Moreover, the second detection means 5 may also comprise proximity sensors configured to detect the angle between the drive cables at the outlet of the nozzle of the lever of the carousel system.

Второе средство 5 обнаружения также может содержать оптическую или микроволновую наземную искусственную систему видения для положения аэродинамической поверхности крыла. Наземный оптический просмотр, по сравнению с микроволновым, имеет непренебрежимый недостаток зависимости от прохождения туч, которые скрывают аэродинамическую поверхность крыла из вида. Эффективная искусственная система видения, тем не менее, предоставляет важный вклад в отношении безопасности, снабжая необходимой информацией для того, чтобы избежать столкновений с вертолетами и небольшими воздушными судами в целом.The second detection means 5 may also include an optical or microwave ground-based artificial vision system for the position of the aerodynamic surface of the wing. Terrestrial optical viewing, in comparison with microwave viewing, has an enduring disadvantage of depending on the passage of clouds that hide the aerodynamic surface of the wing from view. An effective artificial vision system, however, provides an important contribution to safety, providing the necessary information in order to avoid collisions with helicopters and small aircraft in general.

Из первой 3a и второй 5a порций информации, соответственно измеренных посредством первого 3 и второго 5 средства обнаружения, положение аэродинамической поверхности крыла в пространстве в любом случае может быть получено, по меньшей мере, тремя различными способами:From the first 3a and second 5a pieces of information, respectively measured by means of the first 3 and second 5 means of detection, the position of the aerodynamic surface of the wing in space can in any case be obtained by at least three different methods:

a) обработка данных, поступающих от акселерометров и магнитометров через геометрический мотор; в частности, длина вектора положения аэродинамической поверхности крыла может быть получена через двойную интеграцию сигнала ускорения;a) processing data from accelerometers and magnetometers through a geometric motor; in particular, the length of the position vector of the aerodynamic surface of the wing can be obtained through double integration of the acceleration signal;

b) комбинирование данных, которые могут быть получены из кодеров лебедки при измерении углов между тросами и рычагом, которые могут быть получены на конце рычага; следует отметить, что из конца рычага могут быть оценены только углы, которые, в целом, формирует с помощью самого рычага пара приводных тросов;b) a combination of the data that can be obtained from the winch encoders when measuring the angles between the cables and the lever that can be obtained at the end of the lever; it should be noted that from the end of the lever only angles can be estimated, which, in general, are formed by the pair of drive cables using the lever itself;

c) использование искусственной системы видения: в этом случае, тем менее, к задержке на извлечение информации должна быть добавлена задержка, обусловленная сбором и составлением изображений.c) the use of an artificial vision system: in this case, however, a delay due to the collection and compilation of images should be added to the delay in extracting information.

Аналогично, ориентация аэродинамической поверхности крыла в пространстве может быть получена посредством обработки данных акселерометра и посредством искусственной системы видения.Similarly, the orientation of the aerodynamic surface of the wing in space can be obtained by processing the data of the accelerometer and by means of an artificial vision system.

Ускорение, вместо этого, обязательно должно получаться на борту аэродинамической поверхности крыла вследствие того факта, что задержка, вводимая посредством вычисления второй производной от положения, несовместима с методиками управления в реальном времени, которые являются предпочтительными для управления полетом аэродинамических поверхностей крыла. Это подразумевает, что интеллектуальность на борту аэродинамической поверхности крыла становится неотъемлемой частью системы 1 управления.The acceleration, instead, must necessarily be obtained on board the aerodynamic surface of the wing due to the fact that the delay introduced by calculating the second derivative of the position is incompatible with real-time control techniques that are preferred for controlling the flight of the aerodynamic surfaces of the wing. This implies that intelligence on board the aerodynamic surface of the wing becomes an integral part of the control system 1.

В альтернативном варианте осуществления также можно предусмотреть использование реологических полимеров в структуре аэродинамической поверхности крыла с целью реализации движущихся систем непосредственно на борту; в таком случае можно обеспечить то, что первое средство обнаружения содержит другие датчики, которые могут обеспечивать сигналы, извлекаемые посредством обратной связи из композитных материалов, чтобы способствовать или обнаруживать положение аэродинамической поверхности крыла в пространстве.In an alternative embodiment, it is also possible to provide for the use of rheological polymers in the structure of the aerodynamic surface of the wing in order to implement moving systems directly on board; in this case, it can be ensured that the first detection means comprises other sensors that can provide signals extracted by feedback from the composite materials to facilitate or detect the position of the aerodynamic surface of the wing in space.

Исходя из того, что описано выше, измерение положения и ориентации аэродинамической поверхности крыла, как результат, вероятно, будет излишним; в частности, оценка ускорения, исходя из информации непосредственного положения и ориентации, хотя не является эффективной в отношении избыточности в реальном времени, может способствовать формированию диагностической избыточности системы для оценки характеристик полета аэродинамической поверхности крыла.Based on what is described above, measuring the position and orientation of the aerodynamic surface of the wing, as a result, is likely to be unnecessary; in particular, the assessment of acceleration based on information of the immediate position and orientation, although it is not effective in relation to redundancy in real time, can contribute to the formation of diagnostic redundancy of the system to assess the flight characteristics of the aerodynamic surface of the wing.

В этом контексте особая значимость может быть отдана изобретаемым методологиям проектирования виртуальных датчиков, размещаемых совместно с первым и/или вторым средством обнаружения системы 1. Фактически, многие из количественных величин, измеряемых посредством датчиков первого и второго средства обнаружения, могут, в случае сбоя конкретного датчика, также быть оценены из измерений других датчиков посредством экспертов/фильтров Калмана, конструируемых согласно адекватной модели динамического поведения аэродинамических поверхностей крыла. Преимущества возможности осуществления требуемых уровней избыточности посредством использования виртуальных датчиков вместо некоторых реальных датчиков очевидно, в общем, в зависимости от стоимости физических датчиков и проблем в установке и обмене данными с системой управления. Эти преимущества особенно значимы для датчиков на борту аэродинамических поверхностей крыла, в которых преимущества добавляются в отношении веса и потребления энергии. В этом смысле могут быть интегрированы опыты, извлеченные из применения виртуальных датчиков в авиационной области, как описано в "Rilevazione, isolamento e recupero of the guasti of the sensori di assetto di aeromobili", Graduation Thesis, Responsibles: M. Milanese (Dip. Automatica e Informatica), S. Chiesa (Dip. Ingegneria Aerospaziale), M. Birindelli (Alenia), Politecnico di Torino, 2003 by E. Corigliano, и в автомобильной области, как описано в "Experimental results in vehicle sideslip angle estimation" SAE 2006, Detroit di M. Milanese, D. Regruto, e A. Fortina.In this context, particular relevance may be given to invented methodologies for designing virtual sensors shared with the first and / or second detection means of system 1. In fact, many of the quantitative quantities measured by the sensors of the first and second detection means may, in the event of a failure of a particular sensor can also be estimated from measurements of other sensors by means of experts / Kalman filters designed according to an adequate model of dynamic behavior of aerodynamic surfaces th wing. The advantages of being able to implement the required levels of redundancy through the use of virtual sensors instead of some real sensors are obvious, in general, depending on the cost of physical sensors and problems in installing and exchanging data with the control system. These advantages are especially significant for sensors on board aerodynamic wing surfaces, in which the benefits are added in terms of weight and energy consumption. In this sense, experiments derived from the use of virtual sensors in the aviation field can be integrated, as described in "Rilevazione, isolamento e recupero of the guasti of the sensori di assetto di aeromobili", Graduation Thesis, Responsibles: M. Milanese (Dip. Automatica e Informatica), S. Chiesa (Dip. Ingegneria Aerospaziale), M. Birindelli (Alenia), Politecnico di Torino, 2003 by E. Corigliano, and in the automotive field, as described in "Experimental results in vehicle sideslip angle measurement" SAE 2006 , Detroit di M. Milanese, D. Regruto, e A. Fortina.

Блок 7b числового управления, который приводит в движение аэродинамические поверхности крыла, требует надежной и получаемой в реальном времени информации ускорения и положения. В частности, трехмерные ускорения, которые описывают поведение, в трехмерном пространстве, аэродинамической поверхности крыла, обязательно должны получаться на борту самой аэродинамической поверхности крыла, т.е. на высоте.The numerical control unit 7b, which drives the aerodynamic surfaces of the wing, requires reliable and real-time acceleration and position information. In particular, three-dimensional accelerations that describe the behavior, in three-dimensional space, of the aerodynamic surface of a wing must necessarily be obtained on board the aerodynamic surface of the wing, i.e. on high.

Отсюда следует необходимость того, чтобы система передачи первых порций информации 3a между аэродинамической поверхностью крыла и средством 7 обработки и управления удовлетворяла строгим спецификациям в отношении производительности и поглощения энергии. Чтобы соответствовать этим требованиям и, предпочтительно исключая наиболее очевидное гальваническое соединение между аэродинамической поверхности крыла и средством 7 обработки и управления для того, чтобы не предоставлять благоприятный путь для возможных атмосферных разрядов, система передачи может быть интегрирована в приводные тросы аэродинамической поверхности крыла посредством, по меньшей мере, одного оптоволокна передачи данных.This implies the need for the transmission system of the first portions of information 3a between the aerodynamic surface of the wing and the processing and control means 7 to meet strict specifications in terms of performance and energy absorption. In order to meet these requirements and, preferably, excluding the most obvious galvanic connection between the aerodynamic surface of the wing and the processing and control means 7 so as not to provide a favorable path for possible atmospheric discharges, the transmission system can be integrated into the drive cables of the aerodynamic surface of the wing by at least at least one data fiber.

Вставка оптоволокон в тросы, тем не менее, должна учитывать то, что приводные тросы, как правило, имеют высокомодульное волокно, и что рабочее окружение является сложным как для кевлара, так и для полиэтилена UHMW. Как известно, кевлар может иметь утечки и имеет тенденцию к поглощению воды, что может привести к повышению электропроводности в случае кислотных дождей или локальных загрязнений, приводя к необходимости использования защитных кожухов или оплеток, например, изготовленных из THFT, которые также выполняют функцию предотвращения истиранию. В этом случае естественное размещение оптоволокна должно быть между кожухом и пучком волокон, обращая внимание на предоставление определенной свободы по длине, чтобы не подвергать оптический компонент тому же упругому искривлению троса.Inserting optical fibers into cables, however, must take into account that drive cables typically have high modulus fiber and that the working environment is difficult for both Kevlar and UHMW polyethylene. As you know, Kevlar can leak and tend to absorb water, which can lead to increased electrical conductivity in case of acid rain or local pollution, leading to the need to use protective covers or braids, for example, made of THFT, which also perform the function of preventing abrasion. In this case, the natural placement of the optical fiber should be between the casing and the fiber bundle, paying attention to the provision of a certain freedom in length so as not to expose the optical component to the same elastic curvature of the cable.

В случае UHMW-полиэтилена соображения, данные для кевлара, остаются в силе, но должна быть добавлена проблема его применения: так называемая "ползучесть", т.е. необратимое удлинение со временем под действием сил, что приводит к частой замене тросов, снабженных оптоволокнами, тем самым сокращая фактическое рабочее время. Тем не менее, имеются материалы, связанные с полиэтиленом, которые уменьшают проблему, которая может быть рассмотрена в комбинации с возможным сплетением оптоволокна внутри самого UHMW-пучка. Тем не менее, необходимо подчеркнуть, что сечение повышается с квадратом диаметра, и поэтому рабочая нагрузка на тросы должна быть легко измерена в зависимости от максимального требуемого усилия, без подвергания ползучести и без увеличения силы аэродинамического сопротивления, т.е. сопротивления, которое тросы оказывают при проникании воздуха. Более того, геометрическое моделирование аэродинамической поверхности крыла по сечению троса может быть полезным решением для принятия формы с меньшим сопротивлением и большим подъемом.In the case of UHMW-polyethylene, the considerations given for Kevlar remain valid, but the problem of its application should be added: the so-called "creep", i.e. irreversible elongation over time under the action of forces, which leads to frequent replacement of cables equipped with optical fibers, thereby reducing the actual working time. However, there are materials associated with polyethylene that reduce the problem, which can be considered in combination with the possible interlacing of the optical fiber inside the UHMW beam. Nevertheless, it must be emphasized that the cross-section increases with the square of the diameter, and therefore, the working load on the cables should be easily measured depending on the maximum required force, without subjecting to creep and without increasing the drag force, i.e. the resistance that the cables exert when air enters. Moreover, geometric modeling of the aerodynamic surface of the wing over the cross-section of the cable can be a useful solution for taking shape with less resistance and a large rise.

Другие оптоволокна в тросах могут быть использованы для питания энергией первого средства обнаружения на борту аэродинамической поверхности крыла. При введении, в многорежимном волокне с малыми потерями, достаточной величины света на стороне земли свет может быть реконвертирован через микрофотоэлектрический модуль, например, изготовленный из GaAS, на стороне аэродинамической поверхности крыла.Other optical fibers in the cables can be used to power the first means of detection on board the aerodynamic surface of the wing. When introducing, in a low loss multimode fiber, a sufficient amount of light on the ground side, the light can be converted through a microphotoelectric module, for example made of GaAS, on the side of the aerodynamic surface of the wing.

Альтернативно, система передачи может предоставлять передачу первых порций информации по радиочастоте, причем это решение, разумеется, считается наиболее естественным способом обмена данными, который требует исключения электрических соединений, но может быть затратным с энергетической точки зрения.Alternatively, the transmission system can provide the transmission of the first portions of information by radio frequency, and this solution, of course, is considered the most natural way of exchanging data, which requires the exclusion of electrical connections, but can be costly from an energy point of view.

Даже если оптоволокна разрешают передачу информации, в любом случае предпочтительно держать дополнительный ресурс, представленный посредством радиочастотной передачи, для целей резервирования. Если радиосвязь, таким образом, представляет запасное решение относительно обмена данными по оптоволокнам, схема безопасности может подать сигнал на ее активацию, будучи внимательной к возможным прерываниям подтверждения приема оптических потоков.Even if the optical fibers allow the transmission of information, in any case it is preferable to keep the additional resource represented by radio frequency transmission for backup purposes. If radio communication, therefore, provides a backup solution regarding the exchange of data via optical fibers, the security circuit may signal its activation, being attentive to possible interruptions in the acknowledgment of the receipt of optical streams.

Очевидно, что радиочастотная система передачи может использовать огромное множество протоколов связи для того, чтобы отправлять первые порции информации в наземное средство обработки и управления. При использовании, например, протокола управления однонаправленным непрерывным потоком, нижним уровнем связи, физическим уровнем, должен быть радиочастотный переносчик, который может быть простым FSK-модулятором цифровой информации, предоставляемой посредством датчиков и всегда активным, тем не менее, подразумевая непрерывное поглощение энергии. Тем не менее, можно предоставить некоторые решения для уменьшения необходимого времени и мощности для передачи информации, к примеру, следующие:Obviously, the radio frequency transmission system can use a huge variety of communication protocols in order to send the first portions of information to the ground processing and control means. When using, for example, the unidirectional continuous flow control protocol, the lower level of communication, the physical layer, there must be a radio frequency carrier, which can be a simple FSK modulator of digital information provided by sensors and always active, however, implying continuous energy absorption. Nevertheless, some solutions can be provided to reduce the necessary time and power for transmitting information, for example, the following:

- направленные антенны с большим усилением: антенна, которая не добавляет сопротивления в воздушный поток, может быть получена с помощью выводов, соответствующих существующей геометрии: подходящими местами может быть отрезок троса рядом с аэродинамической поверхностью крыла или стенка аэродинамической поверхности крыла. Эти два размещения должны иметь преимущества постоянной направленности к приводному блоку, который может вмещать соответствующую приемную антенну, обменивающуюся данными со средством обработки и управления;- directional antennas with high gain: an antenna that does not add resistance to the air flow can be obtained using conclusions that correspond to existing geometry: suitable places can be a piece of cable near the aerodynamic surface of the wing or the wall of the aerodynamic surface of the wing. These two locations should have the advantage of being constantly directed towards the drive unit, which can accommodate an appropriate receive antenna that is communicating with the processing and control means;

- подавление несущей: это решение, известное как передача в одной боковой полосе частот, которая обеспечивает большую экономию энергии, тем не менее, уменьшая скорость передачи битов, на которой может вестись передача;- carrier suppression: this is a solution known as single sideband transmission, which provides greater energy savings, however, reducing the bit rate at which transmission can take place;

- асинхронная активация: это решение требует специального программного обеспечения на борту передающего устройства, которое оценивает содержание потока данных, передавая информацию только в наиболее значимые моменты времени за счет принятия концепции ключевых кадров видеосжатия. Данное преимущество является важным, поскольку могут быть получены факторы уменьшения потребности в энергии, которые могут быть вычислены аналогично факторам сжатия данных.- asynchronous activation: this solution requires special software on board the transmitting device, which estimates the content of the data stream, transmitting information only at the most significant points in time due to the adoption of the concept of key frames of video compression. This advantage is important since energy reduction factors can be obtained that can be calculated similarly to data compression factors.

Альтернативно, протокол пакетной передачи дейтаграмм может быть использован, например, тот, который используется в Интернете для передачи потоков данных без характеристической последовательности и проверок достоверности, подходящий для видео- и радиовещания. Поскольку протокол является двунаправленным, нагрузка от проверки ритма обмена данными и связанного электрического поглощения может быть передана в блок управления приемной станции, которая может опрашивать датчики только в случае необходимости или перестраивать динамическую модель системы управления согласно реальному состоянию.Alternatively, a packet datagram protocol can be used, for example, that used on the Internet to transmit data streams without characteristic sequence and validation, suitable for video and broadcasting. Since the protocol is bi-directional, the load from checking the rhythm of data exchange and the associated electrical absorption can be transferred to the control unit of the receiving station, which can only interrogate the sensors if necessary or rebuild the dynamic model of the control system according to the real state.

Альтернативно, может быть использован транспортный протокол асинхронного согласования, который более сложно выполнить, но он может объединить все преимущества вышеописанных решений. Он, в сущности, является очень легким и восприимчивым двунаправленным протоколом, который позволяет начинать обмен данными как со стороны первого средства обнаружения, так и со стороны средства обработки и управления. Отсутствие стека приводит к факту отсутствия задержек, которые могут снижать скорость передачи битов.Alternatively, an asynchronous negotiation transport protocol can be used, which is more difficult to implement, but it can combine all the advantages of the above solutions. In essence, it is a very lightweight and susceptible bidirectional protocol that allows you to start exchanging data both from the side of the first detection tool, and from the processing and control tool. The lack of a stack leads to the fact that there are no delays that can reduce the bit rate.

В дополнительной альтернативе возможно предоставление использования ультразвуковой системы передачи.In an additional alternative, the provision of the use of an ultrasonic transmission system is possible.

В любом случае, два акселерометра вместе с магнитометром на борту аэродинамической поверхности крыла формируют семь информационных потоков по тысячи выборок в секунду. Этот поток необработанных данных от аэродинамической поверхности крыла к земле, помимо того, что является непомерным для передачи, практически бесполезен для геометрического мотора: геометрический мотор на практике должен делать оборот с частотой, согласующейся с размером системы и постоянными времени, непрерывно обеспечивая обновленные данные положения в блок числового управления, и претендует на более обоснованные данные в качестве ввода. Для этой цели может быть предоставлено использование средства 11 предварительной обработки, выполненное с возможностью осуществления предварительной обработки всех или части первых порций информации 3a на борту аэродинамической поверхности крыла для предоставления предварительно обработанных первых порций информации 3a', выполненных с возможностью передачи и упрощенной обработки посредством геометрического мотора 7a. Для этой цели акселерометры могут быть оснащены интегрированным средством 11 предварительной обработки DSP (обработки цифровых сигналов).In any case, two accelerometers together with a magnetometer on board the aerodynamic surface of the wing form seven information flows at thousands of samples per second. This stream of raw data from the aerodynamic surface of the wing to the ground, in addition to being exorbitant for transmission, is practically useless for the geometric motor: in practice, the geometric motor must rotate at a frequency consistent with the size of the system and time constants, continuously providing updated position data in block of numerical control, and claims more reasonable data as input. For this purpose, the use of pre-processing means 11 may be provided, which is capable of pre-processing all or part of the first portions of information 3a on board the aerodynamic wing surface to provide pre-processed first portions of information 3a ', configured to transmit and simplified processing by means of a geometric motor 7a. For this purpose, accelerometers may be equipped with an integrated DSP (Digital Signal Processing) means 11.

Кроме того, как ранее указывалось, акселерометры MEMS-типа, используемые для сбора полезной информации для получения сведений о траектории полета аэродинамической поверхности крыла, чувствительны и к статическим ускорениям (сила тяжести), и к динамическим ускорениям. Вследствие необходимости использовать (статическое) ускорение силы тяжести для измерения полезных углов для получения положения и ориентации аэродинамической поверхности крыла возникает проблема изоляции статического ускорения от интенсивных аэродинамических ускорений, которым подвергается аэродинамическая поверхность крыла. Эта работа может быть выполнена посредством соответствующего алгоритма, который обязательно должен быть циклическим на скоростях, которые несовместимы со скоростью передачи, доступной посредством системы передачи, и, следовательно, должен быть выполнен средством 11 предварительной обработки на борту аэродинамической поверхности крыла.In addition, as previously indicated, MEMS-type accelerometers used to collect useful information to obtain information about the flight path of the aerodynamic wing surface are sensitive to both static accelerations (gravity) and dynamic accelerations. Due to the need to use (static) acceleration of gravity to measure useful angles to obtain the position and orientation of the aerodynamic surface of the wing, the problem arises of isolating static acceleration from the intense aerodynamic accelerations to which the aerodynamic surface of the wing is subjected. This work can be done using the appropriate algorithm, which must be cyclic at speeds that are incompatible with the transmission speed available through the transmission system, and therefore, must be performed by pre-processing means 11 on board the aerodynamic surface of the wing.

Система 1 согласно настоящему изобретению дополнительно содержит, по меньшей мере, одну систему питания первого средства обнаружения и компонентов системы передачи на борту аэродинамической поверхности крыла; очевидно, что это первое средство и компоненты могут иметь автономное питание посредством собственных аккумуляторов.The system 1 according to the present invention further comprises at least one power supply system of the first detection means and components of the transmission system on board the aerodynamic surface of the wing; it is obvious that this is the first tool and the components can be autonomously powered by their own batteries.

Тем не менее, необходимо учитывать тот факт, что система 1 согласно настоящему изобретению, прежде всего, если используется в связи с "карусельной" системой, может требовать очень высокой энергетической автономности для того, чтобы исключить необходимость направлять аэродинамическую поверхность крыла к земле с излишней частотой, чтобы заменять или перезаряжать батареи, с вытекающими накладными расходами, связанными с необходимостью останавливать работу "карусельной" системы. Более того, полезно учитывать то, что система 1 должна иметь возможность работать во взаимодействии с естественными силами и событиями, такими как дождь, снег, лед, серьезные изменения ветра, атмосферные разряды, день, ночь, солнце. Чтобы сделать доступной ограниченную потребность в энергии на борту аэродинамической поверхности крыла, предусмотрены альтернативные решения по автономному питанию, которые используют солнечные и видимые ветровые элементы. Система питания, фактически, может содержать фотоэлектрические тонкопленочные модули на пластиковой основе, которые могут преимущественно применяться в аэродинамической поверхности крыла без модификации ее аэродинамических характеристик и веса. Эти модули, очевидно, должны создавать достаточное количество энергии для питания бортовой электроники, увеличивая способность подзарядки возможных аккумуляторов в течение ночи.Nevertheless, it is necessary to take into account the fact that the system 1 according to the present invention, first of all, if used in connection with a "carousel" system, may require very high energy autonomy in order to eliminate the need to direct the aerodynamic surface of the wing to the ground with excessive frequency to replace or recharge the batteries, with the resulting overhead associated with the need to stop the carousel system. Moreover, it is useful to consider that system 1 should be able to work in conjunction with natural forces and events, such as rain, snow, ice, severe wind changes, atmospheric discharges, day, night, sun. To make available the limited energy requirement aboard the wing aerodynamic surface, alternative self-powered solutions are provided that utilize solar and visible wind elements. The power system, in fact, may contain plastic-based thin-film photovoltaic modules that can be advantageously used in the aerodynamic surface of a wing without modifying its aerodynamic characteristics and weight. These modules, obviously, should create enough energy to power the on-board electronics, increasing the ability to recharge potential batteries overnight.

Альтернативно, можно использовать явный ветровой поток, который всегда доступен вокруг аэродинамической поверхности крыла; система питания, следовательно, может содержать, по меньшей мере, одну ветровую микротурбину, подключенную к небольшому генератору с постоянными магнитами и питаемую ветром.Alternatively, you can use the explicit wind flow, which is always available around the aerodynamic surface of the wing; the power system, therefore, may contain at least one wind microturbine connected to a small generator with permanent magnets and fed by the wind.

Настоящее изобретение дополнительно относится к процессу автоматического управления полетом аэродинамических поверхностей силового крыла, предпочтительно посредством системы 1, аналогичной описанной ранее. В частности, процесс согласно настоящему изобретению работает в прогнозирующем режиме согласно "предпочтительной стратегии управления" на основе наблюдения и прогнозирования будущих условий полета аэродинамических поверхностей крыла с учетом критических ситуаций и ошибок, обусловленных прогнозированием, позволяющей не допускать локальных максимумов, колебаний и нестабильностей управления аэродинамических поверхностей крыла. Как описано выше, система 1 согласно настоящему изобретению выполнена так, что средство 7 обработки и управления получает в качестве входной информации: положение, ускорения, силы и другие геометрически заданные количественные величины, обрабатывает их и в качестве выхода работает с лебедками, которые управляют траекторией полета аэродинамической поверхности крыла.The present invention further relates to a process for automatically controlling the flight of aerodynamic surfaces of a power wing, preferably by a system 1 similar to that described previously. In particular, the process according to the present invention operates in a predictive mode according to a “preferred control strategy” based on the observation and prediction of future flight conditions of the aerodynamic surfaces of the wing, taking into account critical situations and errors caused by forecasting, which allows avoiding local maxima, oscillations and instabilities of control of the aerodynamic surfaces wings. As described above, the system 1 according to the present invention is configured so that the processing and control means 7 receives as input information: position, accelerations, forces, and other geometrically defined quantitative quantities, processes them, and works as an output with winches that control the flight path aerodynamic surface of the wing.

Чтобы лучше описать логику выполнения процесса согласно настоящему изобретению, полезно снова обратиться к динамическому поведению аэродинамической поверхности крыла. Со ссылкой, в частности, на фиг.3 можно схематично отметить условия ветрового фронта или ветрового потока W, который аэродинамическая поверхность 2 крыла способна перехватывать, в следующие моменты, относительно эталонного, общего с точкой ограничения приводных тросов 21, к земле. Фиг.3 описывает, по сути, четверть сферы, которая является навигационной областью аэродинамической поверхности 2 крыла, в центре которой задана так называемая "силовая зона" 31, в которой аэродинамическая поверхность 2 крыла выдает максимальную тягу на приводные тросы 21. При уходе из "силовой зоны" 31 через зону 32 окна, в котором может перемещаться аэродинамическая поверхность 2 крыла, в которой тяга на приводные тросы 21 постепенно снижается, достигается край 22 окна, в котором может перемещаться аэродинамическая поверхность 2 крыла, при этом тяга на приводные тросы 21 существенно снижается.In order to better describe the logic of the process according to the present invention, it is useful to refer again to the dynamic behavior of the aerodynamic surface of the wing. With reference, in particular, to FIG. 3, it is possible to schematically note the conditions of the wind front or wind flow W, which the wing aerodynamic surface 2 is capable of intercepting, at the following moments, relative to the ground, common with the limit point of the drive cables 21. Figure 3 describes, in fact, a quarter of the sphere, which is the navigation region of the aerodynamic surface 2 of the wing, in the center of which the so-called "force zone" 31 is defined, in which the aerodynamic surface 2 of the wing gives maximum thrust to the drive cables 21. When leaving " force zone "31 through the window 32, in which the aerodynamic surface 2 of the wing can move, in which the traction on the drive cables 21 is gradually reduced, the edge 22 of the window is reached, in which the aerodynamic surface 2 of the wing can move, while and on the drive cables 21 is significantly reduced.

Со ссылкой на фиг.4a и 4b, представим теперь, чтобы рассмотреть в данном случае аэродинамическую поверхность 2 крыла, помещенную в центр идеальной "целевой" плоскости P, однозначно заданной как нормаль к биссектрисе угла, сформированного посредством двух приводных тросов 21. Процесс согласно настоящему изобретению посредством работы с системой 1 может решать, должна ли аэродинамическая поверхность 2 крыла выполнять любую из возможных траекторий полета TV1, TV2, TV3,..., TVn, исходя из текущего положения в центре плоскости P. На этой плоскости P можно разделить траектории полета, которым может следовать аэродинамическая поверхность 2 крыла, в зависимости от необходимого времени T0, T1, T2,..., Tn, чтобы достичь каждой точки. В частности, можно рассматривать следующие временные интервалы, которые соответствуют следующим угловым положениям рычага 20a "карусельной" системы 20. Траектория полета аэродинамической поверхности 2 крыла посредством этого возникает синхронно с движением рычага 20a.With reference to FIGS. 4a and 4b, we now present, in this case, to consider the aerodynamic surface 2 of the wing placed in the center of the ideal “target” plane P, uniquely defined as normal to the bisector of the angle formed by the two drive cables 21. The process according to the present by working with the system 1, the invention can decide whether the wing aerodynamic surface 2 should perform any of the possible flight paths TV 1 , TV 2 , TV 3 , ..., TV n based on the current position in the center of the plane P. On this plane P can divide the flight path which can be followed by 2 aerodynamic surface of the wing, depending on the required time T 0, T 1, T 2, ..., T n, to reach every point. In particular, the following time intervals can be considered, which correspond to the following angular positions of the lever 20a of the carousel system 20. The flight path of the wing aerodynamic surface 2 thereby occurs synchronously with the movement of the lever 20a.

Для простоты рассмотрим, в частности, фиг.4b с координатами, связанными с аэродинамической поверхностью 2 крыла. Декартовая система координат является общей с аэродинамической поверхностью 2 крыла, и вместе с ней она перемещается в пространстве. Следовательно, аэродинамическая поверхность 2 крыла всегда находится в центре плоскости P. Течет только время. Схема не показывает точку, в которую он должен прийти, поскольку это будущая оценка. Когда первый временной интервал T0 истекает, система координат, общая с аэродинамической поверхностью крыла, снова чертит "цель", которая полностью аналогична предыдущей с единственной разницей в том, что время T1 стало T0 и т.д. T1 представляет, таким образом, набор точек, которые могут быть достигнуты посредством аэродинамической поверхности 2 крыла в своей траектории полета за 1 шаг, T2 - набор точек, которые могут быть достигнуты за 2 шага, и т.п. Аэродинамическая поверхность 2 крыла в любом случае всегда находится в центре "целевой" плоскости P.For simplicity, we will consider, in particular, fig.4b with coordinates associated with the aerodynamic surface 2 of the wing. The Cartesian coordinate system is common with the aerodynamic surface 2 of the wing, and with it it moves in space. Therefore, the aerodynamic surface 2 of the wing is always in the center of the plane P. Only time flows. The diagram does not show the point at which it should come, as this is a future assessment. When the first time interval T 0 expires, the coordinate system, common with the aerodynamic surface of the wing, again draws a “target”, which is completely similar to the previous one with the only difference that the time T 1 became T 0 , etc. T 1 represents, therefore, a set of points that can be achieved by the aerodynamic surface 2 of the wing in its flight path in 1 step, T 2 is a set of points that can be achieved in 2 steps, and the like. In any case, the aerodynamic surface 2 of the wing is always in the center of the “target” plane P.

Для простоты фиг.2a и 2b показывают в качестве примера "целевую" плоскость P до времени T2, но очевидно, что число n шагов, которые могут наблюдаться, может быть другим.For simplicity, FIGS. 2a and 2b show, by way of example, the “target” plane P up to time T 2 , but it is obvious that the number n of steps that can be observed may be different.

Чтобы оценить собственные стратегии управления и выбрать траекторию полета, которую должна выполнять аэродинамическая поверхность 2 крыла, процесс согласно настоящему изобретению использует параметры полета и управления.In order to evaluate their own control strategies and select the flight path that the wing aerodynamic surface 2 should perform, the process according to the present invention uses flight and control parameters.

Поэтому, со ссылкой на фиг.5, можно отметить "целевую" плоскость P, на которой графически включены для процесса некоторые параметры полета и управления согласно настоящему изобретению.Therefore, with reference to FIG. 5, a “target” plane P can be noted on which some flight and control parameters according to the present invention are graphically included for the process.

Фиг.5 показывает то, как параметры в упрощенной форме изменяются в пространстве, снижая сложность поворотных перемещений "карусельной" системы в модели, общей с системой координат аэродинамической поверхности 2 крыла. Морфология и характеристики этих параметров являются важнейшей частью информации, которая обеспечивает управление для принятия решения о стратегии полета аэродинамической поверхности 2 крыла. Фактически можно таким образом представлять оптимальное движение, направление и положение для достижения идеальной высоты Q, чтобы иметь наилучший ветер, или с наилучшим углом атаки относительно ветра, но в то же время можно представить другие параметры, такие, к примеру, как требуемая максимальная область тяги T, запрещенные области ZI (области, в которых имеются, к примеру, ситуации недопустимых структурных нагрузок, нестабильность, избыточные силы), и функциональные параметры системы 1, например области, в которых противовес C, который используется для поддержания параметров полета аэродинамической поверхности 2 крыла постоянными и для быстрого регулирования длины приводных тросов (динамической длины), поддерживается на половине их собственной динамики. График C, соответствующий противовесу, например, может допускать пригодные положения для подъема противовеса или для его опускания. Кроме того, лебедки приводного блока могут подчиняться параметрам, поскольку они показывают абсолютную длину тросов. График параметра Q высоты, наоборот, представляет оптимальную область для задач высоты. График параметра M маневра, наоборот, представляет оптимальную область для осуществления наиболее важного маневра в полете аэродинамической поверхности 2 крыла, заданного как азимутальный поворот через фортевинд, который состоит во внезапном маневре, в ходе которого аэродинамическая поверхность 2 крыла проходит быстрый переход между траверзами полета. С конкретной ссылкой на фиг.6, можно отметить, что в общем, если аэродинамическая поверхность 2 силового крыла свободна от сканирования фронта ветра, не только тяга, которой он может приводить в действие приводные тросы (и как следствие, рычаги "карусельной" системы 20), намного превышает тягу, прилагаемую для удержания аэродинамической поверхности крыла неподвижной в точке максимального ветрового сопротивления (аэродинамического сопротивления), но и область, в которой аэродинамические поверхности 2 крыла имеют эффект торможения при вращении "карусельной" системы 20, полностью исключается. В области 37 против ветра или булиня способности управления полетом аэродинамической поверхности 2 крыла позволяют выполнять азимутальный поворот через фортевинд, который состоит в быстром переходе между двумя траверзами 36 и 38, в ходе которого аэродинамическая поверхность 2 крыла проходит в воздухе расстояние, по меньшей мере, в три раза превышающее дугу окружности 34, затрачиваемую во времени, за которое "карусельная" система 20 проходит вдоль этой дуги. Управление полетом должно учитывать, что маневр, помимо того, что должен быстро выполняться, не имеет никакого отрицательного влияния при генерировании энергии. На фиг.6 положение каждой аэродинамической поверхности крыла случайное, т.е. изображение должно рассматриваться как верхний снимок работы "карусельной" системы. В этой конфигурации каждая аэродинамическая поверхность крыла свободна от поиска максимальной интенсивности ветра, избегая истощенных областей фронта ветра для прохождения непосредственно предшествующей аэродинамической поверхности крыла.Figure 5 shows how the parameters in a simplified form vary in space, reducing the complexity of the rotational movements of the "carousel" system in the model, common with the coordinate system of the aerodynamic surface 2 of the wing. The morphology and characteristics of these parameters are an essential part of the information that provides control for deciding on the flight strategy of the aerodynamic surface 2 of the wing. In fact, one can imagine the optimal movement, direction and position in this way to achieve the ideal height Q, in order to have the best wind, or with the best angle of attack relative to the wind, but at the same time, other parameters can be presented, such as, for example, the required maximum thrust area T, forbidden areas ZI (areas in which, for example, situations of unacceptable structural loads, instability, excess forces), and functional parameters of system 1, for example, areas in which the counterweight C enjoy thi s parameters in order to maintain the aerodynamic surface of the wing 2 and constant flight for rapid length adjustment of the drive ropes (dynamic length), supported on half of their own dynamics. Schedule C corresponding to the counterweight, for example, may allow suitable positions for lifting the counterweight or lowering it. In addition, the winch of the drive unit can obey the parameters, because they show the absolute length of the cables. The graph of the height parameter Q, on the contrary, represents the optimal area for height problems. The graph of the M maneuver parameter M, on the contrary, represents the optimal area for the most important maneuver in flight of the aerodynamic surface 2 of the wing, defined as an azimuthal turn through the fortewind, which consists in a sudden maneuver during which the aerodynamic surface 2 of the wing undergoes a rapid transition between the beam traverses. With specific reference to FIG. 6, it can be noted that in general, if the aerodynamic surface 2 of the power wing is free from scanning the wind front, not only the thrust by which it can drive the drive cables (and, as a result, the levers of the "carousel" system 20 ), far exceeds the thrust applied to keep the aerodynamic surface of the wing stationary at the point of maximum wind resistance (aerodynamic resistance), but also the area in which the aerodynamic surfaces 2 of the wing have a drag effect when rotated and "carousel" system 20 is completely excluded. In the area 37 against the wind or boulin, the ability to control the flight of the wing aerodynamic surface 2 allows you to perform an azimuthal rotation through the forwind, which consists in a quick transition between two traverses 36 and 38, during which the wing aerodynamic surface 2 passes at least a distance in the air three times the arc of a circle 34, spent in time, during which the "carousel" system 20 passes along this arc. Flight control should take into account that maneuver, in addition to being fast, does not have any negative impact on energy generation. 6, the position of each aerodynamic surface of the wing is random, i.e. the image should be considered as the top shot of the carousel system. In this configuration, each wing aerodynamic surface is free from searching for maximum wind intensity, avoiding the depleted areas of the wind front to pass immediately preceding the wing aerodynamic surface.

Размер каждого графика (вес, противовес и т.д.) пропорционален разрешенному допуску для соответствующего параметра. Каждый параметр, в свою очередь, имеет относительный вес PQ, PC, PM, PZI, PT, относительную высоту относительно всех высот, которая описывается ниже.The size of each graph (weight, counterweight, etc.) is proportional to the allowed tolerance for the corresponding parameter. Each parameter, in turn, has a relative weight P Q , P C , P M , P ZI , P T , relative height relative to all heights, which is described below.

Из плоскости, показанной на фиг.5, после выполнения маневра и истечения временного интервала T0, переходим к новой плоскости P, пересчитанной для следующего решения. Если глобальные ситуации неизменны, графики, относящиеся к каждому параметру, стремятся к концентрированию. Выбор графического представления оптимальных областей для каждого рассматриваемого параметра является способом разрешения неопределенностей и понимания того, какое решение должно быть выбрано. Эта стратегия полезна в том, что не попадает в локальные максимумы, а именно положения, которые кажутся наилучшими, но не являются таковыми.From the plane shown in FIG. 5, after performing the maneuver and the expiration of the time interval T 0 , we proceed to the new plane P, recalculated for the next solution. If global situations are unchanged, the charts related to each parameter tend to concentrate. Choosing a graphical representation of the optimal areas for each parameter considered is a way of resolving uncertainties and understanding which solution should be chosen. This strategy is useful in that it does not fall into local maxima, namely, positions that seem to be the best, but are not.

Процесс всегда имеет доступную информацию в прямой форме или в форме, извлеченной из первой и второй порций информации, обнаруженных с помощью средства обнаружения системы 1, связанную с высотой полета аэродинамической поверхности крыла, с динамикой противовеса, со значениями тяги, с вычислением безопасности в запрещенных областях, со временем, в которое должны выполняться маневры. Давайте рассмотрим, например, наиболее важный маневр в полете аэродинамической поверхности крыла, который определен как азимутальный поворот через фортевинд. Решение о том, следует ли выполнять его, может быть инициируемым событием: при таких условиях, по сути, процесс согласно настоящему изобретению может предоставлять экстренный этап, на котором демонстрируют аэродинамическую поверхность крыла, маневр которой должен быть осуществлен с максимальным приоритетом. Нельзя исключать того, что дальновидная стратегия автоматически продумывает маневр без необходимости его предложения. Если хорошая временная глубина оценки достигнута, поворот через фортевинд выполняется в идеальное время, вычисленное в зависимости от текущей информации и параметров, поскольку предпочтительно он является наиболее разумным действием для того, чтобы не потерять тягу, не утратить динамику на противовесе и соответствовать конкретной высоте без попадания в запрещенные области.The process always has available information in direct form or in the form extracted from the first and second pieces of information detected using the detection system 1, associated with the flight altitude of the aerodynamic surface of the wing, with the dynamics of the counterweight, with traction values, with the calculation of safety in prohibited areas , with the time at which maneuvers should be performed. Let us consider, for example, the most important maneuver in flight of the aerodynamic surface of a wing, which is defined as an azimuthal turn through a fortewind. The decision on whether to execute it can be an event that is triggered: under such conditions, in fact, the process according to the present invention can provide an emergency step that demonstrates the aerodynamic surface of the wing, the maneuver of which should be carried out with the highest priority. It cannot be ruled out that a visionary strategy automatically thinks out a maneuver without the need for its proposal. If a good temporal depth of assessment is achieved, the turn through the fortwind is performed at the ideal time, calculated depending on the current information and parameters, since it is preferably the most reasonable action in order not to lose traction, not to lose dynamics on the counterweight and correspond to a specific height without hitting to prohibited areas.

Этап процесса, который определяет на каждом этапе то, какое направление может принять траектория полета аэродинамической поверхности крыла, визуально может быть представлен как матрица, к примеру, показанная в нижеследующей табл. 1, содержащая для каждого параметра наилучшие координаты XY в моменты времени T0, T1, T2,..., Tn на нормальной плоскости относительно центра тяжести приводных тросов.The process step, which determines at each stage which direction the flight path of the aerodynamic wing surface can take, can be visually represented as a matrix, for example, shown in the following table. 1, containing for each parameter the best XY coordinates at times T 0 , T 1 , T 2 , ..., T n on a normal plane relative to the center of gravity of the drive cables.

Таблица 1Table 1 ПараметрParameter ВесThe weight T0 T 0 T1 T 1 T2 T 2 Tn T n ВысотаHeight PQ P Q QX0Y0 QX 0 Y 0 QX1Y1 QX 1 Y 1 QX2Y2 QX 2 Y 2 QXnYn QX n Y n ПротивовесCounterweight PC P c CX0Y0 Cx 0 y 0 CX1Y1 CX 1 Y 1 CX2Y2 CX 2 Y 2 CXnYn Cx n y n ТягаThrust PT P T TX0Y0 TX 0 Y 0 TX1Y1 TX 1 Y 1 TX2Y2 TX 2 Y 2 TXnYn TX n Y n Запрещенная областьProhibited area PZI P zi ZIX0Y0 ZIX 0 Y 0 ZIX1Y1 ZIX 1 Y 1 ZIX2Y2 ZIX 2 Y 2 ZIXnYn ZIX n Y n МаневрManeuver PM P M MX0Y0 MX 0 Y 0 MX1Y1 MX 1 Y 1 MX2Y2 MX 2 Y 2 MXnYn MX n Y n РезультирующийResulting RX0Y0 RX 0 Y 0 RX1Y1 RX 1 Y 1 RX2Y2 RX 2 Y 2 RXnYn RX n Y n PTPT PT0 PT 0 PT1 PT 1 PT2 PT 2 PTn PT n

Матрица в табл.1, таким образом, содержит требуемые данные. Разность между текущей высотой и требуемой высотой позволяет выполнить одно обращение к логике блока числового управления или выполнить вычисление ошибок. Данная характеристика является свойственной для матрицы: по существу, имеются текущие координаты и требуемые координаты для T0, T1, T2,..., Tn. Все параметры, трактуемые в матрице, создают пары значений XY для момента времени T0, T1, T2,..., Tn. После этого процесс фотографирует ситуацию, в которой находится аэродинамическая поверхность крыла, и преобразует плоскость P на фиг.5 в числа и координаты. С учетом, например, задачи высоты значение матрицы QX0Y0 указывает точку рядом с параметром высоты, стремящуюся к центру графика высоты Q на фиг.5. Круговая форма делает все согласованным по времени, когда тренд очевиден: повышение в T1, T2. В случае тяги процесс может уже вычислять развитие идеальной точки во времени: форма требуемых данных поэтому не является круглой.The matrix in table 1, thus, contains the required data. The difference between the current height and the required height allows you to make one call to the logic of the block of numerical control or to calculate errors. This characteristic is characteristic of the matrix: in essence, there are current coordinates and the required coordinates for T 0 , T 1 , T 2 , ..., T n . All the parameters interpreted in the matrix create pairs of XY values for time moment T 0 , T 1 , T 2 , ..., T n . After that, the process photographs the situation in which the aerodynamic surface of the wing is located, and converts the plane P in Fig. 5 into numbers and coordinates. Given, for example, the height problem, the value of the matrix QX 0 Y 0 indicates a point next to the height parameter tending to the center of the graph of height Q in FIG. 5. The circular shape makes everything consistent in time when the trend is obvious: an increase in T 1 , T 2 . In the case of traction, the process can already calculate the development of the ideal point in time: the form of the required data is therefore not round.

Очевидно, что относительный вес PQ, Pc, PM, PZI, PT каждого соответствующего параметра Q, C, M, ZI, T может задаваться, и это задание может быть динамическим (с обратной связью). Посредством анализа, например, средней погрешности требуемой высоты относительно текущей высоты и т.д. процесс может получать данные о наиболее трудных параметрах, которые должны быть удовлетворены. Процесс с обратной связью корректирует веса наиболее критичных параметров таким образом, чтобы сделать решения по этим параметрам более важными. Этому типу ошибки может быть присвоен показатель, к примеру, процентный показатель, стандартизированный для каждого параметра относительно максимального значения ошибки. Например, если во времени противовес всегда находится вне центра динамики и рискует дойти до своего ограничения хода, эта стандартизация предоставляет возможность обнаружения того, какой из параметров делает больше всего ошибок. Это может быть независимый процесс, который управляет весами каждого параметра.Obviously, the relative weight P Q , P c , P M , P ZI , P T of each corresponding parameter Q, C, M, ZI, T can be set, and this task can be dynamic (with feedback). By analyzing, for example, the average error of the required height relative to the current height, etc. the process can receive data on the most difficult parameters that must be satisfied. The feedback process adjusts the weights of the most critical parameters in such a way as to make decisions on these parameters more important. This type of error can be assigned an indicator, for example, a percentage indicator, standardized for each parameter relative to the maximum error value. For example, if in time the counterweight is always outside the center of dynamics and runs the risk of reaching its travel limit, this standardization provides the ability to detect which of the parameters makes the most errors. It can be an independent process that controls the weights of each parameter.

После сбора наилучших координат для каждого параметра процесс предусматривает этап, на котором вычисляется векторная сумма всех координат во время T0. Результирующий вектор - это RX0Y0, который еще не является направлением траектории полета, по которой аэродинамическая поверхность крыла должна перемещаться, поскольку должен быть еще рассмотрен прогноз на будущее. Далее процесс вычисляет векторные суммы для всех будущих этапов RX1Yl, RX2Y2,..., RXnYn, и затем вводятся временные веса PT0, PT1, PT2,..., PTn, которые дают приоритет краткосрочным стратегиям, в то же время не допуская попадания аэродинамической поверхности крыла в потенциально критические области.After collecting the best coordinates for each parameter, the process provides a stage at which the vector sum of all coordinates is calculated at time T 0 . The resulting vector is RX 0 Y 0 , which is not yet the direction of the flight path along which the aerodynamic surface of the wing should move, since the forecast for the future should also be considered. The process then calculates the vector sums for all future stages RX 1 Y l , RX 2 Y 2 , ..., RX n Y n n , and then we introduce the time weights PT 0 , PT 1 , PT 2 , ..., PT n , which give priority to short-term strategies, while at the same time preventing the aerodynamic surface of the wing from entering potentially critical areas.

Также очевидно, что временные веса PT0, PTl, PT2,..., PTn могут быть задаваемыми.It is also obvious that the temporary weights PT 0 , PT l , PT 2 , ..., PT n can be set.

Посредством вычисления матрицы в табл.1 процесс согласно настоящему изобретению определяет идеальную мгновенную координату (цель), к которой следует стремиться при маневре аэродинамической поверхности крыла по траектории полета. После нахождения идеальной координаты необходимо рассмотреть маневр и управление приводными тросами, чтобы заставить аэродинамическую поверхность крыла достичь свою цель. Процесс в таком случае содержит этап выбора наилучшего пути (кратчайшего пути, с пропуском запрещенных областей и т.д.), чтобы привести аэродинамическую поверхность крыла из текущего положения к цели. Поэтому на данном этапе процесс выбирает, в зависимости от цели, которая должна быть достигнута, наилучшую траекторию полета для ее достижения с минимизацией времени, поскольку нахождение аэродинамической поверхности крыла всегда корректно на целевой последовательности, определенной как лучшая, и является гарантией генерирования максимальной энергии с максимальной безопасностью и максимальным соответствием динамическим спецификациям. Сутью проблемы на данном этапе является то, как преобразовать координаты цели в тягу. Этап выбора лучшего пути, следовательно, использует инерционную навигационную систему (INS), поддерживаемую динамической моделью аэродинамической поверхности крыла (FVM), с учетом уравнений и инерций полета аэродинамической поверхности крыла наряду с процентной долей реакции, которую он может иметь в зависимости от разности тяги на тросах. Инерции и тяга описывают закон маневрирования аэродинамической поверхности крыла; приемлемо учитывать (прогнозные) оценки лучшего пути посредством оценки всех возможных путей и оценки маневра с помощью дерева решений. На этом этапе принимаются во внимание кажущиеся скорости и тяги, и можно точно оценить стратегию наилучшего пути. Синергия между инерциальной навигацией и информацией, предоставляемой посредством динамического моделирования, а именно модели движения получают из истории положений аэродинамической поверхности крыла, из управляющих входных данных и из сил, действующих на саму аэродинамическую поверхность крыла, широко продемонстрирована ранее с помощью использованных динамических уравнений транспортного средства (например, с помощью Koifman и Bar-Itzhack, 1999; Ma et al., 2003). Эти исследования демонстрируют то, что основное преимущество использования модели транспортного средства заключается в улучшении способности наблюдать источники ошибок в INS.By calculating the matrix in Table 1, the process according to the present invention determines the ideal instantaneous coordinate (target) that should be sought when maneuvering the wing aerodynamic surface along the flight path. After finding the ideal coordinate, it is necessary to consider the maneuver and control of the drive cables in order to force the aerodynamic surface of the wing to achieve its goal. The process in this case includes the step of choosing the best path (the shortest path, with the passage of forbidden areas, etc.) in order to bring the aerodynamic surface of the wing from its current position to the target. Therefore, at this stage, the process selects, depending on the goal to be achieved, the best flight path to achieve it with minimizing time, since finding the aerodynamic surface of the wing is always correct on the target sequence defined as the best, and is a guarantee of generating maximum energy with maximum safety and maximum compliance with dynamic specifications. The essence of the problem at this stage is how to convert the coordinates of the target into traction. The step of choosing the best path, therefore, uses an inertial navigation system (INS) supported by the dynamic model of the aerodynamic surface of the wing (FVM), taking into account the equations and inertia of the flight of the aerodynamic surface of the wing, along with the percentage of the reaction that it may have depending on the difference in traction on ropes. Inertia and traction describe the law of maneuvering the aerodynamic surface of a wing; it is acceptable to take into account (predictive) estimates of the best path by evaluating all possible paths and evaluating maneuver using the decision tree. At this stage, apparent speeds and traction are taken into account, and you can accurately evaluate the best course strategy. The synergy between inertial navigation and the information provided through dynamic modeling, namely, motion models are obtained from the history of the position of the aerodynamic surface of the wing, from the control input data and from the forces acting on the aerodynamic surface of the wing itself, has been widely demonstrated previously using the dynamic equations of the vehicle used ( for example, with the help of Koifman and Bar-Itzhack, 1999; Ma et al., 2003). These studies demonstrate that the main advantage of using a vehicle model is to improve the ability to observe the sources of errors in INS.

В инерциальной навигационной системе INS положение (ρn), скорость (vn) и углы Эйлера (ψ) аэродинамической поверхности крыла, упоминаемые как система координат n=[N, E, D] (север, восток, вниз), вычисляются следующим образом:In the inertial navigation system INS, the position (ρ n ), speed (v n ) and Euler angles (ψ) of the aerodynamic wing surface, referred to as the coordinate system n = [N, E, D] (north, east, down), are calculated as follows :

pp nn =v= v nn

v n =C bm f b +g n v n = C b m f b + g n

Ψ = E bn ω b Ψ = E b n ω b

где gn - это ускорение силы тяжести, fb - это вектор ускорения в трех осях, ωb - это вращение. Cnb и Enb - это соответственно матрицы преобразования и вращения, определенные следующим образом:where g n is the acceleration of gravity, f b is the acceleration vector in three axes, ω b is rotation. C n b and E n b are respectively the transformation and rotation matrices, defined as follows:

Figure 00000001
Figure 00000001

где s(.), c(.) и t(.) представляют sin(.), cos(.) и tan(.), тогда как Ψ =[φ, θ, ψ] - это углы Эйлера.where s (.), c (.) and t (.) represent sin (.), cos (.) and tan (.), while Ψ = [φ, θ, ψ] are the Euler angles.

Динамическая модель аэродинамической поверхности крыла (FVM) с шестью степенями свободы вместо этого составляется из набора уравнений, который предусматривает переменные состояния аэродинамической поверхности крыла, состоящие из положения, скорости, углов Эйлера и вращений посредством управляющих переменных аэродинамической поверхности крыла, которые принимаются известными из системы 1. Движение аэродинамической поверхности крыла может быть описано посредством следующей системы уравнений движения, в которой силы, действующие на транспортное средство, являются функцией от положения, скорости, углов Эйлера и текущего вращения аэродинамической поверхности крыла:A dynamic model of the aerodynamic wing surface (FVM) with six degrees of freedom is instead composed of a set of equations that provides for the state variables of the aerodynamic wing surface, consisting of position, speed, Euler angles and rotations by means of control variables of the aerodynamic wing surface, which are accepted as known from system 1 The motion of the aerodynamic surface of the wing can be described by the following system of equations of motion, in which the forces acting on The vehicle is a function of the position, speed, Euler angles and current rotation of the aerodynamic surface of the wing:

Figure 00000002
Figure 00000002

где vb=[u, v, w] - это компоненты скорости вдоль трех осей в системе координат аэродинамической поверхности крыла, ωb=[p, q, r] - это вращения аэродинамической поверхности крыла, Fx, Fy, Fz и I, M, N - это компоненты силы и моментов, действующих на аэродинамическую поверхность крыла вдоль его собственных осей, gx, gy, gz - это компоненты вектора ускорения силы тяжести, разложенного в системе координат аэродинамической поверхности крыла, масса которых обозначается как m. Коэффициенты C0-9 получаются, исходя из инерционной матрицы I.where v b = [u, v, w] are the velocity components along three axes in the coordinate system of the aerodynamic wing surface, ω b = [p, q, r] are the rotations of the aerodynamic wing surface, F x , F y , F z and I, M, N are the components of the force and moments acting on the aerodynamic surface of the wing along its own axes, g x , g y , g z are the components of the acceleration vector of gravity expanded in the coordinate system of the aerodynamic surface of the wing, the mass of which is denoted like m. Coefficients C 0-9 are obtained based on the inertial matrix I.

Например, может быть два способа, посредством которых динамическая модель аэродинамической поверхности крыла FVM может быть применена в качестве поддержки к инерциальной навигационной системе: первый способ подразумевает сравнение и корректировку скорости и позиции аэродинамической поверхности крыла, к примеру, получаемых независимо от INS и от FVM. Второй способ использует прогноз ускорения и вращения, выполняемый посредством FVM, для реализации прямого точного определения инерциального измерительного блока (IMU). В обоих случаях INS обрабатывает положение, скорость и углы Эйлера (которые описывают вращение) аэродинамической поверхности крыла для интеграции измерений ускорения и вращения, предоставляемых посредством IMU на борту аэродинамической поверхности крыла. Тем не менее, в первом способе модель аэродинамической поверхности крыла вычисляет скорость и углы аэродинамической поверхности крыла посредством использования управляющих входных данных самого воздушного судна. Более того, реальное исполнение FVM и INS использует преимущество от применения самых последних разработок в математике на основе кватернионов. Задача обобщенного фильтра Калмана (EKF) заключается в оценке ошибок INS и FVM посредством наблюдения различий между данными скорости и углов соответственно, формируемыми посредством INS и FVM.For example, there can be two ways in which a dynamic model of the aerodynamic surface of the wing of the FVM can be applied as support to an inertial navigation system: the first method involves comparing and adjusting the speed and position of the aerodynamic surface of the wing, for example, obtained independently of the INS and the FVM. The second method uses the acceleration and rotation forecast performed by the FVM to implement direct accurate determination of the inertial measurement unit (IMU). In both cases, the INS processes the position, speed and Euler angles (which describe the rotation) of the aerodynamic surface of the wing to integrate the acceleration and rotation measurements provided by the IMU on board the aerodynamic surface of the wing. However, in the first method, the model of the aerodynamic surface of the wing calculates the speed and angles of the aerodynamic surface of the wing by using the control input of the aircraft itself. Moreover, the actual execution of FVM and INS takes advantage of the latest developments in quaternion-based mathematics. The task of the generalized Kalman filter (EKF) is to estimate the errors of the INS and FVM by observing the differences between the speed and angle data, respectively, generated by the INS and FVM.

Во втором способе, наоборот, FVM используется для вычисления оценки ускорения и вращения непосредственно из управляющих входных данных. Ввод обобщенного фильтра Калмана, следовательно, составлен из различий между оценками ускорения и вращения, вычисляемыми посредством FVM, и оценками, считываемыми с используемых датчиков. EKF, следовательно, используется для оценки ошибок ускорения и вращения датчиков и FVM, которые затем используются для последующей корректировки датчиков и FVM.In the second method, on the contrary, FVM is used to calculate the estimates of acceleration and rotation directly from the control input data. The input of the generalized Kalman filter is therefore made up of the differences between the acceleration and rotation estimates calculated by the FVM and the estimates read from the sensors used. The EKF is therefore used to evaluate the acceleration and rotation errors of the sensors and FVM, which are then used to subsequently adjust the sensors and FVM.

Тем не менее, маневрирование аэродинамической поверхности крыла имеет проблему точного определения. Очевидно, что возможно выбирать величину маневра, но величина по-прежнему должна быть задана. По сути, есть риск колебаний с чрезмерным усилением, вследствие внутренних причин, упругости кинематической цепи (лебедки находятся на земле, маневры выполняются в воздухе) и задержки измерений (пренебрежимой). Следовательно, имеется риск выполнения неточно определенных, недостаточных или усложненных маневров, которые заставляют выполнять постоянные корректировки (противоположную компенсацию) с риском неуправляемых колебаний. Чтобы разрешить эту группу проблем, область техники управления уже разработала методики, такие как методики Хинфа и уже упоминаемые фильтры Калмана, которые рассматривают задержку приведения в действие как одно из возмущений, один из шумов которого управление должно регулировать посредством оптимизации маневра и его ограничения с помощью фильтров и методологий, которые калибруются в системе или самокалибруются. Описанный процесс согласно настоящему изобретению может быть оснащен способностями прогнозирования, временная глубина которых является функцией от мощности обработки информации системы согласно настоящему изобретению. Другая основная характеристика, которая обеспечивает прогнозирование вышеописанных проблем, состоит в том, что средство обработки и управления принимает связанную с ускорением информацию. Чрезмерный маневр, следовательно, воспринимается по большей части заранее относительно того, когда возникает движение, и это должно привести систему в докритическую ситуацию, когда колебания могут быть не инициированы способностью датчиков по предоставлению данных 180° до движения. Данные положения должны быть непосредственно доступны, причем новое действие должно выполняться после того, как произошло повреждение, при этом ускорение оповещает о повреждении.However, maneuvering the aerodynamic surface of a wing has a problem of accurate determination. Obviously, it is possible to choose the magnitude of the maneuver, but the magnitude must still be specified. In fact, there is a risk of oscillations with excessive amplification, due to internal reasons, the elasticity of the kinematic chain (winches are on the ground, maneuvers are performed in the air) and measurement delays (negligible). Consequently, there is a risk of inaccurately defined, insufficient or complicated maneuvers that make constant adjustments (opposite compensation) with the risk of uncontrolled fluctuations. To solve this group of problems, the field of control technology has already developed techniques, such as the Hinf methods and the Kalman filters already mentioned, which consider the delay of actuation as one of the disturbances, one of whose noise the control should regulate by optimizing the maneuver and its limitation using filters and methodologies that are calibrated in the system or self-calibrated. The described process according to the present invention can be equipped with prediction capabilities, the temporal depth of which is a function of the information processing power of the system according to the present invention. Another main characteristic that predicts the problems described above is that the processing and control means receives information related to acceleration. Excessive maneuver, therefore, is perceived for the most part in advance as to when the movement occurs, and this should lead the system into a subcritical situation where the oscillations may not be triggered by the ability of the sensors to provide 180 ° data before movement. These provisions should be directly accessible, and a new action should be performed after the damage has occurred, while acceleration notifies the damage.

Исходя из описанного выше, процесс согласно настоящему изобретению, следовательно, содержит этапы:Based on the above, the process according to the present invention, therefore, comprises the steps of:

a) обнаружения первых порций информации 3a посредством первого средства 3 обнаружения, относящегося к текущему моменту траектории полета аэродинамической поверхности крыла; возможно, предварительной обработки всех или части первых порций информации 3a посредством средства 11 предварительной обработки, чтобы получить предварительно обработанные первые порции информации 3a';a) detecting the first pieces of information 3a by means of the first detection means 3 related to the current moment of the flight path of the wing aerodynamic surface; possibly pre-processing all or part of the first pieces of information 3a by means of the pre-processing 11 to obtain pre-processed first pieces of information 3a ';

b) обнаружения вторых порций информации 5a посредством второго средства 5a обнаружения, относящихся к текущему моменту траектории полета аэродинамической поверхности крыла;b) detecting second pieces of information 5a by means of second detection means 5a related to the current moment of the flight path of the wing aerodynamic surface;

c) отправки посредством системы передачи первых порций информации 3a, 3a' в средство 7 обработки и управления, в частности в геометрический мотор 7a;c) sending by means of a transmission system of the first pieces of information 3a, 3a 'to the processing and control means 7, in particular to the geometric motor 7a;

d) отправки вторых порций информации 5a в средство 7 обработки и управления, в частности в геометрический мотор 7a;d) sending second pieces of information 5a to the processing and control means 7, in particular to the geometric motor 7a;

e) из первых 3a, 3a' и вторых порций информации, непосредственного или косвенного получения значений, относящихся, по меньшей мере, к текущему положению XY и текущей высоте полета аэродинамической поверхности крыла, к динамике противовеса и к тяге в приводных тросах;e) from the first 3a, 3a 'and second pieces of information, directly or indirectly obtaining values related to at least the current XY position and current flight altitude of the wing aerodynamic surface, the counterweight dynamics and the traction in the drive cables;

f) определения параметров полета и управления, таких как, например, высота Q, динамика противовеса C, маневр M, запрещенные области ZI, тяга T приводных тросов; возможно, определения допуска для каждого из этих параметров;f) determining flight and control parameters, such as, for example, altitude Q, counterweight dynamics C, maneuver M, forbidden areas ZI, thrust T of power cables; possibly determining tolerances for each of these parameters;

g) определения относительного веса PQ, PC, PM, PZI, PT для каждого из параметров полета и управления;g) determining the relative weight P Q , P C , P M , P ZI , P T for each of the flight and control parameters;

h) вычисления для каждого параметра наилучших координат XY в следующие моменты времени T0, T1, T2,..., Tn;h) calculating for each parameter the best XY coordinates at the following time instants T 0 , T 1 , T 2 ,. .., T n ;

i) вычисления векторной суммы RX0Y0 всех координат в момент времени T0;i) calculating the vector sum RX 0 Y 0 of all coordinates at time T 0 ;

j) вычисления векторных сумм RX1Y1, RX2Y2,..., RXnYn для всех будущих моментов времени Tl, T2,...,Tn;j) calculating vector sums RX 1 Y 1 , RX 2 Y 2 , ..., RX n Y n for all future time instants T l , T 2 , ..., T n ;

k) определения и применения временных весов PT0, PT1, PT2,..., PTn для векторных сумм;k) the definition and application of temporary weights PT 0 , PT 1 , PT 2 , ..., PT n for vector sums;

l) выбора наилучшего из RX1Y1, RX2Y2,..., RXnYn в качестве идеальной мгновенной координаты (цели), к которой должен стремиться маневр аэродинамической поверхности крыла;l) choosing the best of RX 1 Y 1 , RX 2 Y 2 , ..., RX n Y n as the ideal instantaneous coordinate (target) to which the maneuver of the wing aerodynamic surface should aim;

m) выбора наилучшего пути траектории полета TV1, TV2, TV3,..., TVn так, чтобы направить аэродинамическую поверхность крыла из текущего положения к цели;m) choosing the best path for the flight path of TV 1 , TV 2 , TV 3 , ..., TV n so as to direct the aerodynamic surface of the wing from its current position to the target;

n) направления аэродинамической поверхности крыла из координат текущего положения к цели посредством приведения в действие блока 7b числового управления системы 1; предпочтительно использования навигационной системы (INS), поддерживаемой посредством динамической модели аэродинамической поверхности крыла (FVM);n) directing the aerodynamic surface of the wing from the coordinates of the current position to the target by actuating the numerical control unit 7b of the system 1; preferably using a navigation system (INS) supported by a dynamic model of the aerodynamic surface of the wing (FVM);

o) повторения этапов a)-n) для каждого временного интервала Δt, определяемого как частота контура управления; может быть обеспечено то, что процесс согласно настоящему изобретению также содержит этап регулировки с обратной связью продолжительности Δt, делая частоту контура регулируемой де-факто. Если Δt короткое, процесс выполняет точный и подробный, но, возможно, избыточный и вряд ли дальновидный краткосрочный прогнозный анализ, поскольку n возможных во времени этапов не достигают глобально оптимального временного промежутка от текущего момента: становится необходимым связать этапы прогнозирования будущего с продолжительностью этапа для того, чтобы оптимизировать временную глубину пути полета аэродинамической поверхности крыла, который должен быть выполнен. Следовательно, надлежит оценивать возможность выполнения прогноза, который покрывает слишком далекое будущее: разумно предположить, что предоставление более чем одного оборота "карусельной" системы бесполезно, поскольку в условиях стабильности условий ситуация повторяется. Идеальная продолжительность Δt - это, возможно, продолжительность, которая соответствует продолжительности комплексного маневра, такого как азимутальный поворот через фортевинд аэродинамической поверхности крыла.o) repeating steps a) to n) for each time interval Δt, defined as the frequency of the control loop; it can be ensured that the process according to the present invention also comprises a feedback adjustment step of duration Δt, making the frequency of the loop de facto adjustable. If Δt is short, the process performs an accurate and detailed, but possibly redundant and hardly far-sighted short-term forecast analysis, since n possible time steps do not reach the globally optimal time interval from the current moment: it becomes necessary to link the stages of future prediction with the duration of the step in order to optimize the temporal depth of the flight path of the aerodynamic wing surface to be performed. Therefore, it is necessary to evaluate the possibility of fulfilling a forecast that covers a too distant future: it is reasonable to assume that providing more than one turnaround of a "carousel" system is useless, since the situation repeats itself in the conditions of stability. The ideal duration Δt is possibly a duration that corresponds to the duration of a complex maneuver, such as azimuthal rotation through the fortewind of the aerodynamic surface of the wing.

Claims (36)

1. Система (1) для автоматического управления полетом, по меньшей мере, одной аэродинамической поверхности (2) силового крыла, причем упомянутая аэродинамическая поверхность (2) силового крыла управляется посредством приводного блока (9), оснащенного двумя лебедками, с которыми соединена упомянутая аэродинамическая поверхность (2) силового крыла посредством двух соответствующих приводных тросов (21), отличающаяся тем, что содержит: первое средство (3) обнаружения на борту упомянутой аэродинамической поверхности (2) силового крыла, выполненное с возможностью обнаруживать первые порции информации (3а), относящиеся, по меньшей мере, к одному положению и одной ориентации в пространстве упомянутой аэродинамической поверхности (2) силового крыла и ускорениям, которым подвергается упомянутая аэродинамическая поверхность (2) силового крыла, второе средство (5) обнаружения на земле, выполненное с возможностью обнаруживать вторые порции информации (5а), относящиеся, по меньшей мере, к одной величине натяжения упомянутых приводных тросов (21) упомянутой аэродинамической поверхности (2) силового крыла и к положению противовеса упомянутого приводного блока (9), средство (7) обработки и управления упомянутыми первыми (3а) и упомянутыми вторыми порциями информации (5а), выполненное с возможностью преобразовывать содержимое упомянутых порций информации (3а, 5а) в механический привод, оперирующий упомянутыми лебедками упомянутого приводного блока (9) для приведения в движение упомянутой аэродинамической поверхности (2) силового крыла по траектории TV1, TV2, ТV3,…, TVn полета, максимизирующей эффект "подъема", создаваемый на упомянутую аэродинамическую поверхность (2) силового крыла посредством ветрового потока W, в который он погружен, и максимизирующей величину кинетической энергии, вычитаемой в упомянутом ветровом потоке W, и систему передачи упомянутых первых порций информации (3а) в упомянутое средство (7) обработки и управления.1. A system (1) for automatically controlling the flight of at least one aerodynamic surface (2) of a power wing, said aerodynamic surface (2) of a power wing being controlled by a drive unit (9) equipped with two winches to which said aerodynamic power wing surface (2) by means of two corresponding power cables (21), characterized in that it comprises: first means (3) for detecting on board said power wing aerodynamic surface (2), made the ability to detect the first pieces of information (3a) related to at least one position and one orientation in the space of the said aerodynamic surface (2) of the power wing and the accelerations to which the mentioned aerodynamic surface (2) of the power wing is subjected, second means (5) detection on the ground, configured to detect second pieces of information (5a) related to at least one tension value of said drive cables (21) of said aerodynamic surface (2) of forces wing and to the position of the counterweight of said drive unit (9), means (7) for processing and controlling said first (3a) and said second pieces of information (5a), configured to convert the contents of said pieces of information (3a, 5a) into a mechanical drive , operating said winch the said drive unit (9) for driving said aerodynamic surface (2) power wing path TV 1, TV 2, TV 3, ..., TV n flight maximizing the effect of "lift" generated by said AER dynamic surface (2) power wing by wind stream W, in which it is immersed, and maximizing the amount of kinetic energy subtracted in said wind stream W, and a transmission system of said first pieces of information (3a) in said means (7) processing and management. 2. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что упомянутое средство (7) обработки и управления выполнено с возможностью обрабатывать упомянутые первые порции информации (3а), для того чтобы возвращать информацию (7 с) о положении, ускорении и ориентации упомянутой аэродинамической поверхности (2) силового крыла в блок (7b) числового программного управления, выполненный с возможностью оперирования (9а) упомянутыми лебедками упомянутого приводного блока (9) для управления силой тяги на упомянутых приводных тросах (21).2. System (1) according to claim 1, characterized in that said processing and control means (7) are arranged to process said first pieces of information (3a) in order to return information (7 s) about position, acceleration and orientation said aerodynamic surface (2) of the power wing into a numerical control unit (7b) configured to operate (9a) with said winches of said drive unit (9) to control the traction force on said drive cables (21). 3. Система (1) по п.2, отличающаяся тем, что упомянутая система передачи передает упомянутые первые порции информации (3а) в упомянутое средство (7) обработки и управления.3. System (1) according to claim 2, characterized in that said transmission system transmits said first portions of information (3a) to said processing and control means (7). 4. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что упомянутое первое средство (3) обнаружения содержит трехосные акселерометры.4. System (1) according to claim 1, characterized in that said first detection means (3) comprises triaxial accelerometers. 5. Система (1) по п.4, отличающаяся тем, что упомянутые трехосные акселерометры являются устройствами типа микроэлектромеханических систем (MEMS).5. System (1) according to claim 4, characterized in that the said triaxial accelerometers are devices such as microelectromechanical systems (MEMS). 6. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что упомянутое первое средство (3) обнаружения содержит электронный компас.6. System (1) according to claim 1, characterized in that said first detection means (3) comprises an electronic compass. 7. Система (1) по п.6, отличающаяся тем, что упомянутый электронный компас является феррозондовым магнитометром.7. System (1) according to claim 6, characterized in that said electronic compass is a flux-gate magnetometer. 8. Система (1) по п.4, отличающаяся тем, что каждый один из двух упомянутых трехосных акселерометров размещается на соответствующем конце упомянутой аэродинамической поверхности (2) силового крыла, рядом с соединением упомянутых приводных тросов (21) со стенками упомянутой аэродинамической поверхности (2) силового крыла.8. System (1) according to claim 4, characterized in that each one of the two mentioned three-axis accelerometers is located on the corresponding end of the said aerodynamic surface (2) of the power wing, next to the connection of the said drive cables (21) with the walls of the said aerodynamic surface ( 2) power wing. 9. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что упомянутое второе средство (5) обнаружения содержит тензодатчики, выполненные с возможностью измерения отклонения упомянутых приводных тросов (21).9. The system (1) according to claim 1, characterized in that said second detection means (5) comprises strain gauges configured to measure deviations of said drive cables (21). 10. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что упомянутое второе средство (5) обнаружения содержит кодеры на упомянутых лебедках упомянутого приводного блока (9).10. System (1) according to claim 1, characterized in that said second detection means (5) comprises encoders on said winches of said drive unit (9). 11. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что упомянутое второе средство (5) обнаружения содержит бесконтактные датчики.11. The system (1) according to claim 1, characterized in that said second detection means (5) comprises proximity sensors. 12. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что упомянутое второе средство (5) обнаружения содержит наземную систему искусственного зрения.12. System (1) according to claim 1, characterized in that said second detection means (5) comprises a ground-based artificial vision system. 13. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что упомянутая аэродинамическая поверхность (2) силового крыла изготовлена из реологических полимеров.13. System (1) according to claim 1, characterized in that said aerodynamic surface (2) of the power wing is made of rheological polymers. 14. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что упомянутое первое (3) и/или второе (5) средства обнаружения содержат виртуальные датчики.14. System (1) according to claim 1, characterized in that said first (3) and / or second (5) detection means comprise virtual sensors. 15. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что упомянутая система передачи интегрирована в упомянутые приводные тросы (21) упомянутой аэродинамической поверхности (2) силового крыла посредством, по меньшей мере, одного оптоволокна передачи данных.15. System (1) according to claim 1, characterized in that said transmission system is integrated into said drive cables (21) of said aerodynamic surface (2) of a power wing via at least one data transmission optical fiber. 16. Система (1) по п.1 или 15, отличающаяся тем, что упомянутые приводные тросы (21) имеют сечение формы аэродинамической поверхности (2) силового крыла.16. System (1) according to claim 1 or 15, characterized in that the said drive cables (21) have a cross section of the shape of the aerodynamic surface (2) of the power wing. 17. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что упомянутая система передачи относится к радиочастотному типу.17. System (1) according to claim 1, characterized in that said transmission system is of the radio frequency type. 18. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что упомянутая система передачи относится к ультразвуковому типу.18. System (1) according to claim 1, characterized in that said transmission system is of the ultrasonic type. 19. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что упомянутая система передачи использует протокол управления однонаправленным непрерывным потоком.19. System (1) according to claim 1, characterized in that said transmission system uses a unidirectional continuous stream control protocol. 20. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что упомянутая система передачи использует протокол пакетной передачи дейтаграмм.20. System (1) according to claim 1, characterized in that said transmission system uses a datagram packet transmission protocol. 21. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что упомянутая система передачи использует транспортный протокол асинхронного согласования.21. System (1) according to claim 1, characterized in that said transmission system uses asynchronous negotiation transport protocol. 22. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что она содержит средство (11) предварительной обработки, выполненное с возможностью выполнения предварительной обработки всех или части первых порций информации (3а) на борту упомянутой аэродинамической поверхности (2) силового крыла, для предоставления предварительно обработанных первых порций информации (3а').22. System (1) according to claim 1, characterized in that it comprises a pre-processing means (11) configured to pre-process all or part of the first pieces of information (3a) on board the aerodynamic surface (2) of the power wing, to provide pre-processed first pieces of information (3a '). 23. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что она содержит, по меньшей мере, одну систему питания упомянутого первого средства (3) обнаружения и упомянутой системы передачи на борту упомянутой аэродинамической поверхности (2) силового крыла.23. The system (1) according to claim 1, characterized in that it comprises at least one power supply system of said first detection means (3) and said transmission system on board said aerodynamic surface (2) of the power wing. 24. Система (1) по п.23, отличающаяся тем, что упомянутая система питания содержит фотоэлектрические тонкопленочные модули на пластиковой основе, наложенные на упомянутую аэродинамическую поверхность (2) силового крыла.24. System (1) according to claim 23, characterized in that said power system comprises plastic-based photovoltaic thin-film modules superimposed on said aerodynamic surface (2) of a power wing. 25. Система (1) по п.23, отличающаяся тем, что упомянутая система питания содержит одну ветровую микротурбину, подключенную к генератору с постоянными магнитами.25. System (1) according to claim 23, characterized in that said power system comprises one wind microturbine connected to a generator with permanent magnets. 26. Процесс автоматического управления полетом, по меньшей мере, одной аэродинамической поверхности (2) силового крыла посредством системы (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что он содержит этапы, на которых: а) обнаруживают упомянутые первые порции информации (3а) посредством упомянутого первого средства (3) обнаружения, относящиеся к текущему моменту траектории полета упомянутой аэродинамической поверхности (2) силового крыла, b) обнаруживают упомянутые вторые порции информации (5а) посредством упомянутого второго средства (5а) обнаружения, относящиеся к текущему моменту траектории полета упомянутой аэродинамической поверхности (2) силового крыла, с) отправляют посредством упомянутой системы передачи упомянутые первые порции информации (3а, 3а') в упомянутое средство (7) обработки и управления, d) отправляют упомянутые вторые порции информации (5а) в упомянутое средство (7) обработки и управления, е) из упомянутых первых (3а, 3а') и вторых порций информации непосредственно или косвенно получают значения, относящиеся, по меньшей мере, к одному текущему положению XY и одной текущей высоте полета упомянутой аэродинамической поверхности (2) силового крыла, к динамике упомянутого противовеса и к тяге на упомянутых приводных тросах (21), f) определяют параметры полета и управления, g) определяют относительный вес PQ, РC, PM, РZ1, PT для каждого одного из упомянутых параметров полета и управления, h) вычисляют для каждого одного из упомянутых параметров наилучшие координаты XY в следующие моменты времени Т0, T1, T2,…, Тn, i) вычисляют векторную сумму RX0Y0 всех координат в упомянутый момент времени Т0, j) вычисляют векторные суммы RX1Y1, RX2Y2,…, RXnYn для всех будущих моментов времени T1, T2,…,Tn, k) определяют и применяют временные веса РТ0, PT1, РТ2,…, РТn для упомянутых векторных сумм, 1) выбирают наилучшую одну из упомянутых векторных сумм RX1Y1, RX2Y2,…, RXnYn в качестве идеальной мгновенной координаты (цели), к которой стремится маневр упомянутой аэродинамической поверхности (2) силового крыла, m) выбирают наилучший путь траектории полета TV1, TV2, ТV3,…, TVn для направления упомянутой аэродинамической поверхности (2) силового крыла из текущего положения к упомянутой цели, n) направляют упомянутую аэродинамическую поверхность (2) силового крыла из упомянутой координаты упомянутого текущего положения к упомянутой цели, воздействуя на упомянутый приводной блок (9) посредством упомянутого блока (7b) числового программного управления, о) повторяют этапы а)-n) в каждом временном интервале Δt.26. The process of automatic flight control of at least one aerodynamic surface (2) of the power wing by means of system (1) according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that it comprises the steps in which: a) the first portions of information are detected (3a) ) by means of the aforementioned first detection means (3) related to the current moment of the flight path of said aerodynamic surface (2) of the power wing, b) detecting said second pieces of information (5a) by means of said second The detection means (5a) related to the current moment of the flight path of the aforementioned aerodynamic surface (2) of the power wing, c) send the said first pieces of information (3a, 3a ') to the said processing and control means (7) through the mentioned transmission system, d) send said second pieces of information (5a) to said processing and control means (7), e) from said first (3a, 3a ') and second pieces of information, directly or indirectly receive values related to at least one current position XY and one current altitude flight of said aerodynamic surface (2) of the power of the wing, to the dynamics of said counterweight and to thrust on said actuating wire (21), f) define the parameters of flight and control, g) determining the relative weight P Q, P C, P M , P Z1 , P T for each one of the mentioned flight and control parameters, h) calculate for each one of the mentioned parameters the best XY coordinates at the following time instants T 0 , T 1 , T 2 , ..., T n , i) calculate vector sum RX 0 Y 0 of all coordinates at said time T 0, j) Calcd r vector sums RX 1 Y 1, RX 2 Y 2, ..., RX n Y n for all future time points T 1, T 2, ..., T n, k) is determined and temporal weight RT 0 is used, PT 1, PT 2 , ..., PT n for the said vector sums, 1) choose the best one of the said vector sums RX 1 Y 1 , RX 2 Y 2 , ..., RX n Y n as the ideal instantaneous coordinate (target) that the aerodynamic maneuver tends to surfaces (2) of the power wing, m) choose the best path of the flight paths TV 1 , TV 2 , TV 3 , ..., TV n to direct the aforementioned aerodynamic surface (2) of the power wing from the current position I to the mentioned target, n) direct the mentioned aerodynamic surface (2) of the power wing from the mentioned coordinate of the said current position to the said target, acting on the said drive unit (9) by the said block of numerical control (7b), o) repeat steps a) -n) in each time interval Δt. 27. Процесс по п.26, отличающийся тем, что он содержит между этапом а) и этапом b) этап, на котором предварительно обрабатывают все или часть упомянутых первых порций информации (3а) посредством упомянутого средства (11) предварительной обработки для получения предварительно обработанных первых порций информации (3а').27. The process according to p. 26, characterized in that it contains between step a) and step b) a stage in which all or part of the aforementioned first pieces of information (3a) is preliminarily processed by said pre-processing means (11) to obtain pre-processed first pieces of information (3a '). 28. Процесс по п.26, отличающийся тем, что упомянутыми параметрами полета и управления являются высота Q, динамика противовеса С, маневр М, запрещенные области ZI, тяга Т упомянутых приводных тросов (21).28. The process according to p. 26, characterized in that the mentioned flight and control parameters are height Q, counterweight dynamics C, maneuver M, forbidden areas ZI, thrust T of said drive cables (21). 29. Процесс по п.26, отличающийся тем, что упомянутый этап f) содержит этап, на котором определяют допуск для каждого одного из упомянутых параметров.29. The process of claim 26, wherein said step f) comprises a step in which a tolerance is determined for each one of said parameters. 30. Процесс по п.26, отличающийся тем, что упомянутый этап m) использует инерциальную навигационную систему (INS), поддерживаемую динамической моделью упомянутой аэродинамической поверхности (2) крыла (FVM).30. The process of claim 26, wherein said step m) uses an inertial navigation system (INS) supported by a dynamic model of said wing aerodynamic surface (2) (FVM). 31. Процесс по п.26, отличающийся тем, что он содержит экстренный этап для указания аэродинамической поверхности (2) силового крыла, какой маневр должен быть выполнен с максимальным приоритетом.31. The process according to p. 26, characterized in that it contains an emergency step to indicate the aerodynamic surface (2) of the power wing, which maneuver should be performed with maximum priority. 32. Процесс по п.26, отличающийся тем, что он содержит этап, на котором корректируют с обратной связью упомянутые параметры полета и управления.32. The process according to p. 26, characterized in that it contains a stage in which the above-mentioned parameters of flight and control are adjusted with feedback. 33. Процесс по п.26, отличающийся тем, что он содержит этап, на котором точно определяют упомянутый маневр посредством методик Хинфа и/или фильтров Калмана.33. The process according to p. 26, characterized in that it comprises the step of precisely determining said maneuver by means of Hinf techniques and / or Kalman filters. 34. Процесс по п.26, отличающийся тем, что он содержит этап, на котором регулируют с обратной связью продолжительность упомянутого временного интервала Δt.34. The process according to p. 26, characterized in that it contains a stage in which the duration of the mentioned time interval Δt is regulated with feedback. 35. Применение системы (1) по любому из пп.1-25 совместно с "карусельной" системой (20).35. The use of system (1) according to any one of claims 1 to 25 in conjunction with a "carousel" system (20). 36. Применение процесса по любому из пп.26-34 совместно с "карусельной" системой (20). 36. Application of the process according to any one of paragraphs.26-34 in conjunction with a “carousel” system (20).
RU2008148585/11A 2006-05-10 2006-05-10 System and process for automatic control of bearing wing aerodynamic surfaces flight RU2405716C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008148585/11A RU2405716C2 (en) 2006-05-10 2006-05-10 System and process for automatic control of bearing wing aerodynamic surfaces flight

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008148585/11A RU2405716C2 (en) 2006-05-10 2006-05-10 System and process for automatic control of bearing wing aerodynamic surfaces flight

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008148585A RU2008148585A (en) 2010-06-20
RU2405716C2 true RU2405716C2 (en) 2010-12-10

Family

ID=42682241

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008148585/11A RU2405716C2 (en) 2006-05-10 2006-05-10 System and process for automatic control of bearing wing aerodynamic surfaces flight

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2405716C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008148585A (en) 2010-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2651379C (en) System and process for automatically controlling the flight of power wing airfoils
Powers et al. Influence of aerodynamics and proximity effects in quadrotor flight
Espinoza et al. Backstepping-sliding mode controllers applied to a fixed-wing UAV
Kraus Wave glider dynamic modeling, parameter identification and simulation
CN107101636B (en) A method of more rotor dynamics model parameters are recognized using Kalman filter
Schulz et al. High-speed, steady flight with a quadrocopter in a confined environment using a tether
Abney et al. Autonomous closed-loop experimental characterization and dynamic model validation of a scaled underwater kite
Pebrianti et al. Autonomous hovering and landing of a quad-rotor micro aerial vehicle by means of on ground stereo vision system
Oh et al. Autonomous helicopter landing on a moving platform using a tether
US10876920B1 (en) Auxiliary aerial vehicles for flow characterization
Xing et al. Kalman filter-based wind estimation for forest fire monitoring with a quadrotor UAV
Ioppo The design, modelling and control of an autonomous tethered multirotor UAV
RU2405716C2 (en) System and process for automatic control of bearing wing aerodynamic surfaces flight
Yang et al. Flight validation of a feedforward gust-attenuation controller for an autonomous helicopter
CN114114918B (en) Stable control platform and stable control method for launching of marine rocket
Ranneberg Sensor setups for state and wind estimation for airborne wind energy converters
Lyu et al. A novel integrated navigation system based on the quadrotor dynamic model
Abujoub Development of a landing period indicator and the use of signal prediction to improve landing methodologies of autonomous unmanned aerial vehicles on maritime vessels
Hamada et al. Development of an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) Research Platform for Flutter Analysis
Nshuti et al. Modeling, Simulation and Flight Testing to Support Proof of a Stratospheric Dual Aircraft Platform Concept
Beharie et al. Design of a quadrotor flight test stand for system identification
CN115016529A (en) Stability control method and system for spraying unmanned aerial vehicle
Khorani et al. An IMU-based system identification technique for quadrotors
AU2022313537A1 (en) Method and system for characterizing, in real time, atmospheric conditions in an environment of an aircraft, drones implemented in this system, and aircraft implementing such a system
Gora Balancing and orientation analysis and implementation of quadrotor flying robot