Temat: Symulacje komputerowe lotu helikoptera w języku Java Autor: Jarosław Gołaszewski 149993 Promotor: Dr Dariusz Król

Agenda Cel pracy Problemy informatyczne Model matematyczny helikoptera Zastosowany system regulatora rozmytego Wizualizacja symulacji Badania modelu helikoptera oraz autopilota Podsumowanie 2/17

Cel pracy Projekt, implementacja oraz zbadanie działania symulatora lotu śmigłowca dla niskich prędkości i systemu sterowania, opartego na zasadach logiki rozmytej, utrzymującego helikopter w zawisie 3/17

Problemy informatyczne Implementacja złożonej aerodynamiki lotu przy niskich prędkościach Modelowanie efektu podmuchu wiatru Implementacja systemu sterowania utrzymującego śmigłowiec w zawisie Wizualizacja lotu helikoptera 4/17

Modele matematyczne helikoptera Złożoność układu Duża liczba ruchomych elementów Bardzo specyficzne problemy dla tego typu konstrukcji Sześć stopni swobody ruchu (prędkości postępowe i kątowe) Teorie i założenia na podstawie badań empirycznych 5/17

Zaimplementowany model lotu Ruch opisany równaniami równowagi sił i momentów, uzupełnionymi związkami kinematycznymi Ciało sztywne o 6 stopniach swobody Badania dotyczące zawisu oraz niskich prędkości Pochodne aerodynamiczne i momenty bezwładności z PZL-Świdnik, dla zawisu Warunki atmosferyczne uwzględnione pośrednio w pochodnych 6/17

Zastosowany system sterowania cz.1 Regulator rozmyty + Dobre rezultaty dla sterowania obiektami o nieliniowym i niestacjonarnym charakterze + Prostota i szybkość działania + Stosunkowo prosta implementacja - Trudna analiza i dobór parametrów 7/17

Zastosowany system autopilota cz.2 Stan helikoptera (u, v, w, p, q, r) Sygnał sterujący (0 ,1, 2, s0) Schemat regulatora: Fuzyfikacja Reguły Wnioskowania rozmytego (Inferencja) Funkcja konkluzji 1 (Defuzyfikacja) Funkcja konkluzji 2 Funkcja konkluzji 3 Funkcja konkluzji 4 w u, q v, p r 0 1 2 s0 8/17

Wizualizacja symulacji cz. 1 Język programowania – Java Wizualizacja 3D przy użyciu biblioteki jogl 1.1.0a umożliwiającej dostęp do możliwości OpenGL Praca kamery Dowolny ruch wokół modelu helikoptera Przybliżanie i oddalanie Animacja modelu śmigłowca Model w formacie MD2 Płynna animacja – interpolacja wierzchołków Cieniowanie modelu 9/17

Wizualizacja symulacji cz. 2 Realistyczne odwzorowanie terenu Generowanie ukształtowania na podstawie mapy bitowej w odcieniach szarości Teksturowanie Oświetlenie i cieniowanie terenu Efekt mgły Wykorzystanie buforów wierzchołków Efekty pogodowe Opady deszczu wizualizujące kierunek wiatru (plakatowanie) 10/17

Zakres badań Badanie reakcji na zmianę kątów sterowania – weryfikacja modelu Reakcja modelu na podmuch wiatru Bez systemu regulacji Z włączonym systemem sterowania 11/17

Badania(reakcja na podmuch podłużny) 12/17

Badania(reakcja na reakcja na podmuch podłużny, włączony system regulacji) 13/17

Badania (rezultaty) 14/17

Prezentacja symulatora 15/17

Podsumowanie Złożoność zagadnienia Brak podobnego podejścia do tematu symulacji Dużo możliwości przeprowadzania badań Możliwość wykorzystania efektów pracy w praktyce Badanie systemów sterowania Nauka pilotażu 16/17

Dziękuję za uwagę 17/17