Цели и задачи проекта

• Построение математических моделей систем, взаимодействующих со средой
• Построение законов управления, обеспечивающих заданное движение объекта
• Разработка новых схем аппаратов, перемещающихся в сопротивляющейся среде
• Разработка методов исследования динамических систем со знакопеременной диссипацией
• Разработка методов исследования нестационарных систем

Процесс исследования

Управляемые механические системы (нелинейные, нестационарные, со знакопеременной диссипацией) естественным образом возникают в задачах о движении различных объектов (летательных аппаратов; подводных роботов; водоплавающих роботов; наземных роботов, испытывающих существенное аэродинамическое воздействие) в сопротивляющейся среде. Данное исследование направлено на разработку математических моделей, необходимых для создания и отладки новых типов мехатронных объектов, движущихся за счет сил, создаваемых потоком среды (который представляет собой возобновляемый источник энергии). В рамках исследования изучаются вопросы устойчивости и управления нелинейными динамическими системами. При этом особое внимание уделено учету ограниченности ресурсов. Разрабатываются методы верификации предлагаемых моделей и проводятся соответствующие эксперименты. Решаются задачи стабилизации стационарных движений, формирования периодических режимов движения с заданными свойствами, задачи оптимизации.

Результаты проекта

Построены модели малогабаритных ветроэнергетических установок различных типов; предложено управление коэффициентом внешней электрической нагрузки с целью максимизации мощности. Построена стратегия управления переключением передач ветромобиля, позволяющая перейти на режим движения против потока с максимальной скоростью.

Выделен новый класс линейных нестационарных систем, приводимых к стационарному виду. Установлена связь этого класса с задачами оптимального управления с квадратичным критерием качества.

Разработан метод отыскания коэффициента параметрического управления, обеспечивающего существование периодической траектории с заданными свойствами в неконсервативной системе с одной степенью свободы. Алгоритм применен к задачам о колебаниях/ротациях аэродинамических маятников.

Построено квазиоптимальное управление движением вибрационного робота, скользящего по горизонтальной плоскости с трением.

Разработано обобщение квазистатического подхода: известное из статических экспериментов аэродинамическое воздействие на представляется в виде двух сил, приложенных в определенных точках крыла. В пьезоаэроупругой системе с двумя степенями свободы проанализирована зависимость характеристик автоколебательных и авторотационных режимов, в том числе, напряжения, вырабатываемого пьезоэлементом, от параметров системы. Предложен феноменологический подход к описанию аэродинамического момента, действующего на ротор Савониуса, позволяющий учесть зависимость момента и от угловой скорости, и от угла поворота ротора. Исследована динамика плоскопараллельного движения квадрокоптера с грузом с учетом аэродинамического воздействия на груз.

Построены алгоритмы стабилизации стационарных движений спутника на круговой орбите при помощи магнитных моментов.

Проведен параметрический анализ динамики аэроупругих систем различных типов. Изучено влияние параметров на колебательные режимы и даны оценки мощности, вырабатываемой на этих режимах.

Построено управление в задачи о движении робота на трех опорах при наличии анизотропного трения.

Предъявлены полные наборы инвариантных дифференциальных форм фазового объема для однородных систем с одной, двумя и тремя степенями свободы.

Основные публикации:

https://istina.msu.ru/publications/article/458804346/

https://istina.msu.ru/publications/article/462626197/

https://istina.msu.ru/publications/article/468955183/

https://istina.msu.ru/publications/article/437394149/

https://istina.msu.ru/publications/article/446432979/

https://istina.msu.ru/publications/article/464597344/

https://istina.msu.ru/publications/article/316611042/

https://istina.msu.ru/publications/article/320520142/

https://istina.msu.ru/publications/article/211434789/

https://istina.msu.ru/publications/article/165074156/