Электропередач при помощи квадрокоптеров

ГАТАУЛЛИНА А.М., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент ФАТЫХОВА Г.М.

 

В настоящее время мониторинг технического состояния воздушных линий электропередачи (далее – ЛЭП) ведется в целях сбора актуальной информации о параметрах технического состояния воздушных линий в рамках выявления нарушений и неисправностей технического обслуживания и включает в себя: осмотры, проверки, обследования опор и их фундаментов, проводов, грозозащитных тросов, линейной арматуры, изоляции, заземляющих устройств, контактных соединений, состояния подвесок и арматуры и др.

Контроль воздушных линий электропередачи можно проводить традиционным и дистанционным методами.

Традиционный метод контроля включает в себя визуальный осмотр без подъема и с подъемом на опоры.

Дистанционные методы контроля включают в себя:

– аэровизуальное инспектирование (фото- и видеосъемка) с помощью самолетов и вертолетов;

– спутниковый мониторинг, который основан на использовании снимков с ведущих действующих космических аппаратов.

Преимуществами дистанционного метода являются возможность обследования труднодоступных и протяженных участков ЛЭП с высокой скоростью, способность нести большую полезную нагрузку в виде контролирующих приборов, тепловизоров и др. Однако относительно высокая стоимость и невысокая точность (до 100 м) приводит к тому, что в последнее время при инструментальном дистанционном обследовании трасс электропередачи, кроме традиционных пилотируемых летательных аппаратов, получают распространение беспилотные летательные аппараты (БЛА), выполняемые по квадрокоптерной схеме (квадрокоптеры).

Обычно управление БЛА осуществляется с земли оператором, что значительно ограничивает область применения таких устройств. Кроме того, низкая грузоподъемность не позволяет применять для мониторинга современное диагностическое оборудование. Дальнейшее распространение БЛА при мониторинге ЛЭП возможно при создании автономных летательных аппаратов, оснащенных интеллектуальными бортовыми САУ.

На основании вышеизложенного можно заключить, что процесс автоматического мониторинга воздушных линий электропередачи при помощи БЛА, способного нести полезную нагрузку в виде контролирующих приборов, фото- и видеоаппаратуры, дает возможность отслеживать места нарушений и оперативно проводить ремонтно-восстановительные работы. Создание алгоритмов автономного управления полетом квадрокоптера основано на методе математического моделирования, в котором описано движение корпуса квадрокоптера относительно центра масс. Аналитически найдено решение нелинейных дифференциальных уравнений, численно проведено моделирование режимов взлета (приземления), висения и облета квадрокоптером опоры линий электропередачи. Исследовано влияние динамических параметров на характер движений квадрокоптера при внешних периодических воздействиях и установлено, что использование пропорционального регулятора позволяет обеспечить движение квадрокоптера по заданной траектории с погрешностью, не превышающей допустимую.

 

УДК 517.968.2

 

МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ

СИСТЕМ ПОЛИНОМАМИ ВОЛЬТЕРРА

 

ГЕРАСИМОВ Ю.Д., УКОЛОВА Е.В., ИСЭМ СО РАН, г. Иркутск

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент СОЛОДУША С.В.

 

Работа посвящена сопоставлению точности моделирования при описании нелинейной динамики систем типа «вход-выход» полиномами Вольтерра

(1)

(2)

для случаев N = 2, 3. Для идентификации K_m используются отклики системы на m -параметрические в случае (1) и (m – 1)-параметрические в случае (2) семейства тестовых возмущений в виде линейной комбинации функций Хевисайда с амплитудами a [1]. Это позволяет свести задачу идентификации к решению уравнений Вольтерра I рода с переменными нижними и верхними пределами, допускающих явные формулы обращения. Декомпозиция отклика интегральных моделей выполнена по алгоритму [2], который учитывает необходимые условия разрешимости соответствующих интегральных уравнений Вольтерра I рода.

Помимо интегральных моделей вида (1) и (2) рассмотрены модифицированные полиномы Вольтерра, в которых для наиболее полного учета информации об откликах системы на тестовые возмущения наряду со стационарными введены нестационарные составляющие:

(3)

Приведены результаты вычислительных экспериментов, выполненных на моделях (1)–(3), описывающих эталонную динамическую систему

Дальнейшее развитие работы связано с получением областей применимости нестационарных интегральных моделей для описания эталонных моделей энергетических систем.

Работа частично поддержана грантом РФФИ № 15-01-01425a.

 

Литература

1. Апарцин А.С. О новых классах линейных многомерных уравнений I рода типа Вольтерра / А.С. Апарцин // Изв. вузов. Математика. – 1995. – № 11. – С. 28–41.

2. Solodusha S.V., Suslov K.V., Gerasimov D.O. // IFAC-PapersOnLine. – 2015. – Vol. 48, No 11. – P. 982–987.

 

УДК 621.311.04