Построение и исследование управления стаями летательных аппаратов методами механики сплошных сред
Авторы: Щипанов М.А., Медведев В.С.
Опубликовано в выпуске: #8(92)/2019
DOI: 10.18698/2308-6033-2019-8-1906
Раздел: Механика | Рубрика: Механика деформируемого твердого тела
Для стаи летательных аппаратов в виде линейной цепочки решена задача поддержания изначально заданной формы на протяжении всего времени движения. Применена теория подвижных клеточных автоматов для построения математической модели цепочки летательных аппаратов. Предельным переходом получены уравнения колебаний цепочки в продольном и поперечном направлениях, аналогичные уравнениям продольных колебаний стержня и поперечных колебаний натянутой струны. Исследованы продольные и поперечные колебания полученной системы, возникающие в результате влияния внешних возмущений, а также влияние этих колебаний на устойчивость системы. Введено демпфирование колебаний как в продольном, так и в поперечном направлениях. Показано, что без введения демпфирования поддержание строя летательных аппаратов данным методом нереализуемо, т. е. показана неустойчивость процесса движения стаи. Данная проблема решается введением демпфирования в продольном и поперечном направлениях, причем бόльшую роль играет демпфирование в продольном направлении.
Литература
[1] Floreano D., Wood R.J. Science, Technology and the Future of Small Autonomous Drones. Nature, 2015, vol. 521, pp. 460–466.
[2] Turgut A.E., Ҫelikkanat H., Gӧkҫe F., Şahin E. Self-organized Flocking in Mobile Robot Swarms. Swarm intell., 2008, no. 2, pp. 97–120.
[3] Helbing D., Farkas I., Vicsek T. Simulating Dynamical Features of Escape Panic. Nature, 2000, vol. 407, pp. 487–490.
[4] Псахье С.Г., Смолин А.Ю., Дмитриев А.И., Шилько Е.В., Коростелев С.Ю. Метод подвижных клеточных автоматов как направление дискретной вычислительной механики. Чебышевский сборник, 2017; № 18 (3). С. 439–460. https://doi.org/10.22405/2226-8383-2017-18-3-439-460
[5] Herrmann H.J. Simulating Granular Media on the Computer. 3rd Granada Lectures in Computational Physics. P.L. Garrido, J. Marro, eds. Heidelberg, Springer, 1995, pp. 67–114.
[6] Левин В.А., ред. Нелинейная вычислительная механика прочности. Т. 1. Модели и методы. Образование и развитие дефектов. Москва, Физматлит, 2015, 454 с.
[7] Левин В.А., Вершинин А.В. Нелинейная вычислительная механика прочности. Т. 3. Численные методы. Реализация на высокопроизводительных вычислительных системах. В.А. Левин, ред. Москва, Физматлит, 2015, 543 с.
[8] Добрынин С.А. Развитие метода подвижных клеточных автоматов для моделирования генерации и распространения упругих волн при контактном взаимодействии твердых тел. Дис. … канд. физ.-мат. наук. Томск, 2010, с. 130.
[9] Добрынин С.А. Компьютерное моделирование методом подвижных клеточных автоматов. Saarbrucken Germany, LAP LAMBERT Academic Publ., 2011, р. 132. ISBN 978-3-8443-5954-1. Retrieved 2011-11-19.
[10] Гольдштейн Р.В., Городцов В.А. Механика сплошных сред. Часть 1. Москва, Наука, Физматлит, 2000, 256 с.
[11] Тимошенко С.П., Янг Д.Х. Колебания в инженерном деле. Москва, Машиностроение, 1985, 472 с.