CC BY
23Полученные результаты позволяют говорить о целесообразности дальнейшего развития подобного сотрудничества красноярских вузов, что позволит решать новые учебные, научные и коммерческие задачи. К таким задачам можно отнести повышение качества и доступности образовательных программ за счет привлечения и использования в сети кадровых, материальных, информационных, учебно-методических и других ресурсов, недоступных в других условиях; развитие актуальных направлений фундаментальных и прикладных научных исследований; расширение базы финансирования деятельности научных и образовательных учреждений, а также создание условий для развития академического потенциала посредством коммерциализации результатов интеллектуальной деятельности, полученных в рамках сети.
Библиографические ссылки
1. Об образовании в Российской Федерации : фе-дер. закон от 29 декабря 2012 г. № 273-ФЗ.
2. Третьяк Т. М. Организация сетевого взаимодействия на основе веб-сервиса // Открытое образование. № 1. 2012.
3. Портал дистанционного обучения СФУ. Электронные курсы «Сетевое обучение. Информационная безопасность» и «Сетевое обучение. Операционные системы» [Электронный ресурс]. URL: http://ms.sfu-kras.ru/course/view.php?id=665 (дата обращения: 01.07.2014).
4. Власов Д. В. Проблема выделения признаков понятий при онтологическом моделировании предметной области // Открытое образование. № 1. 2013.
5. Отчет «Сетевая форма реализации образовательных программ» за 2013/2014 учебный год / Г. М. Цибульский, А. М. Попов, Т. Н. Иванилова, О. Н. Моргунова, В. В. Тынченко и др. Красноярск : СФУ, 2014. 24 с.
References
1. On education in Russian Federation :Federal act No. 273-FZ [adopted on 29 December, 2012].
2. Tretyak T. M. Organization of cooperation through network based on web service, Open education, 2012, No. 1.
3. Portal of distance learning of SFU. Electronic courses "Network training. Information security" and "Network training. Operating systems", available at: http://ms.sfu-kras.ru/course/view.php?id=665 (access date: 01.07.2014).
4. Vlasov D. V. Problem of allocation of signs of concepts at ontologic modeling of subject domain, Open education, 2013, No. 1.
5. Tsybulsky G. M., Popov A. M., Ivanilova T. N., Morgunova O. N., Tynchenko V. V., et al. Report "Network form of realization of educational programs" 2013/2014 academic year, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, 2014, 24 p.
© Моргунова О. Н., Тынченко В. В., 2014
УДК 378.14
МАЛЫЙ ПРИВЯЗНОЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНЫХ И ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ
А. С. Стрижнев, В. А. Худеев, А. Т. Лелеков
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Обсуждаются результаты работ, связанные с созданием малого управляемого привязного летательного аппарата, представляющего собой гибрид воздушного змея и планер,и предназначенного для использования в качестве учебно-методического оборудования.
Ключевые слова: учебно-методическое оборудование, летательного аппарата, системы автоматического управления.
SMALL TETHERED AIRCRAFT AS EDUCATIONAL EQUIPMENT
A. S. Strijnev, V. A. Khudeev, A. T. Lelekov
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation E-mail: [email protected]
Authors discuss the results of the work, associated with the creation of small managed tethered aircraft, which is a hybrid kite and glider, and intended for use as an educational and methodological equipment.
Keywords: tethered aircraft, training equipment, automatic control system.
Для получения высокого качества образования необходимо широкое использование учебно-методического оборудования, позволяющего студенту или школьнику самостоятельно решать конструкторские задачи, проводить эксперименты, сравнивать проектные решения с реально получившимися, и таким образом нарабатывать опыт. Современные условия требуют от выпускника комплексных знаний в различных областях прикладной и теоретической науки, понимание взаимосвязей между различными областями знания, точных и инженерных наук с экономикой и иногда даже психологией. Одно из возможных направлений решения этих задач заключается в создании комплекса курсовых и лабораторных работ, связанных с созданием и исследованием реального объекта управления. Результатом является не только закрепление теоретических знаний, но и наглядная демонстрация того, насколько поведение реального объекта может отличаться от его математической модели.
В качестве реального объекта для исследований был выбран малый привязной летательный аппарат (ЛА), представляющего собой гибрид воздушного змея и планера, оснащенного системой управления (СУ). Выбор объекта, естественно, связан с направлением обучения (курсы «Проектирование систем управления ЛА», «Спец. главы ТАУ» и «Управляющ-те ЭВМ и комплексы») на кафедре Систем автоматического управления СибГАУ. С другой стороны, привязной ЛА удобен тем, что его движение относитель-
но поверхности достаточно медленное. Это позволяет легко наблюдать изменения поведения ЛА, использовать более простую систему связи с бортом и телеметрии, управление и обслуживание в целом намного проще чем в случае ЛА самолетного типа, более низкая стоимость создания. К недостаткам следует отнести требование подходящих погодных условий и местности для запусков.
ЛА представляет собой гибрид воздушного змея и планера, органы управления которого предназначены для изменения углов крена, рыскания и тангажа. Аппарат изготовлен из потолочной плитки высокой плотности, соединенной с каркасом клеем и скотчем. Каркас выполнен из алюминиевых трубок, склеенных и связанных нитью между собой. Для повышения жесткости конструкции применены расчалки. Хвост гибрида заимствован у планера, в виде горизонтального стабилизатора с килем. Киль для эффективной работы имеет существенно большую площадь, чем у классических планеров, поскольку в нормальном режиме полета большая часть его находится в аэродинамической тени. Для повышения эффективности возможно его стоит направить вниз, но тогда возникнет проблема при приземлении, требуются исследования качества такого решения. Форма крыла выбрана по результатам нескольких предварительных испытаний, а также исходя из соображений стоимости и ремонтопригодности. Проектный чертёж ЛА представлен на рис. 1.
Рис. 1. Чертеж летательного аппарата
Расчёты подобных конструкций достаточно просты и доступны школьникам, для примера расчёта, описаний конструкций, способов пуска и управления можно посмотреть книги [1-3]. Для моделирования динамики ЛА можно использовать свободную систему 8с1ЬЛБ с системой имитационного моделирования хСоб, либо устойчивый и отлично документированный ЫЛТЬЛБ. Использование свободного ПО накладывает некоторые особенности на форму математических моделей, но эти проблемы решаемы, особенно учитывая очень высокую стоимость системы ЫЛТЬЛБ и 81ши1шк. Расчёт массогабаритных характеристик и аэродинамических сил произведён с допущением, что летательный аппарат ведёт себя в воздушном потоке, как плоская пластинка. Рассчитанные подъёмные возможности позволяют разместить на борту летательного аппарата электронное оборудование весом не более 210 грамм.
Система сил, действующих на плоское крыло змея, представлена на рис. 2.
Змей в данном случае жестко фиксирован уздечкой относительно леера (угол на рисунке 90 град). Решая численно систему нелинейных уравнений, можно получить зависимость высоты подъёма змея от скорости ветра, конструктивных параметров, массы. Аналитическое решение можно получить если аппроксимировать аэродинамические коэффициенты аналитическими функциями.
Структурная схема системы представлена на рис. 3.
Обработка информации с датчиков и принятие решения об изменении угла поворота элеронов производится на персональном компьютере в системе LabVIEW. Управляющая программа через преобразователь USB - UART (виртуальный COM - порт) обменивается информацией с радиоприемопередатчиком APC220, который, в свою очередь, связан по радиоканалу с таким же приемопередатчиком, находящимся на борту ЛА. Микроконтроллер принимает по UART от ПК 2 байта управления сервоприводами, считывает данные с датчика MPU - 6050 по протоколу TWI и отправляет их обратно на ПК. Разработанный помехоустойчивый протокол обмена ПК-МК исключает ошибочное соотношение ожидаемых и принятых данных.
Алгоритм управляющей программы для микроконтроллера представлен на рис. 4. Сначала происходит инициализация всей необходимой периферии микроконтроллера и настройка модуля датчиков. Затем микроконтроллер переходит в режим ожидания приема данных. После принятия байта данных, определяется для какого канала ШИМ пришли данные. Если для канала А, то данные записываются в соответствующий регистр таймера, формирующего ШИМ сигнал, и программа возвращается к ожиданию приема данных. Если для канала В, то все происходит так же как и для канала А, только программа при этом считывает данные с датчиков и отправляет их по UART. Далее программа возвращается к ожиданию приема данных.
Рис. 2. Упрощённая система сил, действующих на ЛА
Рис. 3. Структурная схема системы: Р - регулятор; РП - рулевые приводы; МК - микроконтроллер; МД - модуль датчиков; ОУ - объект управления; g - задающее воздействие; ф - фактический угол крена
Рис. 4. Алгоритм управляющей программы
Рис. 5. Структурная схема БРЭО
Бортовое радиоэлектронное оборудование (БРЭО) представляет собой оконечную систему управления приводами рулей, сбора информации с датчиков угловых скоростей и гироскопа, и обмена информацией с LabVIEW по радиоканалу. Функциональная схема БРЭО представлена на рис. 5.
Для работы с малым ЛА студенту предлагается написать обработчик принятых данных с датчиков и расчет управляющего сигнала для приводов рулей в среде разработки LabVIEW. Это дает обучаемому хорошую базу для разработки различных алгоритмов обработки принятых данных с датчиков, исследования законов управления, возможность ставить эксперименты и видеть результаты своей работы на реальном объекте.
Библиографические ссылки
1. Микиртумов Э. Б., Никитин В. Н Простейшие расчеты летающих моделей. М. ; Ленинград : ОНТИ, 1935. 117 с.
2. Болонкин А. Теория полета летающих моделей. М. : Изд-во ДОСААФ, 1962. 327 с.
3. Патюхин С. П. Воздушные змеи. М. : ДОСААФ, 1984. 88 с.: ил.
References
1. Mikirtumov E. B. Prosteishie raschety letajushih modeley. Leningrad, ONTY, 1935, 117 p.
2. Bolonkin A. Teoria poleta letajuschih modekley. Moscow, DOSAAF, 1962. 327 p.
3. Patuhin S. P. Vozdushnie zmei. Moscow, DOSAAF, 1984. 88 p.
© Стрижнев А. С., Худеев В. А., Лелеков А. Т., 2014
УДК 377.031
НОВЫЕ И КЛАССИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ В ФОРМИРОВАНИИ ОБЩИХ И ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ КОМПЕТЕНЦИЙ СТУДЕНТОВ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ФИЗИКИ
И. К. Табаченко
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Аэрокосмический колледж Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Выделены основные критерии современных стандартов при подготовке специалистов среднего звена. Комментируются некоторые формы организации учебной деятельности в рамках преподавания физики в Аэрокосмическом колледже, направленные на реализацию требований, согласно государственным образовательным стандартам. Показаны достоинства и совместимость классических и современных подходов к процессу обучения.
Ключевые слова: современные стандарты, компетенции, компетентный специалист, информационные технологии, лабораторный практикум, проект.
NEW AND CLASSICAL APPROACHES IN FORMATION OF THE GENERAL AND PROFESSIONAL COMPETENCES OF STUDENTS WHEN STUDYING PHYSICS
I. K. Tabachenko
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev
Aerospace College 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation E-mail: [email protected]
The main criteria of modern standards at training of specialists of an average link are allocated. Some forms of the organization of educational activity within teaching physics in Space college directed on implementation of requirements according to the state educational standards are commented. Advantages and compatibility of classical and modern approaches to training process are shown.
Keywords: modern standards, competences, competent expert, information technologies, laboratory practical work, project.
Компетентный специалист в наше время - это тренд, который задает конъюнктура рынка. Компетентные в своей области выпускники - это успех
производства, который влечет за собой общий экономический подъем отрасли. Подробный анализ критериев подготовки специалистов среднего профессио-
