Использование программного пакета MatLab для моделирования инерциальной измерительной системы беспилотной сельскохозяйственной платформы

В среде MatLab — Simulink строится математическая модель беспилотной сельскохозяйственной платформы (БСП), в которой учитываются кинематические и динамические параметры, характеризующие взаимодействие узлов платформы между собой и c окружающей местностью. Для описания физической системы используется готовый пакет Simscape Mechanics. Исследуется возможность применения построенной модели для генерации стохастических сигналов микромеханических гироскопов и акселерометров при движении БСП по выбранному на карте участку местности. Реализация имитационного моделирования получена путем конвертации сборки объекта, разработанной в САПР. Вспомогательная роль для конвертации выполнена готовым плагином Simscape Multibody Link, установленным в САПР. Помимо построенной модели, представлен алгоритм моделирования сил контактного взаимодействия колес с грунтом. Приведены результаты имитационного и натурного экспериментов, свидетельствующие о возможности применения предложенного подхода для генерации близких к реальным сигналов гироскопов и акселерометров. В качестве исследуемого инерциального измерителя выбран ADIS 16480 и его технические параметры из документации. Разработанная технология имитационного моделирования реального объекта может быть расширена и использована для верификации алгоритмов управления движением автономных систем и навигации.

1. An Overview of Precision Farming / An. Rimpika, S. Manasa, K. N. Anusha et al. // Intern. Journal of Environment and Climate Change. 2023. N 13. P. 441–456.

2. Котрухова М. С. Совершенствование метода и технических средств для определения показателей состояния почвы в технологии координатного (точного) земледелия // „Вклад молодых ученых в аграрную науку“: Материалы Междунар. науч.-практ. конф., Кинель, 18–19 апр. 2017 г. Кинель: Самарская гос. сельскохоз. академия, 2017. С. 197–200.

3. Милюткин В. А., Канаев М. А. Анализ способов реализации точного (координатного) земледелия // Изв. Самарской гос. сельскохоз. академии. 2007. № 3. С. 3–5.

4. Мишина З. А. Информатизация как фактор эффективного использования земель сельскохозяйственного назначения // Вестн. НГИЭИ. 2015. № 7(50). С. 61–66.

5. Балабанов В. И., Беленков А. И., Березовский Е. В. Навигационные технологии в сельском хозяйстве. Координатное земледелие: Учеб. пособие М.: Изд-во РГАУ–МСХА им. К. А. Тимирязева, 2013. 117 с.

6. Плескачев Ю. Н., Беленков А. И., Тюмаков А. Ю., Сабо У. Точное (координатное) земледелие: реальность и перспективы // Изв. Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2016. № 2(42). С. 96–101.

7. Добрецов Р. Ю., Долгополов А. Л., Матросов С. И., Борисов Е. Г. Концепция мобильного комплекса для контроля химического состава почв // „Наука и инновации: векторы развития“: Материалы Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых: Сб. науч. статей, Барнаул, 24–25 окт. 2018 г. Барнаул: Алтайский гос. аграрный ун-т, 2018. Т. 2. С. 17–20. [Электронный ресурс]: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_37324945_48222482.pdf, 25.03.2026.

8. Попов В. Ф., Черевиков В. Д., Пугачев П. М., Сиволапенко В. И. Мобильный координатный пробоотборник для почвенной диагностики в точном земледелии / // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2009. № 5. С. 36–39.

9. Беленков А. И. Использование цифровых технологий координатного (точного) земледелия в полевом опыте ЦТЗ // Зернобобовые и крупяные культуры. 2023. № 3(47). С. 122–131. DOI 10.24412/2309-348X-2023-3-122131.

10. Бороздин В. Н. Гироскопические приборы и устройства систем управления: Учеб. пособие. М.: Машиностроение, 1990. 272 с.

11. Parween R., Anh Vu Le, Shi Yuyao, Mohan R. E. System Level Modeling and Control Design of hTetrakis–A Polyiamond Inspired Self-Reconfigurable Floor Tiling Robot // IEEE Access. 2020. N 5. P. 1-1. DOI: 10.1109/ ACCESS.2020.2992333.

12. Aldair A. A., Al-Mayyahi A., Jasin B. H. Control of Eight-Leg Walking Robot Using Fuzzy Technique Based on SimScape Multibody Toolbox // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2020. N 745, art. 012015. DOI: 10.1088/1757-899X/745/1/012015.

13. Пелевин А. Е., Лопарев А. В., Лукоянов Е. В., Столярова А. М. Методика построения модели движения судна и синтез алгоритмов управления на ее основе // Гироскопия и навигация. 2025. № 33(1). С. 52–63.

14. Погорелов В. А., Назаров А. А. Марковская модель бескарданной навигационной системы беспилотного транспортного средства // „Актуальные проблемы науки и техники“: Материалы Всерос. (национальной) науч.-практ. конф., Ростов н/Д, 19–21 марта 2024 г. Ростов н/Д: Донской гос. техн. ун-т, 2024. С. 1060–1062.

15. Соколов С. В., Погорелов В. А. Стохастическая оценка, управление и идентификация в высокоточных навигационных системах. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2016. 264 с.

16. Назаров А. А. Моделирование и верификация инерциальных измерительных данных автономной сельскохозяйственной платформы // Материалы ХXVII конф. молодых ученых „Навигация и управление движением“ с международным участием. СПб: ЦНИИ „Электроприбор“, 2025. С. 223–224.