МОДЕЛЮВАННЯ РАДІОФІЗИЧНИХ ПРОЦЕСІВ У МІКРОКОНТРОЛЕРНИХ СИСТЕМАХ БПЛА З ВИКОРИСТАННЯМ СХЕМ АПРОКСИМАЦІЇ

Анотація

У статті представлено детерміновані та стохастичні моделі радіофізичних процесів у мікроконтролерних системах безпілотних літальних апаратів (БПЛА). Мета роботи – ідентифікація параметрів стохастичної моделі на основі емпіричних осцилографічних вимірювань напруги живлення МК при різних режимах роботи тягової системи. Методологія поєднує два взаємодоповнюючі етапи. На теоретичному етапі будується детермінована модель динаміки сигналу у просторі станів, після чого обґрунтовується включення випадкових збурень у вигляді марковських процесів перемикання. Застосування принципу усереднення та дифузійної апроксимації в асимптотичній границі швидкого перемикання (ε → 0) призводить до стохастичного диференціального рівняння типу Орнштейна–Уленбека для компоненти напруги живлення P(t), яке визначає два ключові параметри: швидкість релаксації α та інтенсивність дифузії σ. На експериментальному етапі ці параметри ідентифікуються за прямими осцилографічними вимірюваннями напруги живлення МК (осцилограф FNIRSI DS215H, квадрокоптер SpeedyBee F405 V3/STM32F405) при чотирьох профілях навантаження тягової системи (0 %, 5 %, 10 %, 40 %). Параметр релаксації α визначається апроксимацією експоненціального затухання перехідного відгуку під час циклу 0 % → 20 % → 0 %, а коефіцієнт дифузії σ – через умову стаціонарності (2 ). tms s =V ⋅ α Результати вимірювань підтвердили статистично значущу кореляцію між навантаженням тягової системи та інтенсивністю стохастичних флуктуацій напруги: ідентифіковані значення α = 63,0 с-1 та σ від 315,6 ⋅ 10-3 В ⋅ с-1/2 (10 % навантаження) до 632,0 ⋅ 10-3 В ⋅ с-1/2 (40 % навантаження) забезпечують кількісну основу для оцінки надійності алгоритмів керування в умовах стохастичних електромагнітних збурень. Стаціонарна дисперсія Var∞(U) = σ2/(2α) зростає більш ніж вчетверо при переході від 10 % до 40 % навантаження, що є безпосереднім кількісним індикатором зниження надійності системи. Ключовим внеском є поєднання стохастичного моделювання з експериментальною ідентифікацією параметрів в умовах реалістичних електромагнітних завад.