Разработка и исследование методов планирования энергоэффективных траекторий полета и управления процессом стыковки воздухоплавательных платформ

• Автор: Крухмалев, Виктор Александрович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 151 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Обзор и анализ воздухоплавательных платформ как объекта управления
1.1 Оценка современного состояния воздухоплавательных платформ
1.2 Обзор и анализ методов построения моделей внешней среды
1.3 Обзор и анализ методов планирования энергетически эффективных
траекторий
1.4 Обзор и анализ методов стыковки
1.5 Выводы к главе
Глава 2. Разработка и исследование метода получения математической модели внешней среды и метода планирования траекторий
2.1 Разработка метода получения математической модели среды
2.1.1 Разработка алгоритма предварительной обработки данных
2.1.2 Разработка структуры математической модели внешней среды
2.2 Разработка метода планирования траектории на основе генетического
поиска
2.3 Выводы к главе
Глава 3. Разработка и исследование метода адаптивной коррекции априорной траектории на основе генетических процедур
3.1 Разработка метода адаптивной коррекции траектории на основе
генетических процедур
3.2 Исследование метода адаптивной коррекции траектории
3.3 Выводы к главе
Глава 4. Разработка и исследование адаптивного метода управления стыковкой воздухоплавательных платформ
4.1 Базовый метод управления стыковкой
4.2 Адаптивный метод управления стыковкой
4.3 Сравнение результатов моделирования
4.4 Исследование предлагаемого метода
4.5 Выводы к главе
Глава 5. Экспериментальная проверка метода адаптивного управления стыковкой
5.1 Определение математической модели макета системы управления на базе
мини-дирижабля
5.2 Разработка структурной схемы макета системы управления
5.3 Реализация макета системы управления
5.4 Результаты эксперимента
5.5 Выводы к главе
Заключение
Список сокращений
Список литературы

Введение
Применение воздухоплавательных платформ (ВП) в областях транспортировки, видеонаблюдения, ретрансляции, картографирования, геологоразведки представляет все больший интерес в настоящее время. Расширение диапазона высот функционирования воздухоплавательных платформ до уровня стратосферы открывает новые перспективы их использования в качестве низкоорбитальных спутников, транспортных средств с нулевым эмиссионным выбросом, ветровых энергетических станций [1-16]. При этом воздухоплавательные платформы в функциональном классе низкоорбитальных спутников сохраняют высокие экономические показатели по сравнению с космической техникой. Так по данным ЦАГИ за 2009 год почасовая стоимость эксплуатации спутника составляет $1000-4000, высотного дирижабля - $2-5. При этом организация движений воздухоплавательных платформ в классе автоматических систем являются неотъемлемой частью указанного выше функционала.
Указанные факторы обуславливают необходимость синтеза систем управления воздухоплавательными платформами. Различные аспекты этой проблемы рассмотрены в работах отечественных (А.Р. Гайдук, H.A. Глебов, В.Н. Голубятников, И.А. Каляев, В.Х. Пшихопов, P.A. Нейдорф, М.Ю. Медведев, М.Ю. Сиротенко) и зарубежных (Y. Yang, J. Wu, E. Hygounenc, P. Soueres, I. Jung, S. Lacroix, G. C. Avenant, C. H. Hong, K. C. Choi, B.S. Kim, R.S. Collander) ученых.
Однако, при наличии достаточно большого числа публикаций, большинство предложенных подходов к синтезу систем управления ограничиваются управлением по путевым точкам и по жестко заданным траекториям с полным парированием внешних возмущений без учета закономерностей изменения внешней среды, что ведет к высоким энергетическим затратам на реализацию движения воздухоплавательной платформы. Необходимость обеспечения такой потребной энергетики ведет к увеличению

15-17 км

180 19-21 км
17-19 км

21-24 км
Рисунок 2.20 - Математическое ожидание скорости и направления ветра с разделением на слои в одной географической точке
Высота 15-17 км
Высота 17-19 км
15-17 КМ
Высота 19-21 км
Долгота, градусы
17-19 км
Высота 21-24 км

Долгота, градусы
19-21 км 21 -24 км
Рисунок 2.21 - Ветровые течения в заданном географическом диапазоне