Алгоритмы адаптации и обеспечения отказоустойчивости систем управления газотурбинными двигателями на основе нейросетевых технологий

• Автор: Идрисов, Ильдар Ирекович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ.

СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИ 1ЯТЫЕ В РАБОТЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ В ОБЛАСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОТУРБИННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

1.1 Тенденции развитии авиационных ГТД и его систем автоматического управления

1.2 Анализ существующих методов построения математических моделей ГТД и многорежимного управления ГТД.

1.3 Функции и задачи интеллектуальных систем управления ГТД.

1.4 Роль и место нейросетевых технологий в интеллектуальном управлении ГТД.

1.5 Методы и алгоритмы синтеза интеллектуальных систем управления ГТД

1.6 Выводы по первой главе. Постановка задач исследования.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА И МЕТОДИКИ ИДЕНТИФИКАЦИИ ГТД И ИС1ЮЛНИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА СИСТЕМЫ ТОПЛИВОПИТАНИЯ НА ОСНОВЕ НЕЙРОСЕТЕВЫХ МОДЕЛЕЙ.
2.1 Общая постановка задачи идентификации ГТД и исполнительного механизма системы топливопитания на основе нейросетевых моделей.
2.2 Выбор архитектуры и алгоритмов обучения нейросетевой модели ГТД и исполнительного механизма системы топливопитания
2.3 Задача идентификации нейросетевой модели гидромеханической части САУ ГТД.
2.4 Методика идентификации и адаптации нейросетевых моделей ГТД.
2.5 Результаты и выводы по второй главе.
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ НЕЙРОСЕТЕВЫХ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ГТД.
3.1 Постановка задачи синтеза НСалгоритмов управления ГТД
3.2 Синтез супервизорной НС, используемой для настройки коэффициентов ПИДрегулятора
3.3 Синтез многорежимного НСрегулятора в астатической САУ
3.4 Синтез адаптивных НСалгоритмов управления ГТД
3.5 Анализ устойчивости нейросетевой САУ ГТД
3.6 Синтез нейросетевого регулятора в составе САУ ГТД с селектированием каналов управления
3.7 Разработка алгоритма построения отказоустойчивой нейросетевой САУ ГТД
3.8 Результаты и выводы по третьей главе.
ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ ПРОГРАММНОАППАРАТНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ НЕЙРОСЕТЕВЫХ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ГТД.
4.1. Методика проектирования НСалгоритмов управления ГТД
4.2. Анализ особенностей технической реализации НСалгоритмов на основе высокопроизводительной бортовой распределенной вычислительной
системы.
4.2.1. Выбор и обоснование архитектуры вычислителя.
4.3 Аппаратная реализация на ПЛИС
4.3.1 Анализ сложности и формирование требований к аппаратной реализации НС на базе ПЛИС.
4.3.2 Пример реализации НСмодели ГТД на базе ПЛИС.
4.3.3 Пример реализации НСмодели исполнительного механизма на базе ПЛИС
4.3.4. Пример реализации НСрегулягора заданной структуры и анализ
особенностей интефации спроектированных НСвычислителей в
САУ ЛА.
4.4. Выводы по четвертой главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ


Разработаны методические и практические рекомендации по реализации НСмоделей и алгоритмов управления ГТД на программируемых логических интегральных схемах ПЛИС в САПР рпшТиэ. III и IV Всероссийских зимних школахсеминарах аспирантов и молодых ученых Актуальные проблемы в науке и технике г. Российсконемецком семинаре Инновационные информационные технологии теория и практика г. Уфа, . По теме диссертации опубликовано работ, в том числе 1 статьяв рецензируемом журнале из перечня изданий, рекомендованных ВАК. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав основного материала, заключения, приложений и библиографического списка. Работа изложена на 0 страницах машинописного текста и включает рисунков, таблиц. Библиографтгческнй список содержит 4 наименования. Во введении обосновывается актуальность темы исследования в области построения моделей и алгоритмов управления ГТД на основе нейронных сетей, указывается цель работы, решаемые в ней задачи, обсуждаются научная новизна и практическая ценность выносимых на защиту результатов. В первой главе проводится анализ требований к перспективным САУ ГТД и анализ существующих подходов к построению САУ ГТД в классе интеллектуальных систем управления. Обосновывается выбор технологии вычислительного интеллекта, основанных на применении нейронных сетей для построения интеллектуальных систем управления. ГТД. Предлагается обобщенная структурная схема интеллектуальной системы управления ГТД. Во второй главе рассматриваются алгоритмы и методика идентификации ГТД и исполнительного механизма системы топливопитания на основе нейронных сетей. Осуществляется выбор топологии и структуры НСмоделей, анализируются особенности построения обучающей выборки и алгоритмов обучения НС. В третьей главе производится анализ способов построения многорежимных регуляторов ГТД на основе нейронных сетей. Решается задача синтеза, структуры супервизорной НС, используемой для аппроксимации коэффициентов ПИДрегулятора ГТД, а также синтеза адаптивного многорежимного нейросетевого регулятора ГТД. Рассмотрены особенности синтеза НСрегулятора в составе многоканальнойСАУ ГТД с селектированием каналов и анализа устойчивости разработанных нейросетевых САУ ГТД. САУ ГТД, основанная на применении ПСмоделей ее основных элементов и подсистем. В четвертой главе приводится методика синтеза НСалгоритмов интеллектуальной системы управления ГТД. Проводится анализ основных способов аппаратной реализации нейровычислителей, решается задача аппаратной реализации разработанных НСмоделей и алгоритмов на элементной базе ПЛИС. ГЛАВА 1. Усложнение конструкции газотурбинных двигателей и условий их эксплуатации, расширение диапазона их применения сопровождается увеличением числа контролируемых параметров, причем к точности измерения регистрируемых параметров предъявляются все более высокие требования. Газотурбинный двигатель ГТД представляет собой сложный технический объект, который отличается многообразием протекающих в нем физических процессов и характеризуется многомерностью, многосвязностью, многопараметричносгыо, нелинейностью характеристик, нестационарностью рабочих процессов, существенным влиянием режимов работы и внешних условий на характеристики его функционирования . С расширением диапазона высот и скоростей полета ЛА появилась потребность в адаптации их бортовых систем управления к условиям полета. Если задача адаптации в одноконтурных системах решалась достаточно просто, то ее решение в многосвязных системах управления ГТД оказалось делом далеко непростым. Сложность ее решения заключается в том, что при формировании алгоритмов адаптации отдельных подсистем необходимо учитывать не только изменение динамических свойств объекта управления в прямом канале, но и изменение отношений связей между подсистемами с изменением условий полета. Исторически развитие авиационных ГТД различного назначения шло от одновальных схем к многовальным, от бесфорсажных к форсажным, от одноконтурных к двухконтурным, от схем с неизменной геометрией к схемам с изменяемой геометрией.