Оптимальное управление летательным аппаратом с учётом ограничений на управление

• Автор: Александров, Антон Аскольдович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 134 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. МОДЕЛИ ДИНАМИКИ ЛА И КРИТЕРИИ ОПТИМАЛЬНОСТИ

1.1 Принципы формирования траекторий

1.2 Описание динамики ЛА как тврдого тела в пространстве

1.3 Описание динамики ЛА как материальной точки в пространстве

1.4 Описание динамики ЛА с использованием модели материальной точки в вертикальной плоскости

1.5 Модель, принятая для имитационного моделирования

1.6 Методы решения задач оптимального управления

Выводы по разделу.

2. АЛГОРИТМ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛА

С ИНТЕГРАЛЬНЫМИ ОГРАНИЧЕНИЯМИ НА УПРАВЛЕНИЕ
2.1 Построение оптимального управления
2.3 Получение рекомендаций по формированию управления.
Выводы по разделу.
3. АЛГОРИТМ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ Л А
С ОГРАНИЧЕНИЯМИ НА УПРАВЛЕНИЕ В ВИДЕ НЕРАВЕНСТВА И ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ.
3. Г Получение предельного и особого управления
3.2 Получение рекомендаций по формированию управления .
3.3 Решение задачи стабилизации 1 оо
3.4 Имитационное моделирование..
Выводы по разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Формировать управление при различных значениях начального и конечного векторов состояния без изменения структуры алгоритма управления, варьируя только начальные значения вектора переменных сопряжённой системы. При использовании аналитических выражений для прогнозируемых конечных значений вектора состояния JIA на участках с постоянными значениями управлений (перегрузки и угловой скорости, т. Методы исследования. Приводимые в диссертации исследования опираются на приложения динамики полёта, теории автоматического регулирования, теории оптимального управления, методы математического моделирования. При разработке программного обеспечения использовался пакет Matlab v. Внедрение результатов. Результаты диссертационного исследования внедрены в ОАО «Концерн «Гранит-Электрон» при разработке алгоритмов бортовой автоматической системы управления на этапе технического проектирования. Результаты диссертационного исследования, связанные с решением краевой задачи методом Ыыотона, управления математическими моделями ЛА использованы в учебном процессе Балтийского государственного технического университета-"ВОЕНМПХ" им. Д.Ф. Устинова. Полученные в диссертации результаты были использованы при выполнении гранта РФФИ № 9. Апробация работы. Диссертация обсуждена и одобрена на кафедре "Системы обработки информации и управления" Балтийского государственного технического университета "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова. Основные положения диссертационной работы докладывались на международных конференциях и опубликованы. Пятые Окуневские чтения" - июня г. Нелинейный динамический анализ - ", 4-8 июня г. Системный анализ, управление и навигация", июня - 6 июля г. Украина, Крым, г. Систем обработки информации и управления" БГТУ "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова. Работа была представлена и обсуждалась на кафедре "Пилотажнонавигационных комплексов (и авиационных тренажёров)" ВВИА им. Н.Е. Жуковского, г. Москва, мая г. Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 6 печатных работ, из них - одна статья из перечня изданий, рекомендованных ВАК, 4 работы - в материалах международных научно-технических конференций, одно учсбно-мстодичсскос пособие. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх разделов, заключения, списка литературы из 3 наименований и трёх приложений. Основная часть работы содержит 2 страницы машинописного текста, рисунков и 4 таблицы. В первом разделе рассмотрены основные модели динамики. ЛА, используемые в диссертации. В качестве имитационной модели динамики ЛА, используемой для проверки работоспособности разработанных алгоритмов, использовалась общепринятая модель пространственного движения ЛА с учётом тяги двигателей, аэродинамических сил и моментов. Также приведены принципы формирования траекторий с использованием прогнозирующих моделей. Поставлена задача исследования: разработка оптимального управления ЛА как твёрдого тела при учёте ограничений на управление. Показана необходимость решения методом Ньютона краевой задачи, возникающей из принципа максимума Понтрягина. Дан обзор алгоритмов оптимального управления и численных методов. Во втором разделе представлено решение задачи управления БПЛА как твёрдым телом при интегральных ограничениях на управление. Для получения данного решения сначала рассматривались модели ЛА как материальной точки. По аналогии с простыми моделями строится оптимальное управления для модели ЛА как твёрдого тела. Рассмотрение упрощённой модели ЛА позволило получить рекомендации для построения оптимального управления и перенести их на более полную модель ввиду схожести принципов управления. Исследована возможность учёта ограничений на управление посредством введения соответствующих функций штрафа в подинтегральную часть критерия. Исследована сходимость метода Ньютона в зависимости от вариаций выбранного критерия- оптимальности, размерности вектора невязок, значений вектора состояния на правом конце. Представлены результаты численного моделирования, а также рекомендации по получению и использованию оптимального управления по критерию Лагранжа. ЛА как твёрдого тела.