Разработка алгоритмов с высокой степенью управляемости и наблюдаемости для систем управления летательными аппаратами

• Автор: Фам Суан Фанг
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. системы УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫМИ АПАРАТАМИ

теоретические основы синтеза современных интеллектуальных систем управления.

1.2. Интеллектуальные системы управления ЛА.

1.3. Система управления ЛА с акцептором действия

1.4. Постановка задачи исследования.

Выводы к главе 1.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ КРИТЕРИЕВ СТЕПЕНИ

УПРАВЛЯЕМОСТИ И НАБЛЮДАЕМОСТИ.

2Л Критерии управляемости и наблюдаемости.

2.2. Критерии степени управляемости и наблюдаемости.
2.2.1 Критерии степени управляемости.
2.2.2 Управляемость самолета в боковом движении
2.2.3 Численный критерий степени наблюдаемости.
2.3 Разработка способа повышение степени управляемости ЛА.
2.4. Численный критерий степени управляемости.
Выводы к главе 2.
ГЛАВА 3. ПОВЫШЕНИЕ СТЕПЕНИ НАБЛЮДАЕМОСТИ
ПЕРЕМЕННЫХ СОСТОЯНИЙ
3.1. Оптимальный фильтр Калмана.
3.2. Скалярный алгоритм оценивания для измерительного комплекса ЛА
3.3. Модификация алгоритма оценивания с повышенной степенью наблюдаемости системы управления
3.4. Оценивание слабонабшодаемой азимутальной скорости дрейфа ИНС
Выводы к главе 3.
ГЛАВА 4. САМООРГАНИЗАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
4.1. Алгоритм построения прогнозирующей модели
4.2. Самоорганизация моделей
4.3. Редуцирование математических моделей.
4.4. Алгоритм самоорганизации с резервированием трендов.
4.5. Реализация акцептора действия ИСУ ЛА.
Выводы к главе 4.
ГЛАВА 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА ЛЬНЫХ ИС ЛЕДОВ А 1ИЙ.
5.1. Математическое моделирование разработанных алгоритмов
5.2. Анализ результатов математического моделирования.
Выводы и заключения
Список литературы


Обоснована необходимость обеспечения высокой управляемости ЛА и хорошей наблюдаемости параметров навигационных систем, системы управления и Л А. Повышение степени управляемости и наблюдаемости исследуемых систем целесообразно осуществлять алгоритмическим путем. Так как этот путь позволяет получить эффект с наименьшими временными и материальными затратами, используя системы современного уровня точности. Разработку системы управления ЛА целесообразно проводить на основе системного синтеза. Сформулирована цель работы: на основе системного синтеза разработать алгоритмическое обеспечение системы управления ЛА с моделями с высокой степенью управляемости и наблюдаемости. В соответствии с целью работы можно сформулировать конкретные задачи исследования. Представлен способ оптимизации параметров системы управления ЛА с помощью критерия степени управляемости и наблюдаемости. В качестве примера рассмотрено движение ЛА типа баллистической ракеты и ракетоносителя на активном участке траектории. Определение степени управляемости с помощью представленного критерия позволяет провести оптимизацию параметров ЛА. Критерием оптимальности является максимум степени управляемости ЛА. В рамках физических допусков на оптимизируемые параметры даны рекомендации по их выбору для совершения маневра и формированию полетного задания. Предлагается повышать степень управляемости именно доминирирощего параметра. В соответствии с концепцией системного синтеза с помощью предложенного критерия степени управляемости определяется русло при проектировании структуры системы управления ЛА, а также критерий включен в ансамбль критериев селекции алгоритма построения моделей. В третьей главе представлен алгоритмический метод повышения точности ИНС интенсивно маневрирующего ЛА посредством компенсации погрешностей в выходном сигнале системы. Для определения оценок погрешностей ИНС использован скалярный алгоритм оценивания. Проведена оптимизация коэффициентов в скалярном алгоритме. Критерий оптимизации представляет собой критерий степени наблюдаемости: с увеличением детерминанта матрицы наблюдаемости повышается степень наблюдаемости компонент вектора состояния системы. Рассмотрена задача оценивания слабонаблюдаемой- переменной состояния азимутальной скорости дрейфа гироблока инерциальной навигационной системы. Эффективное оценивание предлагается осуществлять с помощью формирования скалярных приведенных измерений, метода самоорганизации и численного критерия степени наблюдаемости конкретных компонент вектора состояния. Представленный способ формирования измерений для скалярною алгоритма позволяет повысить точность навигационной информации в автономном режиме функционирования ИНС. Четвертая глава посвящена рассмотрению задачи компенсации погрешностей автономных ИНС. Предполагается, что автономному режиму работы ИНС предшествовал период работы системы в режиме коррекции от спутниковой системы. В практических приложениях прогнозирование состояния маневрирующего ЛА с использованием априорных математических моделей не представляется возможным, поэтому использован подход самоорганизации с резервированием трендов. Численный критерий степени управляемости включен в ансамбль критериев селекции алгоритма, позволяет ранжировать переменные состояния динамического объекта и в процессе селекции выбирать модели с наибольшими степенями управляемости. В ансамбль критериев селекции предложено также включить критерий степени наблюдаем ости, что позволит отбирать модели с большими степенями наблюдаемости (уменьшение шума приводит к повышению качества наблюдения). Пятая глава посвящена экспериментальному исследованию разработанных алгоритмов. Эффективность предложенных алгоритмов. Результаты проведенного моделирования подтвердили работоспособность и достаточно высокую точность разработанных алгоритмов. Заключение содержит перечень основных новых результатов работы, ее практической ценности, общие выводы, сведения об апробации и использовании материалов диссертационной работы. В приложении содержится акт об использовании результатов работы.