Разработка и исследование метода наведения на маневрирующий объект на основе стохастического прогноза его движения

• Автор: Чыонг Данг Кхоа
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. ТИПЫ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ.

1.1. Автономное управление.

1.2. Система управления при помощи команды.

1.3. Системы наведения по лучу.

1.4. Система управления с самонаведением.

1.5. Комбинированные системы наведения.

Выводы по первой главе.

Глава 2. АНАЛИЗ ДИНАМИКИ ПРОЦЕССА САМОНАВЕДЕНИЯ.

ВИДЫ ВОЗДЕЙСТВИЙ.

2.1. Обзор и анализ методов наведения.
2.2. Уравнения кинематического звена системы самонаведения
2.3. Характеристики точности самонаведения.
2.3.1. Ошибки системы самонаведения
2.3.2. Анализ моделей движения объекта в задаче
оптимального преследования
2.3.3. Плотность вероятности суммы гармонического колебания
с случайной начальной фазой и нормального шума.
Выводы по второй главе
Глава 3. АНАЛИЗ ТОЧНОСТИ НАВЕДЕНИЯ Л А
НА МАНЕВРИРУЮЩИЙ ОБЪЕКТ.
3.1. Сравнительный анализ методов синтеза
оптимального управления.
3.1.1. Метод динамического программирования
3.1.2. Принцип максимума и метод решения оптимальных задач
л на основе вариационного исчисления
3.1.3. Решение стохастической задачи управления в
непрерывном времени на основе принципа разделения.
3.2. Исследование задачи преследования ДА маневрирующего при сближении с объектом, совершающим с синусоидальной нормальной перегрузкой.
3.3. Исследование задачи преследования маневрирующего объекта.
3.3.1. Первый случай.
3.3.2. Второй случай.
3.3.3. Третий случай .
Выводы по третьей главе.
Глава 4. МЕТОДЫ АДАПТИВНОГО ОЦЕНИВАНИЯ
4.1. Оптимальный фильтр Калмана в дискретном времени
4.2. Скалярное оценивание составляющих вектора состояния
4.3. Адаптивные скалярные фильтры.
4.4. Модифицированный адаптивный
скалярный алгоритм оценивания
Выводы по четвертой главе
Глава 5. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА
ПРЕСЛЕДОВАНИЯ МАНЕВРИРУЮЩЕГО ОБЪЕКТА С ПРОГНОЗОМ ЕГО ДВИЖЕНИЯ.
5.1. Модель случайного процесса с двумя источниками
белого шума, модель Тейлора Вейджа.
5.2. Результаты моделирования прогноза изменения угловой скорости визирования ЛА объекта по модели Тейлора Вейджа.
5.3. Алгоритм синтеза закона оптимального управления на основе прогнозирования траектории движения объекта с использованием
модифицированного адаптивного скалярного оценивания
Выводы по пятой главе
Выводы.
Литература


Часто синтез стохастического управления проводится с меньшими трудностями, если основой методов управления по статистической информации считать принцип разделения задачи управления на задачу обработки статистической информации (задача фильтрации) и задачу синтеза закона управления. В соответствии с принципом разделения, задача фильтрации определяет текущие фазовые координаты ЛА, которые с той или иной степенью полноты характеризуют условную плотность вероятностей вектора текущих фазовых координат ЛА, построенную с учетом всех априорных данных и всей статистической информации, зафиксированной в данном полете до заданного момента времени. Часто фазовые координаты ЛА состоят из вектора условного математического ожидания (вектора оценки) и условной корреляционной матрицы (корреляционной матрицы ошибок оценки). После того как определены текущие фазовые координаты, осуществление решения задачи стохастического управления, строя вектор управления как функцию этих координат и текущего времени. В общем случае, синтез оптимального стохастического управления сложен и может быть проведен лишь при использовании численных методов. Однако, для ряда случаев (при использовании принципа разделения системы управления) рациональное стохастическое управление может быть построено благодаря использованию методов синтеза рационального детерминированного управления. В настоящей работе объектом исследования является ЛА с системами наведения [,,,,]. Синтез систем управления такими ЛА предполагает использование вышеперечисленных методов, а также специфических подходов и алгоритмов, положенных в основу конструкции систем наведения, в частности, головок самонаведения (ГСН) [,,]. В задачах управления летательными аппаратами, управление с помощью системы самонаведения, представляет собой сложный процесс, и не может быть проведено в отрыве от свойств ЛА в целом и характеристик окружающей среды. Теория оптимального управления систем самонаведения развивается многие годы, построены оптимальные алгоритмы обработки информации и формировании закона управления. Это представлено в ряде известных основных методов самонаведения (метода погони, метода параллельного сближения, метода пропорционального наведения и др. Однако, решение всех этих методов самонаведения основано на предположении, что цель двигается прямолинейно и возмущение действует на систему измерений ГСН как белый шум. Действительно динамический объект имеет высокие маневренные свойства и способен создавать различные виды помех с целью избежания преследования. Эти обстоятельства приводят к необходимости найти подход для исследования влияния этих воздействий на эффективность системы самонаведения и на базе этого требуется разработать новый алгоритм с целью преодолеть ограничения и повысить эффективность ЛА при преследовании маневрирующего объекта. Решена задача оптимального управления Л А в аналитическом виде, исследована эффективность преследования при сближении с маневрирующим объектом. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. В первой главе рассматриваются типы систем управления ЛА, оцениваются преимущества, недостатки и область применения каждого типа управления. Во второй главе анализируется контур стабилизации ЛА, назначение и передаточные функции элементов в контуре стабилизации и приведена система уравнений, описывающая динамику полета ЛА в режиме самонаведения. Определяется показатель, позволяющий оценивать эффективность действия системы управления и связь этого показателя с параметрами, получаемыми измерительными устройствами в процессе наведения ЛА на объект. На основе анализа воздействия возмущений и помех на систему самонаведения ЛА, определяется математическая модель этих возмущений и рассматриваются статистические характеристики случайных процессов. В третьей главе исследуются основные методы синтеза системы оптимального стохастического управления - метод вариационного исчисления по принципу максимума Понтрягина и метод динамического программирования по теории Бельмана.