Синергетический синтез нелинейных систем взаимосвязанного управления пространственным движением

• Автор: Мушенко, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 179 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава I. ОБЗОР МОДЕЛЕЙ И МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ

ПРОСТРАНСТВЕННЫМ ДВИЖЕНИЕМ

1.1. Математическое описание ЛА как твердого тела.

1.1.1. Системы координат.

1.1.2. Математические модели движения Л А

1.1.3. Область применения и назначение математических моделей движения ЛА

1.2. роблема синтеза и методы аналитического конструирования регуляторов.

1.3. Задачи и назначение систем управления летательными аппаратами. Технологические инварианты

1.4. Декомпозиция процессов управления

1.5. Постановка общей задачи синтеза законов взаимосвязанного управления пространственным движением.
1.6. Выводы по главе
Глава 2. ПРИКЛАДНОЙ МЕТОД СИНЕРГЕТИЧЕСКОГО СИНТЕЗА
ЗАКОНОВ УПРАВЛЕНИЯ ЛА.
2.1. Метод аналитического конструирования агрегированных регуляторов.
2.2. Процедура синергетического синтеза законов векторного управления но базовой нелинейной модели
пространственного движения Л А
2.2.1. Анализ математической модели объекта управления.
2.2.2. Синтез векторного регулятора
2.2.3. Моделирование замкнутой системы.
2.3. Реализация иерархического управления.
2.4. Моделирование работы синергетического регулятора
при действии возмущений.
2.4.1. Математическое описание ветровых возмущений.
2.4.2. Исследование динамики системы при
внезапном порыве ветра
2.4.3. Исследование динамики системы при действии ветровою возмущения в форме вихревого кольца.
2.5. Учет ограничений на управляющие воздействия.
2.6. Выводы по главеЮЗ
Глава 3. ЧАСТНЫЕ ЗАДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ И ВОПРОСЫ
ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ САУ Л А.
3.1. Задачи управления полетом ЛА
3.1.1. Стратегия управления пространственным движением
3.1.2. Управление движением ЛА в продольной
вертикальной плоскости.
3.1.2. Стратегии управления при посадке.
3.2. Вопросы технической реализации системы автоматического управления летательными аппаратами.
3.2.1. Микропроцессорное управление.
3.2.2. Информационное обеспечение системы управления Л А
3.3. Выводы по главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Saint Petersburg, June 3-5, ); на Всероссийской научной конференции «Управление и информационные технологии» 3-4 апреля г. Санкт-Петербург; на XVI Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях «ММТТ-Дон», Ростов-на-Дону, - мая г. XLVII, XLVIII, XLIX научно-технических конференциях ТРТУ, проводившихся в - гг. ТРТУ; а также были представлены на VII Международном семинаре «Устойчивость и колебания нелинейных систем управления», Москва, Институт проблем управления РАН, - мая г. Международной конференции по мягким вычислениям и измерениям “SCM’”, Санкт-Петербург, - июня г. VIII Международной конференции «Устойчивость. Донецк, Украина, 3-7 сентября г. VI Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления», Таганрог, ТРТУ, - октября г. В данной главе рассматриваются наиболее полное на настоящий момент математическое описание движения летательного аппарата. Как правило, в специализированной литературе по конструированию и настройке контуров управления летательными аппаратами в качестве математической модели объекта приводятся только конечные передаточные функции, записанные для рассматриваемого изолированного канала управления и полученные после применения процедур линеаризации и упрощения на основе принятия различных допущений. В первой главе приводятся все сведения, необходимые для решения задач анализа и синтеза систем управления по нелинейным моделям пространственного движения твердого тела в различных постановках. В настоящей работе движение летательного аппарата рассматривается и анализируется, как движение твердого тела. Прежде чем приступать к описанию математических моделей движения твердого тела, дадим определения системам координат, в которых эти модели записаны. Вид математической модели движения твердого тела, записанной в разных системах координат, может также существенно различаться. При этом, очевидно, что необходим такой выбор направлений осей системы координат, чтобы форма записанных законов движения имела наиболее удобный вид для последующего применения в процедурах анализа и синтеза алгоритмов управления. Общепринято описание движения в прямоугольных правых системах координат. ЗІ приведено описание различных систем координат и их обозначение и классификация в соответствии с ГОСТом. При решении задач управления полетом необходимо использовать как минимум два вида систем координат - подвижную систему, связанную с летательным аппаратом (обычно - его центром масс), и неподвижную, связанную с началом координат в какой либо точке пространства. В качестве неподвижной системы координат выберем нормальную земную систему координат [, с началом координат О0 на поверхности земли в точке старта (либо в любой другой допустимой точке пространства в соответствии с конкретными условиями решаемой задачи). При этом начальное направление движения ЛА совпадает с направлением оси X,, оси X ^ и 7 . Ось У. Нормальная система координат [2] связана с центром масс ЛА; примем, что ес оси параллельны нормальной земной системе координат. Эта система необходима для определения линейных координат положения ЛА относительно точки старта. Рис. Проекция радиус-вектора г на ось О У определяет геометрическую высоту полета. Рис. Для определения угловых координат ЛА относительно инерциапьной системы отсчета используется связанная система координат. Положение связанной системы координат относительно нормальной системы координат определяется гремя углами поворота систем относительно друг друга - углами тангажа крена у и рыскания (курса) %. Эти углы соответствуют корабельным углам, введенным А. Н. Крыловым (4]. Угол ? ОХ и горизонтальной плоскостью, угол % заключен между осью ОХ нормальной системы координат и проекцией оси ОХ на горизонтальную плоскость, угол у характеризует поворот объекта управления вокруг продольной оси ОХ . Углы тангажа, крена, рыскания имеют общее название - углы Эйлера, что дает наименование одному из вариантов записи математической модели движения ЛА, которая будет приведена далее. Эйлера основано на предположении, что угол тангажа дФ — .