Аннотация
Приводится методика синтеза параметрически самоорганизующихся регуляторов для системы управления полетом летательным аппаратом, в основу которой положен метод аналитического конструирования оптимальных регуляторов (АКОР) в вырожденной формулировке. Она характеризуется тем, что весовые коэффициенты функции Беллмана в функционале качества определяются из условий разделения движений на изолированные каналы управления, что характерно для такого объекта, как летательный аппарат, и условий необходимой структуры регуляторов без необходимости решения уравнения Ляпунова, присущего традиционной задаче АКОР. В отличие от известных методик, когда коэффициенты законов управления подбираются эмпирически и корректируются вручную, в предлагаемой методике коэффициенты усиления оптимальных регуляторов могут быть автоматически идентифицированы в реальном времени в зависимости от режима работы системы. С использованием данной методики разработаны оптимальные цифровые автоматы устойчивости и управляемости продольного и бокового каналов управления самолетом, а так же автоматы перекрестных связей между каналами. Приводятся результаты численного исследования разработанных алгоритмов при решении задачи синтеза комплексной системы управления полетом. Даны рекомендации по обоснованию структурного облика перспективной комплексной системы управления маневренным самолетом с применением полученных регуляторов в вычислительной части. Синтезированные по предложенной методике цифровые регуляторы позволяют заместить функции ряда технических устройств традиционных систем автоматического управления (САУ), таких как самолетные демпферы, автоматы управления, автоматы продольной и боковой устойчивости и управляемости, автоматы перекрестных связей. Предлагаемые методика, модели, алгоритмы и рекомендации могут быть использованы при проектировании новых и модернизации существующих систем управления летательными аппаратами, а также в специализированных вычислителях авиационных тренажёров, моделирующих динамику полёта самолета с системой управления.
Ключевые слова: аналитическое конструирование, оптимальный регулятор, система автоматического управления, летательный аппарат, вырожденность, многоканальная система, устойчивость, управляемость
Список литературы
1. Воевода А.А., Ишимцев Р.Ю. О синтезе многоканальных ПИД-регуляторов // Научный вестник НГТУ. – 2004. – № 4 (25). – С. 161–165.
2. Летов А.М. Аналитическое конструирование регуляторов I-IV // Автоматика и телемеханика. – 1960. – № 6. – С. 661–665.
3. Калман Р. Об общей теории систем управления // Теория дискретных, оптимальных и самонастраивающихся систем: труды I международного конгресса ИФАК. – М.: АН СССР, 1961. – Т. 2. – С. 521–547.
4. Красовский А.А. Аналитическое конструирование систем автоматического регулирования по критерию обобщенной работы // Известия Академии наук СССР. Техническая кибернетика. – 1970. – № 3.
5. Красовский А.А. О преимуществах систем управления сконструированных по критерию обобщенной работы // Известия Академии наук СССР. Техническая кибернетика. – 1970. – № 5. – С. 37-44.
6. Красовский А.А. Развитие концепции, аналитическая теория, алгоритмическое обеспечение двухконтурного самоорганизующегося регулятора // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. – 1999. – № 2. – С. 52–64.
7. Атанс М., Фалб П. Оптимальное управление. – М.: Машиностроение, 1968. – 764 с.
8. Агеев А.М., Горшенин А.Б., Сизых В.Н. Методика декомпозиции контуров управления воздушного судна на основе принципа самоорганизации // Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2009. –
Т. 38, № 2. – С. 28–33.
9. Агеев А.М., Лущик А.В., Сизых В.Н. Инвариантная стратегия управления в вырожденной задаче аналитического конструирования оптимальных регуляторов // Труды XI Всероссийской научно-технической конференции и школы молодых ученых, аспирантов и студентов «Научные исследования и разработки в области авиационных, космических и транспортных систем» (АКТ-2010). – Воронеж: ВГТУ, 2010. – С. 126-132.
10. Агеев А.М., Крылов А.А. Методика синтеза математической модели продольного движения воздушного судна. – М.: ЦВНИ МО РФ, 2010. – 24 с. – Деп. ЦСИФ МО РФ 10.06.2010 г., № А 30659 УПДР. – (Серия А; Вып. 3(108)).
11. Агеев А.М., Наумов А.И. Приведение модели системы к форме Ассео с использованием метода канонизации матриц // Вестник военного авиационного инженерного института. – 2011. – Вып. 1 (11). – С. 147–155.
12. Агеев А.М., Лущик А.В., Сизых В.Н. Способ синтеза оптимального автомата перекрестных связей для системы управления маневренным самолетом // Сборник докладов XII Международной научно–технической конференции «Кибернетика и высокие технологии ХХI века. (C&T*2011). – Воронеж: ВГТУ, 2011. – Т. 2. – С. 563–567.
13. Агеев А.М., Сизых В.Н. Синтез регуляторов системы автоматического управления полетом на основе решения обратной задачи АКОР в вырожденной формулировке // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. – 2012. – № 3. – С. 159–167.
14. Буков В.Н., Сизых В.Н. Приближенный синтез оптимального управления в вырожденной задаче аналитического конструирования // Автоматика и телемеханика. – 1999. – № 12. – C. 16–32.
15. Сизых В.Н. Алгоритмическое обеспечение для адаптивной прогнозирующей системы управления с гибкой сменой стратегии регулирования // Научно-методические материалы по интегрированным бортовым комплексам летательных аппаратов. – М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1998. – С. 57–63.
16. Розоноэр Л.И. Вариационный подход к проблеме инвариантности систем автоматического управления // Автоматика и телемеханика. – 1963. – № 6, № 7.
17. Хрусталев М.М. Методы теории инвариантности в задачах синтеза законов терминального управления летательными аппаратами: учеб. пособие. М.: МАИ, 1987. – 51 с.
18. Воевода А.А., Востриков А.С. Принцип локализации: расчет многоканальных линейных систем управления // Сибирский журнал индустриальной математики. – 1998. – № 1. – C. 89–96.
19. Воевода А.А., Соловьев А.Л. Синтез регуляторов методом разделения движений в системах с широтно–импульсной модуляцией // Научный вестник НГТУ. – 1999. – № 1 (6). – С. 16–28.
20. Смагина Е.М. Вопросы анализа линейных многомерных объектов с использованием понятия нуля системы. – Томск: Изд-во ТГУ, 1990. – 159 с.
21. Крылов А.А., Сизых В.Н., Чумак А.Г. Методика структурно-параметрического синтеза нейросетевой модели продольного движения воздушного транспортного средства // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. – 2011. – № 1 (29). – С. 129–134.
22. Мухопад Ю.Ф., Пашков Н.Н., Сизых В.Н. Адаптивный подход к нейронному управлению одним классом абсолютно устойчивых систем // Фундаментальные исследования. – 2011. – № 8, ч. 1. – С. 139–147.
