Оптимизация маршрутов непрерывно-дискретного движения управляемых объектов при наличии препятствий


DOI: 10.34759/trd-2020-113-17

Авторы

Бортаковский А. С.*, Урюпин И. В.**

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия

*e-mail: asbortakov@mail.ru
**e-mail: uryupin93@yandex.ru

Аннотация

В статье рассматриваются задачи планирования и оптимизации маршрутов плоского движения модели летательного аппарата при наличии препятствий. На этапе планирования разрабатывается оптимальный по быстродействию маршрут непрерывно-дискретного движения по заданной карте в обход имеющихся препятствий. При этом на основе достаточных условий минимизируется количество поворотов траектории и время достижения цели. На втором этапе запланированная траектория используется в качестве опорной для модели Маркова – Дубинса движения летательного аппарата и оптимизируется на основе необходимых условий оптимальности.

Ключевые слова:

непрерывно-дискретное движение, минимизация переключений, оптимальное управление, быстродействие

Библиографический список

  1. Евдокименков В.Н., Красильщиков М.Н., Оркин С.Д. Управление смешанными группами пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов в условиях единого информационно-управляющего поля. – М.: Изд-во МАИ, 2015. – 272 с.

  2. Лебедев Г.Н., Румакина А.В. Система логического управления обхода препятствий беспилотным летательным аппаратом при маршрутном полете // Труды МАИ. 2015. № 83. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=61905

  3. Матюшин М.М., Луценко Ю.С., Гершман К.Э. Синтез структуры органа управления полетом космических группировок // Труды МАИ. 2016. № 89. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=72869

  4. Richards A., How J.P. Aircraft trajectory planning with collision avoidance using mixed integer linear programming // Proceedings of the American Control Conference, «ACC’ – 2002», 2002, vol. 3, IEEE Publ., pp. 1936 - 1941. DOI: 10.1109/ACC.2002.1023918

  5. Jia Zeng, Xiaoke Yang, Lingyu Yang, and Gongzhang Shen. Modeling for UAV resource scheduling under mission synchronization // Journal of Systems Engineering and Electronics, October 2010, vol. 21, no. 5, pp. 821 - 826. DOI: 10.3969/j.issn.1004-4132.2010.05.016

  6. Schouwenaars T., Valenti M., Feron E., How J. Linear Programming and Language Processing for Human/Unmanned-Aerial-Vehicle Team Missions // Journal of Guidance, Control, and Dynamics, March–April 2006, vol. 29, no. 2, pp. 303 - 313. DOI: 10.2514/1.13162

  7. Winstrand M. Mission Planning and Control of Multiple UAV's. Scientific Report № FOI-R-1382-SE Swedesh Defence Research Agency, 2004. p. 52.

  8. Rong Zhu, Dong Sun, Zhaoying Zhou. Cooperation Strategy of Unmanned Air Vehicles for Multitarget Interception // Journal Guidance, 2005, vol. 28, no. 5, pp.1068 - 1072. DOI: 10.2514/1.14412

  9. Kamal W.A. and Samar R. A Mission Planning Approach for UAV Applications // Proceedings of the 47th IEEE Conference on Decision and Control, Cancun, Mexico, Dec. 9-11, 2008, pp. 3101 - 3106. DOI: 10.1109/CDC.2008.4739187

  10. Schumacher C.J. and Kumar R. Adaptive сontrol of UAVs in сlose-coupled formation flight // Proceedings of the American Control Conference, 2000, vol. 2, pp. 849 – 853.

  11. Dušan M. Stipanovic, Gökhan Inalhan, Rodney Teo, Claire J. Tomlin. Decentralized overlapping control of a formation of unmanned aerial vehicles // Automatica, 2004, vol. 40, no. 8, pp. 1285 - 1296.

  12. Jongki Moon. Mission-Based Guidance System Design for Autonomous UAVs. A Thesis Presented to The Academic Faculty, Georgia Institute of Technology, December 2009, 145 p.

  13. Ha J., Sattigeri R. Vision-based obstacle avoidance based on monocular slam and image segmentation for UAVs, Infotech@Aerospace, 2012, pp. 1 - 9.

  14. Tewari A. Optimal nonlinear spacecraft attitude control throung Hamilton – Jacobi formulation // Journal Astronautical Science, 2002, vol. 50, pp. 99 - 112.

  15. Беллман Р. Динамическое программирование. – М.: ИЛ, 1960. – 400 с.

  16. Дивеев А.И., Конырбаев Н.Б. Управление группой квадрокоптеров методом вариационного аналитического программирования // Труды МАИ. 2017. № 96. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=85774

  17. Бортаковский А.С., Щелчков К.А. Задачи группового быстродействия летательных аппаратов // Труды МАИ. 2018. № 99. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=91644

  18. Бортаковский А.С., Урюпин И.В. Минимизация количества переключений оптимальных непрерывно-дискретных управляемых процессов // Известия РАН. Теория и системы управления. 2019. № 4. С. 29 - 46.

  19. Марков А.А. Несколько примеров решения особого рода задач о наибольших и наименьших величинах // Сообщения Харьковского математического общества. 1889. 1, № 5,6. С. 250 – 276. URL: http://sector3.imm.uran.ru/stat_oth/markov1889/markov_1889.pdf

  20. Dubins L.E. On Curves of Minimal Length with a Constraint on Average Curvature, and with Prescribed Initial and Terminal Positions and Tangents // American Journal Mathematics, 1957, vol. 79, no. 3, pp. 497 – 516. URL:http://dx.doi.org/10.2307/2372560

  21. Tsourdos A., White B., Shanmugavel M. Cooperative Path Planning of Unmanned Aerial Vehicles, New York, Wiley&Sons, 2011, 190 p.

  22. Понтрягин Л.С., Болтянский В.Г., Гамкрелидзе Р.В., Мищенко Е.Ф. Математическая теория оптимальных процессов. – М.: Физматгиз, 1961. – 392 с.

  23. Аграчев А.А., Сачков Ю.Л. Геометрическая теория управления. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. – 392 с.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход