Методика функциональной реконфигурации комплекса бортового оборудования беспилотного летательного аппарата

Авторы

Орехович Р. А.

Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», Воронеж, Россия

e-mail: orex0212@gmail.com

Аннотация

Статья посвящена вопросу обеспечения отказобезопасности комплекса бортового оборудования (КБО) беспилотного летательного аппарата (БПЛА) большой продолжительности полета. Данная направление исследований является актуальным аспектом в развитии беспилотных систем. БПЛА находят широкое применение в современных вооруженных конфликтах и в различных секторах экономики, ежегодно увеличивается количество задач, возлагаемых на беспилотные системы.

В независимости от сферы применения и класса БПЛА основным свойством, которым должен обладать БПЛА это надежность функционирования. Она обеспечивается различными способами, такими как резервирование, комплексирование и реконфигурация, но необходимые значения показателей надежности не достигаются. Создание избыточных реконфигурируемых КБО является безальтернативным путем достижения предельно возможной надежности этих комплексов в условиях, как ограниченной надежности используемых компонентов, так и воздействия широкого спектра внешних факторов. Современные подходы к управлению избыточности направлены на обеспечение выполнения функций отказавших компонентов на другие, исправные компоненты КБО.

В статье описывается экспериментальная методика функциональной реконфигурации, позволяющая оптимизировать работу КБО, обеспечить его максимальную эффективность и функциональность. Она основана на адаптивном способе функциональной реконфигурации КБО, заключающийся в внедрении блока адаптации, формирующий показатели функциональной эффективности (ПФЭ) компонентов на основе использования информации о режимах работы, командах оператора и другой внешней информации, а также информации о техническом состоянии функциональных модулей на основе нечеткого логического подхода.

Для апробации предложенной методики разработана функциональная математическая модель КБО, которая создана в интерактивной среде для программирования и численных расчетов MATLAB со специальными инструментальными средствами для анализа, проектирования и моделирования систем нечеткой логики Fuzzy Logic Toolbox. Рассмотрена работа методики на примере отказа одного вычислителя КБО, результатом которой является перераспределение задач между вычислителями, что повышает вероятность выполнения боевой задачи.

Предложенная в статье методика и математическая модель адаптивной функциональной реконфигурации КБО БПЛА позволяет определять ПФЭ конфигураций компонентов КБО на основе нечетко-логического подхода, что позволяет выполнить боевую задачу без потери вычислительной нагрузки с имеющимся ресурсами компонентов КБО БПЛА.

Ключевые слова:

управление, надежность, беспилотный летательный аппарат, функциональная реконфигурация

Библиографический список

1. Волобуев М.Ф. Классификация беспилотных летательных аппаратов по уровню требуемой надежности // Авиакосмическое приборостроение. 2016. № 9. С. 39-48.

2. Джавадов Н.Г., Агаев Ф.Г., Гусейнов Г.А., Зульфугарлы П.Р. Вопросы оценки выполнимости задач, поставленных перед беспилотными летательными аппаратами // Труды МАИ. 2022. № 127. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=170350. DOI: 10.34759/trd-2022-127-20

3. Агеев А.М., Замыслов М.А., Михайленко С.Б. Управление многофункциональной целевой нагрузкой беспилотных летательных аппаратов с применением принципов функциональной реконфигурации // Транспорт: наука, техника, управление. 2018. № 2. С. 35-42.

4. Попов А.С., Фетисов Е.В., Елизаров А.В, Орехович Р.А. Анализ способов повышения надежности беспилотных летательных аппаратов различного класса // Транспорт: наука, техника, управление. 2023. № 2. С. 40-45. DOI: 10.36535/0236-1914-2023-02-7

5. Алиева Г.В., Гусейнов О.А. Вопросы построения адаптивного режима полета разведывательного беспилотного летательного аппарата // Труды МАИ. 2024. № 134. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=178471

6. ГОСТ Р ИСО/МЭК 19762-1-2011. Информационные технологии. Технологии автоматической идентификации и сбора данных (АИСД). Гармонизированный словарь. Ч. 1. Общие термины в области АИСД. – М.: Стандартинформ, 2012. - 36 с.

7. Федосов Е.А., Косьянчук В.В., Сельвесюк Н.И. Интегрированная модульная авионика // Радиоэлектронные технологии. 2015. № 1. С. 66-71.

8. Bukov V., Kutahov V., Bekkiev A. Avionics of Zero Maintenance Equipment // Proc. of 27th congress of the International Council of the Aeronautical Sciences, 19–24 Sept. 2010, Nice, France, ICAS 2010, CD-ROM Proc., pp. 7-1-1.

9. Jennions I.K. An Introduction to Integrated Vehicle Health Management: Perspectives on an Emerging Field, SAE International, 2011, 177 p.

10. Агеев А.М., Бронников А.М., Буков В.Н., Гамаюнов И.Ф. Супервизорный метод управления технических систем с избыточностью // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2017. № 3. С. 72-82.

11. Агеев А.М., Буков В.Н., Шурман В.А. Система управления избыточностью комплексов бортового оборудования воздушных судов на основе супервизоров конфигураций // Транспорт: наука, техника, управление. 2022. № 6. С. 10-18. DOI: 10.36535/0236-1914-2022-06-2

12. Агеев А.М., Буков В.Н., Шурман В.А. Арбитражный подход к управлению избыточностью комплекса бортового оборудования на основе супервизоров конфигураций // Проблемы управления. 2022. № 2. С. 24-35. DOI: 10.25728/pu.2022.2.3

13. Буков В.Н., Авакян А.А, Бельфор Г.Е. и др. Фундаментальные основы создания авионики необслуживаемого оборудования летательных аппаратов // Научно-практическая конференция «Фундаментальные исследования в направлении разработки, производства и экспорта отечественной высокотехнологичной промышленной продукции» (Москва, 22-23 апреля 2010): сборник статей. - М.: Изд-во ВУНЦ ВВС, 2010. С. 20-34.

14. Попов А.С., Мальцев А.М., Замыслов М.А. Модель формирования команд управления рулями беспилотного летательного аппарата при выполнении сложных пространственных маневров // Транспорт: Наука, Техника, Управление. 2017. № 8. С. 53-59.

15. Попов А.С. Методика управления реконфигурацией резервированного комплекса управления беспилотного летательного аппарата на основе супервизорного подхода // Транспорт: Наука, Техника, Управление. 2018. № 8. С. 30-41.

16. Попов А.С. Об управлении избыточностью бортового комплекса управления беспилотного летательного аппарата // Всероссийская научно-техническая конференция «ХIV Научные чтения по авиации, посвященные памяти Н.Е. Жуковского» (Москва, 13–14 апреля 2017): сборник трудов. - М.: ВУНЦ, 2017. С. 52-55.

17. Попов А.С., Агеев А.М. Способ реконфигурации бортового комплекса управления беспилотного летательного аппарата на основе супервизоров конфигурации // Сборник материалов (доклады и статьи) 3-й научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития и эксплуатации ракетно-артиллерийского, специального вооружения и морской техники». - Севастополь: ЧВВМУ имени П.С. Нахимова, 2018. С. 196-203.

18. Павлов А.Н., Умаров А.Б., Кулаков А.Ю., Гордеев А.В. Задача планирования реконфигурации системы управления движением малого космического аппарата дистанционного зондирования Земли в условиях неизвестной циклограммы его функционирования // Труды МАИ. 2022. № 126. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=169004. DOI: 10.34759/trd-2022-126-18

19. Каляев И.А., Левин И.И. Реконфигурируемые вычислительные системы. - Таганрог: Издательство ЮФУ, 2016. - 461 с.

20. Масюков И.И. Метод и устройство расположения задач в реконфигурируемых вычислительных системах // Труды МАИ. 2021. № 120. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=161427. DOI: 10.34759/trd-2021-120-13

21. Борисов В.В., Круглов В.В., Федулов А.С. Нечеткие модели и сети. - М.: Горячая линия – Телеком, 2012. - 284 с.

22. Petrosino A., Fanelli A.M., Pedrycz W. Fuzzy Logic and Applications, Springer, 2011, 290 p.

23. Савченко Д.В., Резникова К.М., Смышляева А.А. Нечеткая логика и нечеткие информационные технологии // Отходы и ресурсы. 2021. № 1. С. 12. DOI: 10.15862/10ECOR121
    

Скачать статью