Синтез путевого управления движением летательного аппарата на сфере
Авторы
АО «Раменское приборостроительное конструкторское бюро», ул. Гурьева,2, Раменское, Московская область, 140103, Россия
e-mail: mbalesov@spb.rpkb.ru
Аннотация
В статье рассматривается задача синтеза путевого управления траекторным движением летательного аппарата (ЛА) самолётного типа при непосредственном наведении на целевую навигационную точку (ЦНТ) на сфере. Для описания движения ЛА используются две модели: в исходной географической и условной (полярной относительно ЦНТ) системе координат, при этом представлены формулы пересчёта переменных состояния объекта управления в разных моделях. Синтез управления осуществляется методом обратной задачи динамики, в рамках которого выбирается эталонное описание разности текущего углового положения ЛА и требуемого направления. Для учёта ограничения величины управления (угла крена) применяется нелинейное звено «насыщения» и его гладкие аппроксимации. В работе даны конечные формулы расчёта функции управления для двух стандартных воздушных операций: наведение ЛА на целевую точку по углу курса (курсовое наведение) и по путевому углу (путевое наведение). Кроме того, рассмотрены вопросы преобразования первичных пилотажно-навигационных данных, предоставляемых комплексами бортовой аппаратуры ЛА, в выходные параметры для управления. В работе выполнено моделирование наведения ЛА на ЦНТ с помощью численного интегрирования уравнений движения ЛА при учёте ветрового воздействия и синтезированного управления. Представленные графические зависимости параметров направления, функции управления и траекторий движения ЛА иллюстрируют работоспособность разработанных алгоритмов и идентичность двух постановок задачи. В статье на основании решения уравнения движения методом Пикара получены формулы для оценки возможности выполнения манёвра и даны рекомендации по выбору параметров системы управления. Отмечается, что постановка задачи в условных полярных координатах имеет вполне «естественную» геометрическую трактовку при выборе параметров управления и оценке структуры траектории. Предложенные алгоритмы могут быть применены в составе бортовых комплексов пилотажно-навигационного обеспечения и траекторного управления летательными аппаратами при значительных скоростях движения ЛА и больших расстояниях до ЦНТ.
Ключевые слова:
синтез траекторного управления летательными аппаратами, способ путевого управления движением, условная географическая система координат, метод обратной задачи динамики, ограничение функции управленияСписок источников
- Бойчук Л.М. Метод структурного синтеза нелинейных систем автоматического управления. – М.: Энергия, 1971. – 112 с.
- Крутько П.Д. Обратные задачи динамики в теории автоматического управления. – М.: Машиностроение, 2004. – 576 с.
- Гурский Н.Н., Слабко Ю.И., Фурунжиев Р.И., Хомич А.Л. Синтез регуляторов для управления движением мехатронных систем // Информатика, 2008, № 4. – С. 34-40.
- Колесников А.А. Синергетические методы управления сложными системами: Теория системного синтеза. – М.: Едиториал УРСС, 2019. – 240 с.
- Павловский В.Е., Савицкий А.В. Исследование обратной задачи для вычисления управляющих воздействий для квадрокоптера // Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша. 2017, № 17. – 20 с.
- Алесов М.Б., Бондаренко Ф.А. Синтез путевого управления движением летательного аппарата методом обратной задачи // Системный анализ и логистика, № 4(42), 2024, с. 21-34.
- Бромберг П.В. Теория инерциальных систем навигации. – М.: Наука. Гл. ред. физ. мат. лит-ры, 1979. – 296 с.
- Бойко Е.Г. Высшая геодезия. Часть II. Сфероидическая геодезия. – М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 2003. – 144 с.
- Ким Д.П. Теория автоматического управления. – М.: Юрайт, 2015. – 276 с.
- Алесов М.Б., Гладков Г.К. Синтез управления траекторным движением летательного аппарата методом обратной задачи // Аспирант и соискатель, 2021, №2. – С. 68-76.
- Алесов М.Б. Управление сопровождением наземных объектов с летательных аппаратов // Автоматизация. Современные технологии, 2021, №8 – C. 364-369.
- Сарайский Ю.Н. Геоинформационные основы навигации. – СПб.: СПбГУ ГА, 2010. – 250 с.