Адаптивная система автоматического управления с эталонной моделью на основе ПИД-регулятора для беспилотного аппарата самолетного типа

Авторы

Селезнева А. Е.

АО «Государственный научно-исследовательский институт приборостроения», Мира просп., 125, Москва, 129226, Россия

e-mail: seleznevaae@yandex.ru

Аннотация

В настоящей статье представлены результаты исследования возможности использования адаптивной системы автоматического управления с эталонной моделью на основе ПИД-регулятора для объекта с неизвестными (не точно известными) динамическими параметрами. В качестве объекта рассмотрен канал тангажа беспилотного аппарата самолетного типа. Принцип действия адаптивной системы с эталонной моделью заключается в вычислении управляющего воздействия, исходя из разницы между реальным состоянием объекта управления и состоянием эталонной модели. В качестве эталонной модели предлагается применить модель объекта управления с ПИД-регулятором. Основным плюсом такой системы, по сравнению с классической системой с ПИД-регулятором, является высокая точность отработки заданного воздействия, даже в случае не точного определения динамических параметров реального объекта, и лучшая устойчивость к внешним возмущениям, за счет корректировки управляющего воздействия в режиме реального времени. 

Ключевые слова:

система автоматического управления; адаптивная система автоматического управления; динамические параметры; эталонная модель; самонастраивающаяся система; ПИД-регулятор

Список источников

1. Безяев В.С., Макарычев П.П. Идентификация параметров моделей объектов методом регрессионного анализа // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2020. № 1 (53). С. 19–27.
2. Методы адаптивного и робастного управления нелинейными объектами в приборостроении: учебное пособие для высших учебных заведений / А.А. Бобцов, В.О. Никифоров, А.А. Пыркин, О.В. Слита, А.В. Ушаков. СПб: НИУ ИТМО, 2013. 277 c.  
3. Ремень – Сафи // Большая советская энциклопедия: в 30 т. Т. 22 / под. ред. А. М. Прохорова. М.: Советская энциклопедия, 1975. 628 с.
4. Barkana I. Adaptive control? But is so Simple! // Journal of Intelligent & Robotic Systems, 2016, no. 83. P. 3–34.
5. Iwai Z., Mizumoto I. Realization of simple adaptive control by using parallel feedforward compensator // International Journal of Control. 1994. Vol. 59, iss. 6. P. 1543–1565.
6. Kaufman H., Barkana I., Sobel K. Direct adaptive control algorithms. N.Y.: Springer–Verlag, 1994. xxi, 370 p.
7. Денисенко В.В. ПИД-регуляторы: принцип построения и модификации // Современные технологии автоматизации. 2006. № 4. С. 66–74.
8. Селезнева А.Е., Неретин Е.С. Адаптивная система автоматического управления мультисредным объектом // Управление большими системами. 2024. № 109. С. 41–66.
9. Лащёв А.Я. Синтез адаптивных систем управления с использованием идеи параметрических отрицательных обратных связей // Автоматика и телемеханика. 1994. № 3. C. 108–116.
10. Овчаренко В.Н. Идентификация аэродинамических характеристик воздушных судов по полетным данным. М.: Изд-во МАИ, 2017. 182 с.
11.  Adaptive second-order sliding mode conrtol: A Lyapunov approach // IEEE Transactions on Automatic Control. 2022. No. 67 (10). P. 5392–5399.
12.  Wise K.A., Lavretsky E., Hovakimyan N. Adaptive control of flight: theory, applications, and open problems // 2006 American Control Conference IEEE 2006. P. 5966–5971.
13.  Crespo L., Matisutani M., Annaswamy A. Design of a model reference adaptive controller for an unmanned air vehicle // AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference. 2010. P. 8049.
14.  Dydek Z.T., Annaswamy A.M., Lavretsky E. Adaptive control of quadrotor UAVs: A design trade study with flight evaluations // IEE Transactions on Control Systems Technology. 2013. Vol. 21, iss. 4. P. 1400–1406.
15.  Whitehead B., Bieniawski S. Model reference adaptive control of a quadrotor UAV // AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference. 2010. P. 8148.
16.  Shin Y., Calise A. Motter M. Adaptive autopilot designs for an unmanned aerial vehicle // AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit. 2005. P. 6166.
17.  Gibson T.E., Annaswamy A, M., Lavretsky E. On adaptive control with closed-loop reference models: transients, oscillations, and peaking // IEE Access. 2013. Vol. 1. P. 703–717.