Идентификаторы пониженной размерности в задаче стабилизации беспилотного летательного аппарата в неспокойной атмосфере

Авторы

Хрусталёв М. М.^*, Халина А. С.^**

ФГБУН «Институт проблем управления имени В. А. Трапезникова» РАН, ул. Профсоюзная, 65, Москва, 117997, Россия

*e-mail: mmkhrustalev@mail.ru
**e-mail: an.khalina@gmail.com

Аннотация

Предложен метод синтеза оптимальной по квадратичному критерию стратегии стабилизации горизонтального полета беспилотного летательного аппарата (БЛА) в вертикальной плоскости с учетом углового движения. Движение БЛА в условиях случайного ветрового воздействия описывается квазилинейной стохастической системой. Для упрощения системы стабилизации предлагается использовать минимальное количество измеряемых параметров движения совместно с идентификатором состояния пониженной размерности. При этом как параметры стратегии управления, так и параметры идентификатора предлагается выбирать из условия оптимизации общего критерия качества стабилизации. Особенностью предложенного метода является отсутствие разделения задач синтеза управления и наблюдения, обусловленного не применимостью теоремы разделения для рассматриваемых квазилинейных систем.

Ключевые слова

малый беспилотный летательный аппарат, оптимальное управление, стабилизация движения, подавление ветровых возмущений, идентификатор пониженной размерности

Библиографический список

1. Параев Ю.И. Введение в статистическую динамику процессов управления и фильтрации. – М.: Советское Радио, 1976. – 156 с.

2. Randal W. Beard, Timothy W. McLain Small unmanned aircraft: theory and practice. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2012, 320 p.

3. Халина А.С., Хрусталев М.М. Оптимизация облика и стабилизация управляемых квазилинейных стохастических систем, функционирующих на неограниченном интервале времени // Известия РАН. Теория и системы управления. 2017. № 1. C. 65 – 88.

4. Etkin B. Dynamics of atmospheric flight. John Wiley & Sons, 1972, 608 p.

5. Etkin B. Turbulent wind and its effect on flight // Journal of Aircraft, 1981, vol. 18, no. 5, pp. 327 – 345.

6. Парышева Г.В., Ярошевский В.А. Проблема формирования расчетных ветровых возмущений для задач динамики полета // Ученые записки ЦАГИ. 2001. Т. XXXII. № 1-2. С. 102 – 118.

7. Лебедев Г.Н., Михайлин Д.А., Румакина А.В. Многоступенчатая идентификация неизмеряемых параметров полета при комплексировании сигналов бортовых измерительных средств // Труды МАИ. 2016. № 91. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=75637

8. Рыбников С.И., Нгуен Тхань Шон. Повышение точности управления боковым движением среднемагистрального самолета с использованием калмановского наблюдателя знакопеременного ветрового возмущения // Труды МАИ. 2018. № 98. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=90450

9. Квакернак Х., Сиван Р. Линейные оптимальные системы управления. – М.: МИР, 1977. – 656 с.

10. Di Masi G.B., Gombani A., Kurzhanski A.B. Modeling, Estimation and Control of Systems with Uncertainty, USA, Birkhäuser Boston, 1991, 472 p.

11. Mohinder S. Grewal, Angus P. Andrews. Kalman filtering: theory and practice using MATLAB, John Wiley & Sons, 2015, 640 p.

12. Simon D. Optimal State Estimation. Kalman, H_∞, and Nonlinear Approaches, John Wiley & Sons, 2006, 552 p.

13. Jazwinski A.H. Stochastic Processes and Filtering Theory, Academic Press, 1970, 376 p.

14. Садомцев Ю.В. Синтез динамических субоптимальных регуляторов пониженного порядка на основе -критерия // Автоматика и телемеханика. 2006. № 12. С. 175 – 189.

15. Rom D.B., Sarachik P.E. The design of optimal compensators for linear constant systems with inacessible states // Transactions on Automatic Control, 1973, vol. AC-18, no. 5, pp. 509 – 512.

16. Blanvillain P.J., Johnson T.L. Specific-optimal control with a dual minimal-order observer-based compensator // International Journal of Control, 1978, vol. 28, no. 2, pp. 277 – 294.

17. Dai L. Singular control systems: Lecture notes in control and information scinces. Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 1989, 334 p.

18. Zhang L., Huang B., Lam J. LMI synthesis of H₂ an mixed H₂/H_∞ controllers for singular systems // IEEE Transactions on Circuits and Systems-II: Analog and Digital Signal Processing, 2003, vol. 50, no. 9, pp. 615 – 626.

19. Кабанов С.А. Оптимизация динамики систем при действии возмущений. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. – 200 с.

20. Коровин С.К., Фомичев В.В. Наблюдатели состояния для линейных систем с неопределенностью. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. – 224 с.

21. Ильин А.В., Коровин С.К., Фомичев В.В. Методы построения наблюдателей для линейных динамических систем с неопределенностью // Труды Математического института имени В. А. Стеклова РАН. 2008. Т. 262. С. 87 – 102.

Скачать статью