Управление траекторным движением летательного аппарата на основе синергетического подхода

Аннотация

При стремительно возрастающих требованиях к летательным аппаратам различного рода становится острой проблема синтеза соответствующих систем автоматического управления. Используемые на практике системы управления основаны на линеаризованном представлении динамики объекта управления, что допустимо лишь при удержании опорного режима, относительно которого данная операция проводится. При значительном изменении параметров полета на всем его протяжении (например, на активном участке у ракеты-носителя) замена нелинейной модели множеством линейных, например, с помощью метода замороженных коэффициентов, становится неэффективной. Рассмотрено применение метода аналитического конструирования агрегированных регуляторов для управления высотой полета и скоростью продольного движения летательного аппарата с нелинейной моделью динамики. Реализовано устойчивое движение в требуемые точки фазового пространства при значительном изменении переменных состояния объекта. Замкнутая система демонстрирует высокую грубость к изменениям аэродинамических характеристик летательного аппарата во всем диапазоне исследованных высот и чисел Маха. Каналы управления воздушной скоростью и высотой полета являются не конкурирующими, а согласованными и не привносят дополнительные возмущения в работу друг друга

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Михалин Д.А., Чулин Н.А. Управление траекторным движением летательного аппарата на основе синергетического подхода. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2024, № 4 (149), с. 110--127. EDN: ZPUPFY

Литература

[1] Баженов С.Г. Основы динамики полета. М., ФИЗМАТЛИТ, 2021.

[2] Гуткин Л.С., Борисов Ю.П., Валуев А.А. и др. Радиоуправление реактивными снарядами и космическими аппаратами. М., Советское радио, 1968.

[3] Бюшгенс Г.С., ред. Аэродинамика и динамика полета магистральных самолетов. М., ЦАГИ, Пекин, Авиаиздательство КНР, 1995.

[4] Петров В.П., Сочивко А.А. Управление ракетами. М., Воениздат, 1963.

[5] Lapin A.V., Zubov N.E. Minimization of control signals at stabilizing spatial motion of a maneuverable aircraft. RusAutoCon, 2020, pp. 202--208. DOI: https://doi.org/10.1109/RusAutoCon49822.2020.9208159

[6] Khalid A., Zeb K., Haider A. Conventional PID, adaptive PID and sliding mode controllers design for aircraft pitch control. ICEET, 2019, pp. 1--6. DOI: https://doi.org/10.1109/CEET1.2019.8711871

[7] Оболенский Ю.Г. Управление полетом маневренных самолетов. М., Воениздат, 2007.

[8] Гамынин Н.С. Гидравлический привод систем управления. М., Машиностроение, 1972.

[9] Колесников А.А. Синергетические методы управления сложными системами: теория системного синтеза. М., URSS, 2019.

[10] Колесников А.А., Колесников Ал.А., Кузьменко А.А. Методы АКАР и АКОР в задачах синтеза нелинейных систем управления. Мехатроника, автоматизация, управление, 2016, т. 17, № 10, с. 657--669. DOI: http://doi.org/10.17587/mau.17.657-669

[11] Колесников А.А. Метод синергетического управления самоорганизующимися нелинейными колебательными системами. Известия ЮФУ. Технические науки, 2015, № 5, с. 231--242. EDN: UDUZOH

[12] Колесников А.А., ред. Синергетические методы управления сложными системами. М., URSS, 2019.

[13] Byrnes C.L., Isidori A. New results and examples in nonlinear feedback stabilization. Syst. Contr. Lett., 1989, vol. 12, no. 5, pp. 437--442. DOI: http://doi.org/10.1016/0167-6911(89)90080-7

[14] Kokotovich P.V., Sussman H.J. A positive real condition for global stabilization on nonlinear systems. Syst. Contr. Lett., 1989, vol. 13, pp. 125--134. DOI: http://doi.org/10.1016/0167-6911(89)90029-7

[15] Дружинина М.В., Никифоров О.В., Фрадков А.Л. Методы адаптивного управления нелинейными объектами по выходу. Автоматика и телемеханика, 1996, № 2, с. 3--33.

[16] Колесников А.А. Аналитическое конструирование нелинейных агрегированных регуляторов по заданной совокупности инвариантных многообразий. III. Учет ограничений. Известия высших учебных заведений. Электромеханика, 1989, № 12, с. 55--65. EDN: ZDZHEF

[17] Veselov G.E., Ingabire A. Synergetic synthesis of control of longitudinal flight dynamics of UAV in the presence of wind disturbances with input constraints. ICCAD, 2020, pp. 1--6. DOI: https://doi.org/10.1109/ICCAD49821.2020.9260535

[18] Kreerenko O.D., Kreerenko E.S. Synthesis of control laws of aerospace system based on a synergistic approach. ICAS, 2016. URL: https://www.icas.org/ICAS_ARCHIVE/ICAS2016/data/papers/2016_0183_paper.pdf (дата обращения: 15.06.2024).

[19] Jia Q., Zhang W., Shi J., et al. Maneuverable aircraft flight control using nonlinear dynamic inversion. ICCAS, 2018, pp. 1513--1518.

[20] Zhang R., Zhang J., Yu H. Review of modeling and control in UAV autonomous maneuvering flight. IEEE ICMA, 2018, pp. 1920--1925. DOI: https://doi.org/10.1109/ICMA.2018.8484542