автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Методы, модели и системный синтез управления комплексами беспилотных летательных аппаратов

На правах рукописи УДК 621.311.1

003 172001

ПОЛТАВСКИЙ Александр Васильевич

МЕТОДЫ, МОДЕЛИ И СИСТЕМНЫЙ СИНТЕЗ УПРАВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСАМИ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Специальность 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (технические науки - промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

г е шоч ®

Москва - 2008

003172801

Работа выполнена в Московском городском педагогическом университете

Научный консультант

Официальные оппоненты

лауреат Государственной премии СССР, доктор технических наук, профессор Дедков Виталий Кириллович

доктор технических наук, профессор Дивеев Асхат Ибрагимович

доктор технических наук Архипов Николай Федорович

заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Воскобоев Виктор Федорович

Ведущая организация

ФГУП ЦНИИ «КОМЕТА»

Защита состоится «

2008г в час

на заседании

Диссертационного совета Д002 017 03 при Вычислительном центре им А А Дородницына РАН по адресу 119333, г Москва, ул Вавилова, д 40

С диссертациеи можно ознакомиться в библиотеке Вычислительного центра им А А Дородницына РАН

Автореферат разослан « »_2008г

Ученый секретарь Диссертационного совета Д 002 017 03

кандидат физико-математических наук Мухин Александр Владимирович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность Обоснованное применение аналитического и имитационного моделирования (ИМ) при разработке комплексов беспилотных летательных аппаратов (КБЛА) является одним из основных направлений совершенствования авиационной техники и повышения эффективности ее применения Это обусловлено как высокими требованиями к характеристикам БЛА, так и рядом их специфических свойств, позволяющих создавать и выявлять в процессе разработки необходимые свойства КБЛА в заданных направлениях

Технический прогресс в развитии КБЛА, бурный рост и расширение их боевых возможностей, особенно в последнее время, могут в корне изменить и тактику ведения боя Особенным событием становятся факты включения средств поражения в состав вооружения беспилотных систем Успешное применение США ударных БЛА в локальных конфликтах и в борьбе с терроризмом стало отправной точкой в развитии «новых систем вооружения»

Гипотеза создания перспективных многофункциональных комплексов с БЛА в РФ для решения задач (разведки и удара, постановки помех и ретранслятора и др ) силовых ведомств РФ, а также там, где участие человека «на борту» ЛА или исключено, или нежелательно, или неэффективно, требует дополнительных исследований и проведения эксперимента (а для этого нужен сам комплекс с БЛА или его модели) Если за последние годы в области методов разработки пилотируемых авиационных комплексов достигнут существенный прогресс, то в вопросах анализа и синтеза беспилотных авиационных комплексов сохраняются значительные пробелы Так, например, комплексы с БЛА в РФ с перспективными навигационными системами и оптимальным комплексом авиационного вооружения (КАВ), одновременно решающие две основные задачи - разведки и удара, пока отсутствуют

Проблема оценки качества перспективных многофункциональных КБЛА, выявление их свойств на ранней стадии, разработка оптимальных алгоритмов управления (АУ) и обработки информации (АОИ), обеспечения надежного управления безопасностью полетов с возможным применением авиационных средств поражения (АСП) БЛА, требует системного концептуального подхода На стадии проектирования, создания и эксплуатации (особенно с точки зрения функционального предназначения, безопасности применения и экономической эффективности) будущих комплексов БЛА с использованием новых технологий разработки, удовлетворяющих выдвинутым требованиям, наиболее «узким» местом является структурный и параметрический синтез в конструктивных, функциональных и алгоритмических соединениях Возросшая сложность современных комплексов с БЛА, расширение сферы функциональных задач ( в области боевых операций и задач народного хозяйства ), возлагаемых на рассматриваемый класс динамических объектов, требуют использования новых подходов и средств для разработки, отладки и внедрения таких организационно-технических систем Использование новых методов, различных классов моделей, алгоритмов управления и идентификации в

разработках современных комплексов с БЛА в значительной степени определяют эффективность в выполнении целей управления в целом Актуальность решения проблемы включения новых задач и структур в КБЛА-разработок на основе перспективных адаптивных методов, моделей и алгоритмов, необходима и очевидная Синтез КБЛА - это создание системы с заранее заданными свойствами и управление ее развитием в заданных направлениях

Целью работы является повышение эффективности функционирования комплексов с БЛА в РФ и обоснование тактико-технических требований (ТТХ) на разработку перспективного многоцелевого КБЛА на основе решения научно-технической проблемы, связанной с разработкой адаптивных методов, моделей и алгоритмов системно-структурного синтеза управления КБЛА

Объектом исследования являются комплексы с БЛА различного функционального предназначения и класса

Предметом исследования являются методы, модели, алгоритмы управления и идентификации системно-структурного синтеза перспективных КБЛА Поставленная цель требует решения следующих задач

1 Обосновать необходимость создания и применения перспективных комплексов БЛА, отвечающих уровню современных требований.

2 Изучить области применения КБЛА по функциональному предназначению в зависимости от различных конструктивно-технологических, эксплуатационных факторов и факторов предполагаемых угроз

3 Разработать метод и модели, позволяющие прогнозировать развитие, оценивать разработку и применение комплексов КБЛА

4 Разработать метод и модели оценки эффективности комплексов БЛА с учетом известных и прогнозируемых угроз

5 Систематизировать существующие принципы и методики планирования управления проектами, технологии создания, оценки прогнозирования и применения комплексов с БЛА

6 Сформулировать принципы и рекомендации по применению разработанных методов, моделей и алгоритмов при оптимизации структурных соединений комплексов БЛА, обобщить имеющиеся и полученные результаты экспериментов к выработке предварительных ТТХ КБЛА

Методы исследования Проведенные теоретические и прикладные исследования базируются на методах системного анализа, аппарата теории вероятностей и математической статистики, теории случайных процессов и методах оптимизации линейных и нелинейных, стохастических и детерминированных систем, методах теории выбора и оптимального управления

Научная новизна. Новизна полученных автором результатов связана, прежде всего, с обоснованием и разработкой адаптивных методов системно-структурной оптимизации КБЛА и систем управления различными видами объектов ЛА на основе многокритериального подхода, разработанных моделей, алгоритмов управления и идентификации, позволяющих значительно сократить временные и стоимостные затраты на проектирование, испытание и разработку сложных комплексов с БЛА в РФ

Автором получены следующие новые результаты и разработки, выносимые на защиту:

1 Метод, модели и алгоритмы системно-структурного синтеза комплексов БЛА, основанные на разработанных автором моделях и методах, проведении аналитических и расчетно-экспериментальных исследовании с использованием многокритериального подхода, системы автоматизированного принятия решений (АСПР), необходимые для повышения эффективности и прогнозирования развития КБЛА

1 Метод, модели и алгоритмы многокритериального подхода, позволяющие существенно упростить процедуру оценок принятия решения в задачах анализа и синтеза перспективных КБЛА

3 Математическая модель и адаптивная система управления информационно-ударного БЛА в условиях огневого противодействия, основанные на критерии повышения достоверности прогнозирования развития и применения беспилотных авиационных систем с использованием в управлении проектов новых информационных технологий и компьютерного моделирования (формирование базы данных и АСПР)

4 Метод, модели и алгоритмы оценки эффективности применения КБЛА в условиях огневого противодействия, основанные на результатах вычислительного эксперимента и аналитических расчетов, ориентированные на повышение качества управления и его оценки

5 Метод, модели и алгоритмы управления программным самонаведением и безопасностью полетов БЛА, позволяющие реализовать различный характер управляемых траектории полета к цели с уменьшением динамических ошибок в системе управления, повысить автономность и безопасность полета, не снижая эффективности управления в целом

6 Результаты моделирования применения КБЛА в условиях огневого противодействия и методические рекомендации по организации, проведению и обработке результатов испытании применения модельных образцов-свидетелей с целью выработки основных ТТХ базового КБЛА

Полученные результаты составляют решение крупной научной и технической проблемы - разработки адаптивных методов, моделей и алгоритмов системно-структурного синтеза управления комплексами с БЛА в интересах решения целевых задач силовых ведомств и народного хозяйства

Практическая ценность и реализация результатов. Разработанные методы, модели, алгоритмы управления и идентификации, также программные средства вошли в состав математического и программного обеспечения

- в НИИ и ОКБ, на авиапредприятиях при проектировании и создании

беспилотной авиационной техники (ЗОЦНИИ МО РФ, ГНПП «Регион»),

в научно-исследовательских лабораториях при проведении расчетно-экспериментальных исследований (ИПУ РАН, ВВИА, ЗОЦНИИ, МГПУ),

- в ВУЗах, готовящих специалистов по проектированию и эксплуатации современных летательных аппаратов (ВВИА, КВВАИУ, МГТУ ГА),

- в отраслевых министерствах и силовых структурах при прогнозировании применения комплексов с БЛА (ИПУ РАН, ПА ФСБ РФ, МВД РФ) Полученные автором результаты использовались при разработке и исследовании системы устойчивости и управляемости БЛА в ГНПП «Регион» и 30 ЦНИИ МО РФ, что подтверждено актами о внедрении Основные положения диссертационной работы реализованы автором в цикле НИР «ПРИЗНАНИЕ-242»,«КАМА-21»,«ДУЭЛЬ-95», «РОБОТРОН-1», «КОМП-ЛЕКС-1», «КИНЖАЛ-207», «ИРКУТЯНКА», опубликованы в 12*статьях рецензируемых журналов ВАК, использованы при подготовке учебно-методических пособий в КВВАИУ, ВВИА, НИБ, защищены Патентами РФ Достоверность Достоверность научных положений, выводов и практических результатов, полученных в диссертационной работе, подтверждена результатами вычислительных экспериментов, алгоритмов и программного обеспечения с использованием разнообразных реальных данных, существующих аналитических решений и специально разработанных тестов на основе существующих методик, корректным обоснованием и анализом моделей, разработанных в диссертации математических алгоритмических и программных методов и средств Разработанные методы и модели не противоречат данным о развитии авиационных беспилотных систем в РФ

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на научных конференциях и семинарах на межведомственной научно-технической конференции «Перспективы и проблемы современных беспилотных авиационных систем»(ВВИА им проф Н Е Жуковского, 1999г), на межведомственной научно-технической конференции «Концепции развития беспилотных авиационных комплексов» (ВВИА им. проф Н.Е Жуковского, 2005г), на международном симпозиуме «Управление и самоуправление в сложных системах» в ноябре 2005г, на научных семинарах кафедры управляемых авиационных ракет и научно-исследовательского отдела перспектив развития авиационно - космических комплексов ВВИА им проф Н Е Жуковского, на расширенном научно-техническом семинаре в ИПУ РАН 12 апреля 2007г, в ГНПП «РЕГИОН» 21 июня 2007г , ФГУПЦ «КОМЕТА» 10 11 2007г , в 30 ЦНИИ МО РФ 1 11 07г, МГТУ ГА 12 10 07г Эффективность диссертационной работы состоит в разработке адаптивных методов, моделей и алгоритмов, позволяющих вести разработку, создавать и оценивать применение комплексов с БЛА на основе синтеза аналитических и имитационных моделей с использованием современных информационных технологий (созданных адаптивных методов, моделей, алгоритмов автоматизированной системы принятия решений (АСПР) и базы данных (БД))

Публикации По теме диссертации опубликовано 56 печатных работ, получено 6 патентов на изобретения (1 международный)

Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, приложения и списка использованных источников Работа изложена на 359 страницах машинописного текста, содержит 164 рисунка, 49 таблиц

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы исследований Рассмотрены мировые закономерности развития беспилотных авиационных комплексов Охарактеризована эффективность применения комплексов БЛА в решении задач силовых ведомств и народнохозяйственных проблем РФ Подчеркнуто, что при проектировании, создании и применении систем с комплексами БЛА «узким» местом является организация их рациональных структурных и параметрических соединений, а также отсутствие баз данных и баз знаний, необходимых при автоматизированном проектировании Показано, что общих методов разработки и оценки развития КБЛА, отечественных и зарубежных, еще нет Отмечено, что в РФ КБЛА, интегрированных в другие системы, а также способных решать одновременно ударные и информационные задачи, нет, нет и общей концепции развития КБЛА, например, базового комплекса

В первом разделе охарактеризованы области применения БЛА, основные тенденции развития и схемы их разработок Показаны роль и место БЛА в структуре народнохозяйственных проблем и в решении задач силовых ведомств РФ Дан анализ проблем и путей решения задач структурного синтеза комплексов БЛА Отмечено, что без системного подхода и выработки научно-обоснованных методов построения систем с комплексами БЛА, решение этой проблемы носиг сложный и рассеянный характер, а поэтому может стать на определенном периоде развития попросту невыполнимым В связи с этим требуются новые решения, с включением в них основных • тенденций (закономерностей) развития беспилотной авиации, использования современных информационных и конструкторских технологий в разработках, оценки применения КБЛА в новой системе и структуре и, в первую очередь, оценки ударных задач (включение в нее новой структуры КАВ)

ИЕРАРХИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА КАВ В СТРУКТУРЕ

КБЛА

1 ОПЕРАТИВНО-ТАКТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ КАВ КБЛА

- коэффициент боевого потенциала ае = ае(Рц, N,i*) и суммарные затраты на разработку, производство и эксплуатацию новой структуры Сь

- полигонный наряд N, выживаемость БЛА, интенсивность вылетов

2 СИСТЕМНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ КАВ КБЛА

- вероятность атаки Рат, вероятность поражения цели PU(W), вероятность преодоления ПВО Рпво, коэффициент боевой готовности К6г

- вероятность правильного обнаружения Рпо. точность навигации Р„, точность прицеливания Рпр, размеры приведенной зоны поражения S„, РЛ и ИК заметность, выживаемость, надежность (безотказность) Ротк, ремонтопригодность Крм, эксплуатационная технологичность К31

3 СХЕМО-ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ КАВ КБЛА

- тактические, технические, эксплуатационные и экономические показатели

Отмечено, что методы и модели, предлагаемые автором на основании отечественного и зарубежного опыта разработок подобных систем, базируются на результатах комплексных аналитических и расчетно-экспериментальных исследований, которые дают возможность обоснованно

вести разработку, создание и эксплуатацию КБЛА, а также прогнозировать и оценивать возможное их применение по основному целевому (РАЗВЕДКА-УДАР) назначению в сфере боевых и специальных проводимых операций

Сформулированы цели и задачи исследования, в основу в которых положена разработка адаптивных методов, моделей и алгоритмов системно-структурного синтеза комплексов беспилотных летательных аппаратов в интересах решения задач силовых ведомств и народнохозяйственных проблем РФ Реализация этих разработок позволит создавать рациональные соединения КБЛА, удовлетворяющие предъявляемым требованиям по эффективности применения, управления надежностью и безопасностью полетов БЛА

Второй раздел посвящен методам, моделям, алгоритмам системного и структурного синтеза комплексов БЛА Подчеркнуто, что данный анализ невозможен без изучения основных принципов и закономерностей формирования комплексов с БЛА, если не вскрыты причинно-следственные связи структуры, нет критерия оценки развития, применения, способов и методов оптимизации КБЛА

Проведен аналитический обзор полученных, а также обобщенных и систематизированных автором отечественных и зарубежных теоретических и экспериментальных данных, характеризующих БЛА, практику их проектирования, создания, применения и методы их оценки Выявлены основные факторы, влияющие на эффективность основных этапов жизненного цикла КБЛА Дан анализ возможных структурных соединений БЛА, а также охарактеризованы возможные методы и критерии оптимизации, которые определяют формирование рациональной структуры на всех этапах жизненного цикла создаваемой системы Отмечено, что только поэтапное решение задачи системного и структурного синтеза, определение необходимости создания нового образца, целей и задач новой системы, возможных структур и параметров, критериев и методов оптимизации, прогнозирование применения и учет возможных угроз позволяют обосновано сформировать концепцию построения оптимального КБЛА по заданным критериям Показано, что на начальном этапе разработки моделирование и оптимизация производится аналитическими методами и способами, далее следует применять имитационное моделирование и доводку образца-аналога

В начале разработки производился анализ целесообразности создания образца по критерию Jкo = Ф (Кту, КСЛ), Кту, КСД - коэффициенты технического уровня и сложности разрабатываемого комплекса с БЛА (рис 1)

•¡ко ,______

„ - Кту-1,2

1

1 2 3 4 5

Рис 1 Критерий целесообразности создания КБЛА

Важным этапом синтеза являлось определение аэродинамического облика будущих БЛА, который состоял из следующих подэтапов управления

- концептуальный ( определяются тип обтекания и общая аэродинамическая схема БЛА);

- внешнее аэродинамическое проектирование ( установление допустимых аэродинамических характеристик БЛА),

- структурный синтез ( выявление конфигурации элементов аэродинамической компоновки БЛА),

- параметрический синтез ( поиск сочетаний геометрических параметров элементов компоновки БЛА)

Управление разработкой системы наведения БЛА также проводится поэтапно, исходя из полученных на предыдущем этапе обликовых параметров и структур, выбранного критерия решаемой задачи и определенных ограничений Управление сложной технической системой с БЛА как динамического объекта в / структуре описывается векторным уравнением в форме

У(1) = ¿;0> (У. и, Ыу, I) УМ = У0, 1= и (1)

где ^ (У, и, Иу.г) = А<!>(1)<р(1} (У, X) + Вт(У, 1)и(0 + ^(У.ЩО), <рт, А "'(Г, О, В("(У I), Р0>(У,1) - заданные нелинейные дифференцируемые функции, Ув - случайный вектор начального состояния системы, N,,(1) - п -мерный векторный центрированный белый шум, и(1) - г - мерный вектор управления (г < п) Управление БЛА организуется на основании наблюдения вектора состояния или его части в виде

Щ = СУУ, I) + ( 2 )

где N,(1) - вектор белого гауссова шума, не связанный с Ыу и К0

Критерий в этапа структурного и параметрического синтеза имеет вид /"ко = (У, 7т, и, 117.(1), 10<х< О, 5=/Д ( 3 )

где Ут - вектор требуемого состояния системы Искомый вектор управления и(1) следует искать для / структуры по критерию э этапа оптимизации (разработки - применения) системы (1)

В общем случае, для нелинейного объекта, описываемого уравнением ( 1 ) при наблюдении на интервале ро, ^ вектора 1(1) ( 2 ), оптимальное управление и минимизирующее функционал ( 3 ) I структуры

J<l>ko = + Мг[\(Ш, т) + ит(т)К'и(т))с1т], ( 4 )

где ЦУ,т), I¡(У,^ - заданные положительно определенные функции, К-симметричная положительно определенная или диагональная матрица положительных коэффициентов, определяется формулой

и1П(0 = -У1{К[В{!)(У{')Мди(У<-'\1)/д?}, ( 5 )

где У = Мг[У(0], а функция {/(?,() является решением уравнения дШс1Н [ди/дУ]1^+1 ПЩ^и/дУдУ^'>] + 1/4[ди/дУ]тВ<!>КВ(1)[си/дУ] = Мг[Ц, при граничном условии и(У{!), 0= Мг[11(У, ( б )

для терминальной задачи или частным решением, соответствующим правой части этого уравнения для нетерминальной задачи В (6) 0 - вектор

коэффициентов сноса, а а - матрица диффузии для динамической

системы (1) Процедура доказательства сформулированного проста и основывается на применении процедуры динамического программирования При этом полученное оптимальное управление для линейного объекта будет оптимальным и для нелинейного при неизменном векторе состояния Управление БЛА

„(О,

(t) = в

котором

( 7 )

Л'" = - ЛП)А<1> 7А <"+Л">В",''КВ(1)Л<1> -Г2, Л1"(t0) -Г), Г2, Г, - известные матрицы, У> =А(" rj+Bml/"+R(')d'r'Ql(Z - d°f(0) + Z(P,/P,)vrl(Y(r) - t(l) ), Y(tJ= Ya, R^^G^ l+A<,>R0>+Rn>A"h -R^CQ'C^l^+E(P.JPJ vrl(R(r) -R(l) ), R(Q=R0,

L L r=I

Pi = -Р\Е Vi,(t) +£Prvri(t), Pn Pi - апостериорные вероятности состояния,

г —1

Vu, - соответствующие интенсивности переходов

Критерий (3) задается из смысла решаемой задачи на s этапе для / структуры системы На всех этапах разработки оптимизация проводилась методами принцип максимума Л С Понтрягина, динамического программирования, методом неградиентного случайного поиска (НСП), разработанным академиком PAP АН ДИ Гладковым, экспертных оценок, взвешенных сумм и функции полезности (ценности) В связи с этим автором предлагается метод многокритериального подхода, позволяющий в процессе разработки КБЛА проводить последовательные действия в альтернативах создаваемого образца по выбранным показателям управления качеством с учетом ограничений (рис 2)

ßhf \

с»)

J ко

Jk 1 " у

Рис 2 Многокритериальный подход в разработке КБЛА

Созданные в настоящее время математические модели и имеющиеся ЭВМ позволяют проводить многовариантную проработку планов В связи с этим предварительный анализ возможных вариантов и отсев тех из них, которые являются не формализуемыми в этих моделях, соображениях и критериях, представляется целесообразным проводить с использованием квантификации предпочтений Заметим, что многомерные функции эффективности особенно удобно применять при анализе и выборе решений, работая с ЭВМ в диалоговом режиме Также следует отметить, что анализ сложных проблем связан с обработкой большого объема информации Методы многомерной эффективности, позволяя учесть присущую анализируемым решениям

неопределенность, оказываются также удобными с точки зрения структуризации и агрегирования информации Дело в том, что изучение проблемы влечет за собой подробную детализацию, что в свою очередь ведет к быстрому разрастанию объема данных, относящихся к проблеме С другой стороны, сокращая объем «рабочей информации», агрегирование вносит дополнительную неопределенность В результате появляются два вида неопределенности первый вид связан с возможностью осуществления на рассматриваемом отрезке времени неконтролируемых событий, второй - с неопределенностью, вносимой в результате агрегирования данных Задачей является исследование возможности взаимной компенсации значении различных критериев или, иначе говоря, возможности «замещения по эффективности» В математической формулировке (постановке задачи) это выглядит так обозначим через а допустимую альтернативу и через А -множество всех допустимых альтернатив Каждому действию а из А поставим в соответствие показатели Jl(a), , Зт(а) Можно считать, что т показателей J¡, , Jш отображает каждое а из А в точку т-мерного пространства исходов (последствий) действий, как показано на рис 3

Очевидно, что во всякой точке (J¡, J2, , Jm) пространства последствий невозможно непосредственно сравнивать величины Ji и Jj при / ху, ибо в большинстве случаев это было бы просто бессмысленно, поскольку критерии Ji и Jj могут измеряться в совершенно разных единицах

Задача состоит в таком выборе а из А, чтобы получить в наибольшей мере устраивающий результат J¡(a), , Jm(a) Поэтому нужна такая функция оценки, которая сводила бы совокупность J¡(a), , Jm(a) в скалярный показатель предпочтительности В другой формулировке это равносильно заданию скалярной функции J (J¡, J2, , JJ > J (J '¡, J'2, , J'J <= => (J,, J2, , Jm) > (J'¡, J'г, , J'm), где символ > означает «не менее предпочтителен, чем»

Функцию J() назовем функцией эффективности при выборе альтернатив Теория исследования операций предполагает ряд способов формирования единого критерия J() из набора частных критериев Ji с оценкой свойств этих способов Приведем два характерных примера

Ji, J2, , Jm

Рис 3 Представление метода многокритериального подхода

Способ 1 Критерий J()~ Ji„ является взвешенной суммой критериев Ji

(»I

Неравнозначность частных критериев Ji можно отразить выбором весовых коэффициентов h, что позволяет с помощью этого критерия сформулировать разные цели операции (существует методика экспертных оценок этих коэффициентов) Общим свойством критерия является то, что достижение высокого значения J() будет в ущерб какому-то частному критерию Ji, поэтому критерий типа взвешенной суммы используется там, где в число ограничений включены ограничения на каждый из выходных параметров

Способ 2 Критерий J() является минимальным из частных критериев Ji

( 9 )

IS/im

Так следует поступать, когда Ji представляет собой запас в выполнении некоторых ограничений на параметр yi, те Ji - yi/(yi°) - 1 При этом J() является минимальным из запасов, т е запасом в выполнении всей совокупности ограничений на выходные параметры Целью операции будет максимизация минимального запаса Использование этого критерия оправдано в условиях неопределенности некоторых параметров, поскольку оптимальное в смысле данного критерия решение лучше всего гарантирует выполнение заданных ограничений на выходные параметры при возможных колебаниях значений неопределенных параметров Свойством этого критерия будет тенденция к равномерной степени достижения целей по каждому частному критерию Тут невозможно улучшение результата операции в целом в ущерб какому-то одному критерию или, наоборот, за счет какого-то рекордного критерия Придав ему гибкость, используем его как

JK1 = mm Я, J, ( 10 )

K/im

Изменяя Л/, можно получить математическую формулировку самых разнообразных целей и задач Метод введения ограничений на выходные параметры в функцию эффективности (непосредственно в критерий) позволяет решать задачу оптимизации, в которой ограничения на выходные параметры можно не учитывать (они учитываются автоматически), что облегчает построение алгоритма оптимизации

Идея преобразования задачи оптимизации с ограничениями в задачу оптимизации без ограничений путем изменения целевой функции (критерия) является основой целой группы методов, называемых методами штрафных функции

На этапе выбора решений поэтапной разработки системы управления BJIA задача синтеза состоит в выборе функции потерь в виде.

li(Y,tk)- функция потерь (ошибка) в конце управления системой, l2( Y,U,v) - функция потерь в каждый момент времени (текущие потери), которые учитывают в критерии Jh, = I, (Y, tk) + fl2 ( Y, Ц т) dr

Очередной этап разработки включает в задзду оптимизации функцию как

Г /|=в,

/<ВД = ] ( п )

I 1г О,

где /1 - величина ( число ) потерь, Ут - вектор требуемых параметров у,, 9 - событие, обеспечивающее близость У и Ут (управление качеством (1)) при М ограничениях, критерием задачи оптимизации является максимум вероятности свершения события 0 - У*0=тах Р(0) Событие 0 - сложное, которое связано с конечной целью функционирования системы и может быть произведением, суммой нескольких событий или их комбинаций (0 = ЗД], 0 = Пб') Процесс поиска оптимального комплекса БЛА достигается под управлением матрицы при равенстве Р(6) = Р(01в котором блочная матрица

=

5/

501 ~

$0,

5 0 = 1,0 ог '

502~

оптимальные параметры,

С и ■ оГ

Сом

1,г) - оптимальные решения

Если А

и = П С у = 1

тогда вероятность

Р(0) = Р(0/5 Ао),

или для

УЯ еО,иУЛ ей, с, 5, V 3

Р(0/5с) = Р(в), в котором

Не включенные в событие 9 требования, учитываются при формировании окончательного мнения о решениях При выборе альтернативы в КБЛА КАВ критерием принятия решений являлось условие |аеМааеО>. С^'^СтО*}—> 1 > 3

Разработанные метод и модели технологических решений структурного синтеза перспективных комплексов БЛА на основе метода многокритериального подхода в сочетании с известными методами -результатэтого раздела В третьем разделе, с учетом выбранных методов, автором разрабатываются математические и имитационные модели КБЛА с учетом моделей -аналога среды и прогнозируемых угроз Учитывая особенности использования БЛА, сформулированы основные принципы построения сложной системы

- по архитектуре построения система должна быть открытой, т е обеспечивать наращивание своих возможностей путем включения в свою структуру разнородных структурных элементов В том числе и из других структурных подразделений с минимальными затратами времени и ресурсов на обработку взаимодействия,

- по формированию структур во времени н пространстве она должна быть динамичной и иметь две части - постоянную и переменную

Постоянная часть (базовая) функционирует всегда, почти независимо от состава переменной части Переменная часть формируется для конкретной задачи и ее состав должен определяться характером задачи Создание системы основывается на компьютерном использовании других подсистем на конкретных направлениях управления, ее примерная структура приведена на рис 4

ПЕРЕМЕННАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ

(ИСПОЛНИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА) УПРАВЛЯЕМЫЕ КОМПЛЕКСЫ БЛА и другие системы

Рис 4 Комплексы с БЛА - сложная система с полусвободной структурой

Информационно-управляющая система осуществляет постоянный мониторинг (создает информационное поле) для последующего принятия решений, при этом она интегрируется в глобальную спутниковую систему и является, с одной стороны, резервной и дублирующей, с другой - альтернативной Основной состав системы - БЛА-разведчики, ретрансляторы, маяки и др Дополнительный состав определяется кругом дополнительных задач Управление осуществляется с пунктов управления (ПУ), которые могут быть воздушными (космическими), наземными (подземными), надводными (подводными), автоматическими и автоматизированными. Анализ тенденций в мировом развитии БЛА (проведенный в первой главе) показывает, что основным направлением здесь является создание комплексов воздушной разведки различного класса, причем самое широкое развитие и распространение начинают получать комплексы с малыми БЛА, предназначенные для задач наблюдения и передачи информации (рис 5 )

Исполнительная система рассматривается как более варьируемая, состав ее определяется более широким спектром задач Она может включать как БЛА (ударные, демонстративные, подавления ПВО и РЭБ, разового и многоразового применения ), так и другие виды ЛА, которые по определенным параметрам и показателям способны более эффективно решить поставленные задачи (например, уничтожение группы террористов, доставка груза в район стихийного бедствия, борьба с пожарами и т д) В состав исполнительной системы следует включить другие системы и оружие, а также подсистемы для решения народнохозяйственных проблем

Р*|

05

0 500 1000 1500 ш, Кг масса БЛА

Рис 5 Частота применения КБЛА в целях разведки

Отмечено, что вышеперечисленные особенности позволяют классифицировать систему по функциональному предназначению как информационно-разведывательную адаптивную, ударную, интегрированную с переменной и многоступенчатой структурой (см уравнения выбранной модели (1))

В связи с особенностями приведенной структуры, система управления представляет собой двухуровневую модель На верхнем уровне функционирует объединенный командный пункт управления, на втором этаже (среднем уровне) - совокупность распространенных как в функциональном, так и в пространственном положении пунктов управления (ПУ) подсистем

Отсюда следует, что ожидаемое применение рассматриваемой системы на основе комплексов БЛА предполагает достижение следующих результатов

1) обеспечивается устойчивая длительная информационная поддержка исполнительной системы в различных условиях,

2) создаются условия для структурного маневра силами и средствами (возможность быстрого сосредоточения необходимых сил и средств на критичных направлениях ),

3) обеспечивается экономия сил и средств при гарантированном решении поставленной задачи

Математические модели рассматриваемых систем построены по модульному иерархическому принципу и включают в себя группу БЛА (разведки и мониторинга, ретрансляторы, ударный БЛА и постановки помех (ПП), демонстрации и подавления ПВО), модель ПУ, объекты воздействия (цели), модели - аналог среды и предполагаемых угроз (случайных и организованных факторов) На низшем уровне каждый блок имеет также иерархическую структуру, например, в модель ударного БЛА включены основные подсистемы прицельно-навигационная система (ПНС), система радиоэлектронного оборудования и связи, двигательные установки, планер, система взлета и посадки, БЦВМ, КАВ (см рис 6) В свою очередь, КАВ дополняют установки, авиационные средства поражения (АСП), системы обнаружения, прицеливания и целеуказания, система управления оружием (СУО), сигнальные ракеты и ложные тепловые цели (ЛТЦ) комплекса обороны БЛА

Приведем модель управляемого авиационного средства поражения (УАСП)

Математическая модель УАСП (это также БЛА) включает в себя уравнения движения центра масс относительно центра масс и уравнения, описывающие систему управления Последние делятся на уравнения измерителя - активная радиолокационная головка самонаведения (АРГС), фильтра, сигналов управления по оценкам с фильтра, автопилота с его измерителями и рулевым приводом, двигательной установки и системы подрыва боевой части (БЧ) Моделью движения ЛА будет следующая система уравнений, записанная в инерциалыюй системе координат (ИСК)

</Д=Ш/, К('о)=Яо

П'о)=Уо' ( 12)

1ПГ=(А8У[и}>1 А, Я'(1„ПГо

При решении уравнении (12) вектор ускорения [^определяется через проекции вектора ускорения на оси поточной СК Шу Пересчет осуществляется с помощью матрицы перехода от поточной к инерциальной системе координат (ИСК) - А , которая постоянно корректируется Таким же образом осуществляется вычисление матрицы перехода от связанной СК УАСП к ИСК А , через известную угловую скорость вращения УАСП С помощью

стандартных подпрограмм формируется матрица перехода от СК измерителя к ИСК - , вычисляются углы пеленга координатора цели

I угищньь.\к IКБЛД |

САК 11ЦИ1

II УГОИНЬ ГГТИС111Л скдсгиа ЕЛ« < РОДСТВА ИТДСТВЛ

ЮТИГГГМ КЕПЛ АП) ПАП УПГЛШ11Ш пгдгнво

<0г'> ЛАТШИ

и» ГША КШНЧК6

эмшгоым »и

I_______'

«

¡И'.иг.йч I______)

ч^Й^^СМ II

МИГлИЛк и ППАЖГ ЦП [МЫ инкичся«* (А1 КАК 111«. СГЕД США стон СГЕДСНА пгепипо- ДППИИЯ Ьрчгт гит»* ШМ11

Рч Р» I 0.« I

Рис 6 Структура КБЛА для решения информационных и ударных задач

Ускорение^, действующее по оси X в поточной СК, изменяет модуль |к|

где С„,С„ - аэродинамические коэффициенты УАСП, 51,/>1,»1- площадь крыла, тяга двигателя и масса УАСП, Р,а,р- плотность воздуха, углы атаки и скольжения УАСП Управляющие ускорения 1Уи>, (Г, зависят от углов отклонения рулей 6) и Несоответствующих плоскостях управления Формирующее , имеет вид №чу= 'У(У.а,,а2,аз,а4,а$,а,5у,сог,а,п,<5„„. .Кг.Т,. ,Т} Зтбт,1Г1и,1Гт1,), (13) где а, а%- аэродинамические коэффициенты,А:,, ,Г2- соответствующие коэффициенты и параметры автопилота, 8п8щ IVограничения по углу, угловой скорости рулей и максимальному ускорению, соответственно

Система связей, формирующих \Уи1, имеет аналогичный вид При формировании \УУГ, УУи!, как видно, учитываются как ограничения по мощности приводов управления, так и ограничения по положению управляющих органов

Формирование требуемого управления движения центра масс УАСП производится в блоке формирования управляющих сигналов (БФУС) по информации (оценкам) о координатах, скорости, ускорении цели и УАСП в ИНС, управление объектом ЛА формируется на основе оценок в виде

Уравнениями алгоритма обработки информации (АОИ) в БЦВМ будут

Коэффициенты фильтра КГ,К„,К„ определяются из уравнений Риккати (для одной плоскости) или находятся путем параметрической оптимизации адаптивным методом НСП Уравнения Риккати АОИ имеют следующий вид

1Ги, =У =[Р,-(С„ + С„ аг„)р8кУ212}1т ,

К1= кл\кк) + К,(Ти ¡ГЦ-ТЮ

Рп=Рп-Рп-(Рн РпШ =

р,}=рп-{р„ ра)щ-рат, рам=ва, {16.

Рп=гР»-(Рп Р,г№ =

Рг, = Р» ~(Р,г РпУй-Ргг 'Тц, Ри(/0) = в23, РпУЯ + ОЦТц Тц), Рл(/о) = 0„, где Я,,- моменты ошибок оценивания вектора состояния модели движения, /¡,(/„), ,Р„('о)~ начальные моменты В установившемся состоянии значения коэффициентов имеют вид

к, = ри /о, к. = л:,2 /2, л:,, = л;г4 /(8(кг + 1/гц)), где Р// - установившееся значение дисперсии ошибки оценки

Математическая модель активной радиолокационной головки самонаведения (АРГС) представляет собой моноимпульсный пеленгатор цели с суммарно-разностной обработкой сигнала и имеет два канала сопровождения цели по скорости сближения (доплеровская частота) и по угловым координатам, и включает составные модели, алгоритмы и блоки

Модель АРГС является составной частью основного измерителя -следящего координатора цели (КЦ) с ИК доводчиком на матрице 2 ПЗС

Аналогичным образом построены модели движения и управления БЛА. дополненные системой связи, взлета и посадки, двигательными установками, мобильным пунктом управления и др Модель угроз включает детерминированную (постоянную) и случайную составляющие К наиболее вероятным угрозам следует отнести противодействие ПВО(НАТО) и действие среды ПВО противника считается одним из важных видов боевого обеспечения войск, она предусматривает защиту войск и объектов от ударов авиации и беспилотных средств ПВО включает разведку воздушного противника и оповещение о нем, боевое применение ЗУР, зенитной артиллерии (ЗА), истребительной авиации, борьбу с РЭБ Динамичный характер современных операций не выявляет стандартной организации системы ПВО, тем не менее, с учетом последних конфликтов, при создании модели были включены основные блоки ПВО - РЛС обнаружения, целеуказания и слежения за целью, ЗУР ("Си-АМ11ААМ", "Хок", "Стингер",'"Пэтриот"), которые обеспечивают прикрытие одиночного объекта - цели, заданной в следующих уравнениях

Ы=^Л [«доНяЛ

Модель РЛС ПВО имеет структуру, аналогичную РЛС БЛА, поэтому нет смысла здесь ее подробно описывать Алгоритм обработки информации о противнике формируется по гипотезе модели движения БЛА и УАСП в виде

я|=И [«<оЫ*Л

П=И [П<„)} = [К\ ( 18 )

где Т- определяющая инерционность БЛА в создании управляющей перегрузки, М- векторный белый шум с Л/[/7]=0и матрицей интенсивности шумов диагонального вида С„ Измеряемой величиной является Я

+ Ю ( 19)

где X" - орт оси чувствительности диаграммы направленности антенны РЛС Векторы относительного положения управления движением РЛС в ИСК

!>~В

■м

( 20 )

Фильтрация измерений, по существу, останется прежней и имеет вид ? =^[f)+A'(otz]-c[F| [f(/j]=[ít]

где [f]- вектор состояния системы, А - известная матрица, К- матрица коэффициентов, определяемых из уравнений Риккати K(t) = P(t)CTQ~\ где Q -матрица интенсивностей N¡t P(t) -корреляционная матрица вектора ошибки[£(0]=|fj-[F], Р = АР + РТАТ + FGyFT -PTCTQ~'CP, P(t0) = 0U (21 ) Модель и алгоритмы обработки информации нелинейным фильтром Исходная модель управления БЛА имеет вид

У(0 = /(У>0 + ИЧ0- уравнения "объекта-БЛА", ( 22 )

Z(í) = h(Y, í) + F(í)- уравнения "наблюдателя" или уравнения измерений - "белые" гауссовы шумы с корреляционными функциями Q(t)S(r), R(t)S(r), Aí[W(t)]9T(t + г) = V(l)S(l)

Модель для нелинейного алгоритма оценивания будет следующей

а)У(0 = ЛУ,0 + Д')[пО-Л(1?,о}п(„) = тУ0, ( 23 )

G)K(t) = (PHT +К)К"'(0.

В)Р = АР + РАТ-KRK7, Р(1й) = Рь,

где А =

Y,

Н = А =

8h_ дГ

Для повышения точности определения вектора скорости и координат БЛА с помощью фильтрации Калмана следует выписать уравнения объекта и уравнения измерении Уравнения объекта управления будут следующими

Ay4-*g0 + R-,V,V.-g„+Vi «ь+Да,,

АУ( = gr + Л-'К/, -g(-V( о>„ + Да,, ( 24 )

к, = v; - а к,, =

ti — е sin d)

¿ = G'1[Kícos^+C),sm^]a, G = a4 + h,

A = G'[ [vz cos A + Vy sin A}gB

Моделью измерений примем разницу (рассогласования) по скоростям и

координатам, соответственно

AV = V' -АУ,- СП cos Л cos Л - IV',

. - - . . . ( 25 )

ДVr=v, -AV,:-GO.cosBsmA-Wy,

АВ = В'р-В, AL = L'p-L, (26)

где WlJV'^ путевые скорости, B'p,L'p- измеренные широта и долгота Рассогласования по координатам (ДЯи Д£) приводим (спроектируем) к осям Л" и У Тогда в линейной форме они будут равны следующим записям

АХ = -QABsmA + GcosBALcosA, ( 27 )

AY = QAB cos А + GcosBALsm A Модель алгоритма обработки сигналов измерений от ИНС (F', V'y) и от радиодатчика ( ¡í'p, 1'р) будет описываться следующими зависимостями

Р = -Л-'ДК, + <у,8 + йг + K,AVy + к,Ay, Д, = О,

у = -R~'AV( + ü>jb + «з + + к3Д.г, у0 = О,

ДГ, = gP + + й, + + к4Ду, ДК„(г0) = ДК,о>

A?, = gP - И/®,, + й, + + к4Д*, ДК{(Г0) = 28

= -(К/ - Д ) sin Л + (К/ - Д I? ) cos А, VE = (VT* - AV()cosА + (V't - ДК,)апЛ,

B = + B(l.) = Bc

I = (Gcosву' VF - О + Ks(L'p - L), ¿(f0) = L0 Входными сигналами в алгоритм обработки информации являются

ОХ «))„„< И ( 29 )

Функции управления в фильтре определяются как

Щ = IV,, й, = X. й, = R-'Vv'y-s,, », = «Х^' ( 30 )

Коэффициенты фильтра к„к],кг,к),к1 определяются (настраивают) решением уравнений Риккати или методом НСП в ходе имитационного моделирования

Модель ПВО имеет в своем составе ракеты "Хок", "А1М-120А", "Пэтриот", "Стингер" Описание модели ракеты - подобное УАСП (БЛЛ) функционально, но входная информация и параметры харак1ерны конкретному образцу Например, управление ракетои "А1М-120А"имеет вид

= + , (31)

где Ку,Кр - коэффициенты, подлежащие оптимизации ( настройке НСП ) Модель оператора включена в контур управления БЛА и представлена как

где -Т\= 0,25с -компенсирующая составляющая, 7*2 - 0,05с -учитывает запаздывание реакции, Т} = 0,1с -учитывает запаздывание нервно-мышечной нагрузки оператора Модель дополняет многофакторная модель эксперимента управления БЛА оператором ЭВМ с оценкой по критерию Вилкоксона-Манна-Уитни, показано преимущество голосового пиодауправляющих сигналов

Моделью -управления обеспечения безопасности полетов БЛА в качестве объекта диагностирования выбран БЛА с многоканальной автоматизированной системой управления, описываемый уравнениями в форме X = АХ + ВЦ,

}'^Р(СХ + ои) + Г, ( 32)

Здесь Х - /¡-мерный вектор состояния объекта управления, (У - /»-мерный вектор управлений, У - г-мерный вектор наблюдении, включающий сшналы, используемые в системе управления, А, В,С,О - матрицы параметров соответствующих размеров, V - ¿-мерный вектор командных входных сигналов управления, Ку{1]), Кг (?]) - матричные передаточные функции обратных и прямых связей автоматизированной системы управчеиия, ц- С -мерный вектор параметров коррекции передаточных коэффициентов (число М, скоростной напор, высота, скорость и т д)

Матрицы, описывающие отказы, типа обрыва канала связи, имеют вид р _ \ЕГ -датчики исправны,

\р,=с/ш£(1|, ,0,, ,1Л1)-отказ 1-ю датчика,

[£,„ - органы управления исправны, ^ — 1

=¿//^(1,, ,0^, ,!„,)-отказ]-то управления

Здесь и далее Ег, Ет - единичные матрицы соответствующих размеров Таким образом, матрицы Рг и С] осуществляют исключение отказавших компонентов векторов У и и из состава переменных СУ

Векторы У* и С/* соответствуют значениям отказавших компонентов и являются, по существу, параметрами СУ Их выражения имеют записаны как

у* _ "Датчики исправны,

[(£, - Р,) У(/0)-отказ 1-го датчика, у' _ "органы управления исправны,

[(£,„ -С,) [/(/0) -отказ7-го управления, где Гц - момент времени отказа с изменением структуры СУ у - р "органы управления исправны,

|(£,„ - С,) ) -отказу-го управления,

где /о - момент времени отказа с изменением структуры СУ Параметрические отказы представляют собой нерасчетное изменение передаточных коэффициентов прямых и обратных связей СУ

Данные отказы чрезвычайно опасны, поскольку в одних случаях приводят к потере устойчивости замкнутого контура управления "оператор - СУ-БЛА", в других - к уменьшению эффективности канала управления и, как следствие, невозможности эффективного управления беспилотным ЛА

Вследствие параметрического отказа £-й параметр изменяется на Лщ Приращение и является искомой величиной для алгоритма идентификации

В случае описания отказа типа наличия постороннего сигнала, матрицы б и Р задаются единичными, а искомыми являются компоненты векторов и (/и) и У((о), которые представляют собой отказы соответствующего типа

Схема идентификации отказов включает контролируемую СУ, ее модель и непосредственно сами алгоритмы обнаружения и идентификации Модель должна отслеживать движение СУ на интервале идентификации /2] при одном и том же командном задающем воздействии V Предполагается, что параметры модели подстраиваются при изменении условий полета и режимов функционирования СУ На основе решения уравнений чувствительности с соответствующими условиями имеем вектор функции чувствительности вида

<?..,((,) ■ ' ду,(1{) ' ' '

В данных функциях аргументы в скобках имеют следующий смысл I - текущее время, 1\ - начало процесса во времени, - начальные

условия соответствующих функций чувствительности

Идентификацию отказавшего элемента СУ рассмотрим на примере отказов органов управления Если предположить гипотезу отказа у-го органа управления, то необходимо проанализировать соблюдение равенства в параметризованном функциональном соотношении

АУ(<Л,АЩ,))= , \ ' Ан/О, (33)

где /Щ) - дополнительное движение, вызванное отказом у-го органа управления (/- неизвестно), на величину Ащ от номинального положения (Ли,

- неизвестно) Трудность заключается в том, что дУ(*)/ди^*) рассчитываются

с момента времени (ь а /Щ*) может появиться в любой момент («е[!ь ¿2] на интервале контроля, когда отказ проявит себя ("активизируется") Для того чтобы соблюдалось равенство (33), необходимо, чтобы момент времени га начала появления дополнительного движения АУ{*) совпадал с начальным моментом времени вычисления функций чувствительности <?У(*)/<?и (*) Схема решения задачи поиска отказа в СУ БЛА показана на рис 7 а* -АУ>

3 и _интервал контроля

м " о б н 12

Рис 7 Схема поиска отказа в СУ БЛА

Здесь линии и А У представляют собой траектории в

нормированном пространстве Я', [<,, 12] - интервал контроля, ¡¡- момент начала вычисления функций чувствительности, 1а- момент "активизации" отказа, смещенный относительно I/ на неизвестную величину г , /„,;„ - момент обнаружения отказа (¡¿1У|| > г), <7У(/„йм)/<%, /Щ(0д„) - мгновенные значения соответствующих векторов в точке обнаружения

Перед тем как сформулировать критерий, на основании значения которого выявляется отказавший орган управления, обратим внимание на следующий факт Если время Ш найдено и определен у-й отказавший орган управления, то между АУ() и дУ{ )/<3(/() существует линейная зависимость

В качестве меры линейной зависимости между этими нормированными векторами принят угол, вычисляемый в момент времени при выполнении условия АУ( )>£

ДУТ() (¿У()/<?«,()) ||ДУ()|| ||<?У()/^()|| Когда 1а и компоненты (23) соответствуют этим векторам и отказавший орган щ известны, то р = 0 Если момент 1а и момент начала расчета функций чувствительности не совпадают и смещены на величину г, то угол у(т) ? О Аналогичная картина будет в случае, если дополнительное движение появляется в результате отказа не у-го органа

Таким образом, алгоритм определения отказавшего органа управления будет состоять из двух этапов

( 34 )

На первом этапе выдвигается гипотеза, что отказал _/-й орган управления Для этой гипотезы вычисляется время активизации отказа ш

На втором этапе из всех проверенных т гипотез выбирается наиболее близкая к искомому

Критерий для нахождения времени активизации отказа дляу-й гипотезы имеет следующий вид

г ( 35)

где - заданное пороговое значение угла дляу-го отказа В случае, если (г)) ~ф) ,то данный орган из рассмотрения исключается Аналогичная проверка осуществляется для всех органов управления Для определения отказавшего органа управления (формально его номера) используется второй критерий

/=агвтшру(глу) (36)

;=1, т

Таким образом, совокупность проверок гипотез по рассматриваемым критериям позволяет выявить отказавший орган управления

Используя систему (32), где известны вектор А¥(1обн) и вектор значений функций чувствительности дУ^^/ви] в этот же момент времени, получим значение искомого смещения отказавшего органа управления

т*«? ¿г('обк)У' т*? ДГ(1оон) ( 37}

ди}(0 ди/1а)) <?и/1„)

Суммируя данную величину с номинальным значением ц(10б,,)ном, получим положение отказавшего органа управления

и} = и} ((обн) ном + А щ («об») ( 38 )

В результате идентификации происходит коррекция модели (32) и соответствующих уравнений чувствительности в смысле изменения матрицы в и вектора £/* В результате дополнительное движение ЛУ() исчезает и алгоритм вновь готов к обнаружению последующих смещений данного органа управления и других отказов Аналогичным образом осуществляется идентификация отказов измерителей вектора У сигналов обратных связей СУ и вектора г\ параметров коррекции передаточных коэффициентов СУ

Представляется необходимым определение принципиальной возможности идентификации изложенным методом Объектом, на котором оценивается идентифицируемость отказов, является блочная функциональная матрица размера (г{т+г+<)

2() =

<9Г() Щ) ¿?Г() <?Ут(г,) ¿УО,)

( 39 )

где точкой обозначены аргументы, используемые в уравнениях чувствительности, матрицы составлены из столбцов век гор-функций

Щ)

¿У,О0' ЗщЦ,)'

7 = 1, И1, 1 = 1, г, к = 1, ( Критерием идентифицируемости заданных типов отказов является линейная независимость столбцов матрицы Ъ () при различных значениях времени внутри интервала контроля [<1, г2], те углы между всеми (т+г+{) векторами должны быть различны Отметим, что подобная модель позволяет идентифицировать отказы СУ, признаваемые их разработчиками как принципиально не распознаваемые для используемых методов контроля СУ Обладание подобной информацией в реальном масштабе времени позволяет кардинально перестроить (в алгоритмическом смысле) СУ БЛА, придав ей принципиально новые свойства, обеспечивающие максимально достижимую для данного отказа безопасность продолжения и завершения полета

Модель среды включает в себя характеристики и параметры блоков, характеризующие состояние атмосферы Земли, рельеф местности и других случайных факторов, учтенных в блоке возмущений АСПР

Модель оценки эффективности основана и построена на полученных автором аналитико-имитационных моделях Она позволяет оценивать работу (процессы) функциональных блоков, точность наведения БЛА и определять вероятность поражения цели УАСП, оценивать работу каналов управления и передачи информации, получить вероятности успешного старта, наведения, преодоления угроз в соответствии с выбранными показателями критерия (3)

Итогом раздела явилось то, что автором разработаны системная математическая модель и программа модульной структуры применения комплекса БЛА для решения поставленных задач Предложены метод, классы математических моделей и программы оценки эффективности применения комплекса с БЛА Разработаны метод, алгоритмы и программы обеспечения безопасности полетов. Все основные разработки автора легли в основу АСПР В четвертый раздел включены результаты вычислительного эксперимента, полученные в ходе аналитического и имитационного моделирования комплекса БЛА в решении функциональных задач Основные этапы моделирования включали (критерий 1-го этапа - вероятность свершения события Э, Р,)

- старт и выход БЛА на заданную высоту (Рст),

- полет по маршруту (навигационный этап Р„),

- преодоление зоны ПВО (Рпво), угроз радиационного, химического, бактериологического заражения,

- выход в заданный район, поиск и обнаружение объекта (Рпс>),

- локализация и/или уничтожение (атака цели Рат) объекта Рц,

- контроль удара и возвращение в назначенный район (Р„) и посадку (Рпс) Оптимизация и применение комплекса БЛА осуществлялись по двум

наиболее вероятным функциональным признакам - обнаружение (вскрытие) и нанесение заданного ущерба (или предотвращение ущерба) объекту-цели

В процессе статистических испытаний производился сброс неуправляемой авиабомбы (АБ) в различных УБП Условным поражением цели счита-

лось событие 0 [-попадание в круг с приведенным радиусом = 5М Получены неудовлетворительные результаты моделирования вероятности поражения одиночной цели Р{0{ ) АБ ФАБ - 500 в зависимости от промаха

Применение по той же цели УАСП значительно увеличивает показатель эффективности, вероятность поражения цели составляет 95 - 99% Даже уменьшение калибра УАСП не вызвало заметного его снижения, поэтому имеет смысл рассмотреть различные номенклатуры применяемого оружия (управляемые бомбы и ракеты) в целях их оптимизации в выбранных структурах системы с комплексами БЛА В работе установлены факты достаточно высокой эффективности применения БЛА с УАСП и показана общая тенденция в сторону минимизации их калибра Моделированием ( вычислительным экспериментом ) также установлены действия по БЛА ЗУР ПВО противника Установлено, что ПВО противника составляет значительную угрозу БЛА и вряд ли удастся ее "подавить" возможным увеличением (демонстрацией) количественного состава БЛА (дорого и неэффективно) Встает очевидная проблема - преодоление ПВО Следует также учитывать действие ПВО (огневое противодействие) непосредственно на атакующий объект - цель АСП, сбить АСП современными комплексами ПВО противника - вполне осуществимая задача Такая задача рассматривалась автором в кандидатской диссертации, в которой осуществлен подробный анализ уничтожения различных воздушных целей антиракетами противника и там же предложены меры, чтобы избежать потерь В работе предложены метод и алгоритмы преодоления зоны ПВО БЛА, в которых предусматривалось «информационное» воздействие на систему управления ПВО ЗУР путем организованного боевого маневрирования Метод основан на априорной информации выбранной противником модели для синтеза фильтра Калмана

Фильтр ракеты, например А1М-120А, построен на базе управления априорной и апостериорной информацией В качестве управления априорной информацией противником используются уравнения движения БЛА в виде'

УЧ(1МУЧ(0, и^-ОК/ОУШ лч (40)

Из уравнений (40) видно, что перегрузка ракеты возникает только под действием шумового фактора Шум полагается белым с известной противнику интенсивностью Динамика формирования перегрузки описывается апериодическим звеном с постоянной времени Тч, которая также выбирается противником априори на основании динамических свойств ЛА, рассматриваемых в качестве целей Кроме шума, не предусмотрены какие - либо случайные или неслучайные возмущения, приводящие к изменению перегрузки ракеты

В качестве управления апостериорной информацией используется сигнал 2 с измерительного комплекса, предназначенного для измерения вектора Я,

СГКЦ(:)+ Ш, (41 )

Матрица Сг и шум £ достоверно известны, т к они являются характеристиками аппаратуры, находящейся на пункте управления и на самой ракете Уравнения (40) и (41) запишем в известной канонической форме

(1У(!)/Ж = А УЦ) + РИУ0), (42 )

Z(t) = CY(t) + N2(t), где - Y(t) = [R4(t), V4(t), W4(t)] - вектор состояния системы,

Z(t)T=[ZR(t),Zt(t),Zw(OJ-всктор наблюдения измерений, A - матрица 3x3,

С - матрица 3><3; FT =[ 0, 0, -JlTa], Ny = <Г„ N,T = /£, О, 0] Сигнал Z действует на вход фильтра, который формирует оценку Y(t) матрицы К1, решая уравнение (40) для алгоритма обработки информации

df(t) - (A f(t) + K(t)[Z(t) - CY(i)])dt, ( 43 )

Коэффициент фильтра K(t) определяется по следующей формуле

K(t) = R(t)CTQ', (44)

где Q - матрица интенсивностей Nz, R(t)~ матрица вектора ошибки

E(t) = ?(t)-Y(t), (45)

R(t)~M[E(t)E(t)T] Матрица R определяется путем решения нелинейного уравнения

R = AR + RTAT + FGFT-RTCTQ 'CR, R(t0) = Qij, ( 46 ) где G - интенсивность белого шума Су, RT(0 - R(t) Из равенства видно, что априорная информация по существу определяет структуру фильтра и его динамические свойства Коэффициент K(t) зависит от R(t), a R(t) в свою очередь зависит от A.F и G Надежность априорной информации определяется БЛА, т е той целью, на которую наводится ракета Если БЛА выполняет полет так, как предполагает противник, то фильтр будет работать точно Если же БЛА будет летать не так, как предполагает противник, фильтр будет грубо оценивать R4, V4, W4 Намеренное искажение априорной информации, есть тот путь, по которому следует идти, обеспечивая уклонение БЛА от ракеты противника Если БЛА задать дополнительный детерминированный маневр управления U(t), то уравнение системы (40) запишется в другом виде

R^V4 , V„=WH, lf„= - (W4 + U(t) +fQ/T4 ( 47)

при этом

dY(t)/dt = AY(t) + BU(t) + FNy(t), ( 48 )

где BT = [ 0, 0, -//Гц 7, уравнение оценки с учетом управления будет di'(t) = AY(t) + BV(t) + K(t)[Z(t) -CY(t) Jdt ( 49 )

Однако маневр U(t) не предусмотрен в составе априорной информации На ракете фильтрация производится согласно (43), что приводит к ошибкам в оценке матрицы Y Покажем это, получим алгоритм уравнения ошибки как E(t) = AE(t) - K(t)CE(t) + K(t)Nz(t) - FNy(t) - BU(t) ( 50 )

Выполняя операцию МО над левой и правой частью равенства, получим

Мт = (А - ЩС)Мш - BU(t). (51)

Учитывая, что M[NJ = M[Ny] = и и обозначено Me = М[Е] Маневр U(t) полагается неслучайным В установившемся состоянии уравнение имеет вид Me(,j = (А - K(t)C)~'BU(t) (52)

Очевидно, при 1/^0 среднее значение ошибки фильтрации МЕ ф 0 Наличие маневра уклонения приведет также к изменению коэффициента К Чтобы показать это, получим известным приемом новое уравнение Риккати

R(t) = M[E(t)E(i)г/ + M[E(t)E(t)T] (53 )

Умножая справа равенство на Е(1)ти выполняя операцию управления МО

М[ЕЕТ] = (А -КС)Я + (К07Кт)/2 + (РОуРт)/2 - М[В№Т], (54) лротранспонировав и умножив слева на Е, после операции МО получим, что

М[ЕЕТ] = КТ(А - КС/ + (КСпКт)/2 + (РО/)/2 - М[ЕЮТВГ], ( 55 )

М[ЕИ2ГКт] =М[Ш7_Ет]=(КС2Кт)/2,М[РМу Ет] =-

с1Н = ((А -КС)Я+ЯТ(А-КС)т+К02Кт+ РОуРт-М[ВIIЕт] - М[Е11тВт])с11.

Исключив К, Я = АК+КтАг+РСуР-КтСтд'СЯ -ВиМЕт-МЕитВт ( 56 ) Для определения Я, следовательно, и К, их нужно решать совместно Другим направлением управления «информационного противодействия» фильтру, расположенному на ракете, является намеренное изменение случайной составляющей первой части уравнения (40) Путем организации «случайного маневра», т е маневра со случайной перегрузкой, изменить интенсивность шума или ввести в процесс другие априори не предусмотренные случайные составляющие, то изменится матрица Су, которая входит в уравнение и, следовательно, будет изменяться коэффициент усиления К Для случайного маневра будет

Мед = (Л - К(1)С)МЕ<0 + ВМ[Щ1)] ( 57)

По существу изменение процесса фильтрации здесь связано только с изменением <3 в уравнении, т к М[и(0]=О Приращение СКО фильтрации определяется путем решения уравнения, где <? = Ср - Ср - априори принятая интенсивность белого шума, Ое - интенсивность белого шума обусловленная противоракетным маневрированием (ПРМ) БЛА по «случайному закону»

Итак, для построения оптимального фильтра Калмана на ракете следует учитывать управление I/ и шум С или непосредственно в структуре фильтра или, по крайней мере, в уравнениях Риккати Реально ни в структуре фильтра ракеты, ни в уравнениях Риккати маневры уклонения не учитываются, т к противнику априори характер изменения 1} и б неизвестен Именно это обстоятельство является причиной больших ошибок в формировании оценок вектора У и, следовательно, закона управления ракетой В результате, далеко не оптимальной становится траектория ракеты и уменьшается вероятность ее попадания в БЛА Проведенные «вычислительные испытания» с включением в закон управления дополнительного сигнала маневрированием БЛА с учетом вышеперечисленных моментов, дали ощутимый результат по его выживанию Вероятность сбить БЛА уже представляется затруднительным событием, правда, при этом наблюдаются потери в энергоресурсах 12%, но задача преодоления ПВО ЛА решается путем организованного маневрирования Дальнейшее моделирование действий ПВО (огневое противодействие) при традиционном управлении БЛА существенных изменений не выявило -вероятность сбить БЛА современными средствами ПВО противника оставалась достаточно высокой Практически, в диапазоне высот полета БЛА Н = 50 30000м угроза быть сбитым ПВО будет оставаться существенной

Учитывая современные средства позиционирования и связи, управление наведением осуществлялось (полет к цели БЛА) заданием координат псевдоцели ( вместо ППМ) на которую наводится БЛА ( режим самонаведения ), что позволило значительно повысить точность выхода БЛА в район боевого применения АСП Результаты моделирования со спутниковой коррекцией координат БЛА и цели показывают, что такая организация полета может или вообще исключить из контура управления человека - оператора, или "оставить" ему "вмешательство" в систему управления полетом БЛА лишь в экстренных случаях (на этапах взлета - посадки и применения АСП) Видимо, в обозримом будущем управление и БЛА, и оружием будет (в основном) «отдано» ПЭВМ (с ростом информационных и информативных возможностей систем искусственного интеллекта (ИИ), аппаратных технических и программных средств КБЛА)

В связи с изложенным, автором предлагается реализовать в системах БЛА метод программных самонаведений, здесь полет к ППМ задается известным алгоритмом, промежуточные ППМ являются координатами 1-й псевдоцели, на которую наводится БЛА Траекторию псевдоцели можно задавать известным законом движения (управление движением БЛА в самонаведении на псевдоцель с различными законами управления), что позволяет эффективно управлять БЛА Преимущества метода /иочкосшь(компенсация динамических ошибок), автоматизация наведения БЛА и тактические соображения Вероятность наведения БЛА в заданный район (попадание в зону разрешенных пусков УАСП) составила Рн = 1 Автором получены результаты решения задачи управления БЛА (по критерию максимального быстродействия), полученных принципом максимума и методом имитационного моделирования Для решения задачи на «быстрый разворот» в качестве оптимизируемого управления принималось иф = с1у/си, для задачи старта управлением являлось - угловая скорость тангажа со2 , для решения задачи оптимизации управления на «быстрый разворот» по критерию ./(^ — Ттш — нормальное ускорение центра масс БЛА и т д Показана траекторная сходимость алгоритмов и моделей по выбранным показателям и критериям математического моделирования задач применения БЛА

В пятом разделе, по результатам задач анализа и вычислительного эксперимента, доводятся основные положения концепции технологических решений системно-структурного синтеза КБЛА. Функционирование базового КБЛА «строится» в связке Т^/^ П {Р Ре /<';П в которой Р,, Р2 -

функции КБЛА в военное и в мирное время, Р - множество показателей (тактических, технических, эксплуатационных, экономических и эргономических) базового комплекса В основу оптимизационных задач положены множества тактических и технических показателей КБЛА, другие множества с показателями считались условно известными (или фиксированными)

Оптимизация производилась по показателям Р(в) = тах Р(в\8) адаптивным методом НСП Получен базовый многоцелевой комплекс с БЛА в интересах решения оборонных и народнохозяйственных задач РФ (рис 8)

Рис 8 Схема интеграции КБЛА

По результатам решения системного синтеза определена оптимальная адаптивная система управления БЛА как многоканальная ( многоуровневая ) с переменной случайной структурой, схема ее приводится на рис 9

ш<> Рис 9 Оптимальная многоканальная СУ БЛА

На рис 10 показана схема интеграции навигационной системы БЛА в спутниковой системе ( каналы ГЛОНАСС / GPS)

Рис 10 Схема интеграции КБЛА в спутниковой системе

Показано, что применение КБЛА в сравнении с ПЛА в основном спектре выполняемых задач не уступают, а во многих случаях и превосходят ПЛА по основным показателям (критериям) В качестве сравнения приведем фрагмент расчета профилей эффектов действия БЛА с УАСП (рис 11) в стандартных УБП по наземной цели (например, захваченный самолет террористами) Действие комплекса БЛА с УАСП на борту по перехвату воздушной одиночной цели вероятного противника также оказалось достаточно эффективным

В процессе исследования были одновременно использованы основные принципы системного анализа принцип целостности, принцип автономности, принцип дополнительности, принцип неопределенности, принцип выбора поведения Разработаны принципы построения перспективных КБЛА

1 Формирование обобщенных показателей качества решения задач комплексами БЛА в целом на основе локальных показателей качества отдельных БЛА и получение оптимальных значений показателей его эффективности

2 Применение технических (аппаратных) и программных средств для обеспечения высоких показателей надежности и живучести комплексов БЛА

3 Определение структурного состава элементов комплекса, соответствующего назначению БЛА и решаемым задачам (в мирное и военное время)

4 Комплексное использование средств получения, обработки и отображения информации, а также средств информационного обмена

5 Рациональное распределение функций между оператором и бортовыми вычислительными системами в контурах обработки информации и управления комплексов БЛА

6 Обеспечение возможности информационной, структурной и функциональной реконфигурации комплексов БЛА, а также изменения временных режимов работы комплексов

7 Широкое использование модульности аппаратных и программных средств на информационном, функциональном, программном и конструктивном уровнях

Реализация указанных принципов возможна на основе методов системного анализа и автоматизированной разработки, предусматривающих на случай модернизации БЛА и совершенствования его тактико-технических характеристик расширение функциональных возможностей комплекса, изменение его структуры и наращивание программного обеспечения (для достижения этих целей автором созданы адаптивные методы, модели и алгоритмы, АСПР и БД - все разработки автора защищены Патентами РФ)

Рассмотрены тактические аспекты применения боевых комплексов с БЛА Эти комплексы целесообразно использовать в следующих случаях

- сильное противодействие средств ПВО противника, когда уровень ожидаемых потерь является недопустимо высоким,

- радиационное, химическое и бактериологическое заражение воздуха и местности в районе предстоящих боевых действий,

- отсутствие аэродромной сети в районе применения и боевых действий

- задачи, связанные с длительным монотонным полетом по замкнутой стандартной траектории (патрулирование и мониторинг)

В таблице 1 приведены показатели сравнительного моделирования КБЛА

Таблица 1

п п Тип то/т„„ Ушах Нтах Ттах Радиус Рпво Рпор

страна БЛА кг Км/час Км полета Км Тип ц

США Предатор 850/200 240 75 > 24ч 930 02 >0 78

США Гл Хоук 10900/970 820 20 5 > 24ч 27000 03 -

Израиль Герои 1100/300 220 11 0 48ч 5000 02 -

РФ

Модель Модель 6200/500 950 24 0 >6ч >600 0 84 > 095

безОП

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Основные научные теоретические и практические результаты, полученные автором в диссертационной работе, состоят в следующем

1 Исследован и обобщен отечественный и зарубежный опыт, выявлены основные мировые закономерности развития беспилотных авиационных комплексов, необходимые для управления качеством разработок и прогнозирования развития авиационных систем с использованием современных методов, аналитического и компьютерного моделирования

- установлено, что общая теория проектных решений системно-структурного синтеза комплексов с БЛА еще не разработана, в связи с чем предложено использовать при создании и прогнозировании развития ЛА синтезированных методов, аналитических и компьютерных моделей,

- обобщены и систематизированы отечественные и зарубежные данные, характеризующие общую тенденцию и закономерности развития КБЛА, выявлено влияние различных структурных соединений, конструктивно-технологических и алгоритмических факторов на решение поставленных задач (основные задачи КБЛА — разведывательные и ударные, ПП, РТР)

2 Разработаны метод, модели и алгоритмы системно-структурного синтеза комплексов с БЛА, основанные на проведении аналитических, расчетно-экспериментальных исследований и многокритериального подхода, что позволило определить предварительный облик базового информационно-ударного КБЛА, создать АСПР, БД, адаптивную систему управления БЛА, обеспечивающих наибольшую технико-экономическую отдачу в данных финансово-экономических условиях

3 Разработаны метод, модели и алгоритмы многокритериального подхода, позволяющие существенно (на 30 - 40%) упростить процедуру оценок принятия решений в задачах анализа и синтеза современных и перспективных комплексов с БЛА, включающие принципы системного анализа декомпозиции, открытой архитектуры структур на подсистемы, что обеспечивает возможность целенаправленного выбора в решениях и обоснования приоритетных задач в процессе ведения разработки

4 Разработаны математическая модель и адаптивная система управления информационно-ударного БЛА в условиях огневого противодействия, основанные на критерии повышения применения беспилотных авиационных комплексов (для решения основных и второстепенных задач) с использованием в процессе автоматизированных решении цифровых информационных технологий и компьютерного моделирования, что позволило учесть адекватность физических процессов и возмущений (внутренних и внешних) действующих на систему в целом

5 Разработаны методы, модели и алгоритмы оценки эффективности, управления безопасностью полетов и программным самонаведением БЛА, которые позволили учесть основные факторы, действующие на комплекс с БЛА, учесть противодействие со стороны противника (разработана модель угроз ПВО), оценивать функционирование

комплекса в целом, оценивать боевые возможности применения комплекса БЛА с АСП по наземным и воздушным целям противника, определять резервы (организованного информационного противодействия противнику для преодоления системы обороны построенной по алгоритмам Калмановской фильтрации) повышения эффективности в управлении планированием операций

6 Сформулированы принципы и методические рекомендации по организации, проведению и обработке результатов испытаний применения образцов-моделей с целью выработки основных ТТХ, направленных на разработку «базового» КБЛА в основе которого - 2 ИУ БЛА информационно-ударных, скоростных(>200км/ч), большой дальности (> 400км) и продолжительности (>6ч) полета, стратосферных (>12км), для решения задач №1 - разведки и ударов, №2 - РТР, ПП и мониторинга, 1 №р(У) разовых ударных и I №р(И) многоразовых информационных (в зависимости от масштабов планируемой и/или проводимой операции)

7 Разработанные методы, классы моделей, алгоритмы управления, идентификации и безопасности полетов системно-структурного синтеза КБЛА внедрены в деятельность научных и конструкторских подразделений ГНПП «РЕГИОН», ФГУП «КОМЕТА», 30 ЦНИИ МО РФ, ВВИА, а также используются в учебном процессе ВУЗ РФ, что подтверждено соответствующими актами о внедрении

8 Полученные результаты диссертационной работы свидетельствуют

- о возможности боевого применения с БЛА УАСП с достаточно высокой эффективностью Рц = 0,82 0,98 по наземной типовой цели (танк, БМП, автомобили), а также применение БЛА с УАСП по воздушным целям (ракеты, самолеты, вертолеты и БЛА противника - см приложение),

- разработанные методы и алгоритмы управления обеспечения безопасности полетов и преодоления ПВО позволяют почти не снижать вероятность выполнения поставленной пред комплексом боевой задачи на обнаружение и уничтожение одиночных целей противника,

- применение разработанного КБЛА возможно и в сфере задач народного хозяйства - разведка (и ее виды), доставка грузов, мониторинг среды, РТР и др В зависимости от задач, комплекс может быть дооснащен другими БЛА (информационными и одноразовыми ударными)

9 Реализация предлагаемых адаптивных методов управления технологическими и техническими решениями на основе многокритериального подхода, разработанных моделей, алгоритмов управления, идентификации и безопасности полетов позволит повысить достоверность боевых и лет-но-технических характеристик разрабатываемых комплексов с БЛА на ранней стадии их проектирования на 20 - 30% Включение в структуру СУ КБЛА интегрированной инерциально - спутниковой навигационной системы (БИНС + СНС) в перспективе позволит добиться следующих эффектов (по данным имитационного моделирования разработки)

- повышение точности определения координат в 8 Юраз,

- уменьшение массы до 50%,

- уменьшение объема до 40%,

- уменьшение потребляемой мощности до 25%,

- повышение надежности (уменьшение Ротк в 2 раза),

- увеличение степени резервирования до 50%

10 Полученные автором коэффициенты технического уровня Кту=1,25 и технико-экономической эффективности Ктээ = 0,68 на основе разработанных методов, моделей и алгоритмов системно-структурного синтеза, свидетельствуют о перспективности создания базового ИУ КБЛА в РФ

11 Таким образом, решена крупная научно-техническая проблема, связанная с разработкой, созданием и апробацией адаптивных методов, моделей, алгоритмов управления и идентификации системно-структурного синтеза КБЛА, необходимых в повышении эффективности функционирования КБЛА, внедрение которой вносит значительный вклад в развитие экономики страны и повышения ее обороноспособности В работе предложена новая структура и облик базового информационно-ударного КБЛА, в основу разработки которого входят предложенные адаптивные методы, модели и алгоритмы, созданная АСПР и БД Апробирована гипотеза включения КАВ в структуру КБЛА отечественных современных и перспективных комплексов, дана оценка качества и целесообразности такого включения В зависимости от масштабов задач, комплекс (его базис) может быть дооснащен как информационными многоразовыми БЛА различного класса, так и одноразовыми ударными (происходит его интеграция в информационную систему и исполнительную систему, соответственно) Разработаны и предложены требования ТТХ к базовому информационно - ударному КБЛА для решения оборонных задач, проведения специальных операций и для задач в народном хозяйстве РФ

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в ведущих журналах и изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ:

1 Полтавский А В Модель адаптивной системы управления беспилотным ЛА //Научный вестник МГТУГА 2008 № 129 С 163-166

2 Полтавский А В , Рякин А В Обеспечение безопасности полетов БЛА // Научный вестник МГТУГА 2007 №119 С 24-31

3 Полтавский А В Математическая модель информационно-ударного комплекса БЛА// Боеприпасы 2008 №1 С 18-20

4 Полтавский А В Критериальное замещение в исследованиях // Научный вестник МГТУГА 2007 №119 С 36-41

5 Полтавский А В , Семенов С С Основные закономерности создания комплексов БЛА//Боеприпасы 2008 №1 С 20-24

6 Маклаков В В , Полтавский А В, Оганян Т Р Мощные импульсно-периоди-ческие эксимерные лазеры//Двойные технологии 2007 №1 С 49-58

7 Полтавский А В , Бурба А А , Семенов С С Метод оценки эффективности комплексов БЛА // Боеприпасы 2008 №1 С 24-27

8 Полтавский А В , Маклакова Е В Критериальное замещение в задачах пред почтения//Двойные технологии. 2007 №1 С 64-68.

9 Полтавский А В Организация информационного противоборства в алгоритмах фильтра Капмана // Двойные технологии 2007 №2 С 26-29

10 Полтавский А В Управление безопасностью движения БЛА // Датчики и системы. 2008 №9 С 24-38

11 Полтавский А В Коррекция вертикального канала в системе управления роботом//Научный вестник МГТУГА 2008 №129 С 167-171

12 Полтавский AB Структурный синтез сложной системы // Боеприпасы 2008 №4 С 8-13

Сборники международных конференций:

13 Полтавский А В , Аверкин А Е Общесистемные принципы исследований сложных организованных и технических комплексов // Материалы международного симпозиума «Управление и самоуправление в сложных системах» ИПУ РАН ISBN 5-201-14994 -M 2007 С 26-32

14 Полтавский А В , МаклаковВВ, Аверкин А Е Концепции создания и применения беспилотной авиации в армиях зарубежных стран // Материалы международного симпозиума «Управление и самоуправление в сложных системах» ИПУ РАН ISBN 5-201-14994 -M 2007 С 35-42

15 Полтавский А В, Маклакова Е В , Аверкин А Е Метод критериального замещения в задачах проектировании сложных систем // Материалы международного симпозиума «Управление и самоуправление в сложных системах» ИПУ РАН ISBN 5-201-14994 -M 2007 С 151-155

16 Полтавский А В , Маклакова Е В , Аверкин А Е Информационное управление противодействием в сложной системе// Материалы международного симпозиума «Управление и самоуправление в сложных системах» ИПУ РАН ISBN 5-201-14994 -M 2007 С 155-158

17 Полтавский А В идр Система управления БЛА по крену и тангажу// Материалы XI Международного салона «АРХИМЕД - 2008» -М 2008. Изобретения:

18 Бурба А А , Полтавский А В , Хрипунов С П Устройство оценки эффективности (технические комплексы)// Патент РФ №2178201 2002

19 Бурба А А , Полтавский А В , Клышинская О И Устройство оценки эффективности (СМО) // Патент РФ № 2178201 2007

20 Бурба А А , Полтавский А В, Русецкая M H Устройство для оценки качества обучения ПЭВМ// Патент РФ по заявке №2007105297/09 2008

21 Полтавский А В , Ананишнев В M , Бурба А А , Маклакова Е В Устройство для оценки и сравнения эффективности функционирования однотипных организаций (системы) II М-й патент на изобретение №008678 2007

22 Полтавский А В , Бурба А А , Мирошник В В Система управления БЛА по крену и тангажу II Патент РФ №2293366 2007

23 Полтавский А В , Бурба А А, Мирошник В В Адаптивная система управления БЛА по крену и тангажу // Патент РФ №2302030 2007 Статьи трудов во всероссийских и ведомственных научных изданиях:

24 Полтавский А В Математическая модель воздействия воздушной ударной волны на ракету//Проблемы повышения эффективности ЛА Материалы 33-ей военно-научной конференции КВВАИУ Киев 1992 С 12-16

25 Полтавский А В Математическая модель беспилотного летательного аппарата ударного назначения//Межведомственный сборник НММ под редакцией Кучина В П КВВАИУ Киев 1991 С 6-11

26 Полтавский А В Снижение ИК заметности ЛА// Проблемы повышения эффективности ЛА Сборник НММ КВВАИУ Киев 1992 С 7-14

27 Игошин А В , Полтавский А В Методика оценки ИК излучения обшивки Л А//Сборник НММ КВВАИУ Киев 1992 С 12-18

28 Полтавский А В , Бурлаков И В Определение максимальной дальности захвата цели ГСН Научные труды КВВАИУ Киев 1993 С 10-15

29 Полтавский А В Обнаружение и оповещение БЦВМ подлетающих к ЛА ракет//Научные труды КВВАИУ Киев 1993 С 6-9

30 Полтавский А В Организация системы огневой обороны Л А // Проблемы повышения эффективности Л А//Сборник НММ КВВАИУ Киев 1992 С 4-6

31 Полтавский А В Модифицированный алгоритм наведения ЛА //Проблемы повышения эффективности ЛА Сборник НММ КВВАИУ Киев 1993 С 6-9

32 Полтавский А В Повышение дальности полета ракеты за счет импульсного двигателя РДТТ // Сборник НММ КВВАИУ Киев 1993 С 6-17

33 Лавринец К Г, Полтавский А В Применение композиционных материалов в линзах//Сборник НММ КВВАИУ Киев 1993 С 11-16

34 Полтавский А В , Игошин А В Определение максимальной дальности захвата ГСН ЛА // Научные труды КВВАИУ Киев 1993 С 22-26

35 Полтавский А В , Измайлов К Э Определение коэффициента продольного момента ЛА// Сборник НММ КВВАИУ Киев 1993 С 21-25

36 Подвочатный В М , Полтавский А В Оценка степени поражения ЛА ракетами // Межведомственный сборник научных трудов ВВИА под редакцией А И Буравлева ВВИА -М 1993 С 14-17

37 Полтавский А В , Тетеревятников А И , Видяйкин А Б Организация управления ракетой в условиях огневого противодействия // Сборник НММ по проблемам обработки информации и управления в системах управления ракет под ред А Г Моисеева ВВИА -М 1994 С 8-12

38 Полтавский А В , Никишин А Н Математическая модель процесса наведения ракеты в условиях огневого противодействия // Сборник НММ под ред АМ Краснова ВВИА -М 1995 С 14-17

39 Гладков Д И, Полтавский А В. Информационный аспект маневренного противодействия антирекете // Проблемы повышения эффективности УАСП Сборник НММ ВВИА -М 1996 С 37-45

40 Григорьев В Г, Полтавский А В Влияние ударной волны на процесс наведения УАР//НММ под ред Моисеева А Г ВВИА -М 1995 С 7-11

41 ЗоринВА, Полтавский А В Опыт создания и использования автоматизированных информационных средств//Научные чтения по авиации, посвященные памяти проф Н Е Жуковского Научные труды ВВИА -М 1997 Зс

42 Полтавский А В Особенности эксплуатации и применения ракеты Х-25// Учебное пособие подред Ефимова Е В ВВИА -М 1998 С 11-14

43 Ефимов В А , Попов А М , Полтавский А В Оценка эффективности управляемых авиационных ракет// Учебное пособие ВВИА -М 1998 39с

44 Полтавский А В Анализ эффективности наведения БЛА в условиях огневого противодействия // Отчет НИР «ПРИЗЫАНИЕ-242» ВВИА -М 1994 2с

45 Полтавский А В Синтез структуры автоматизированной системы обучения //ОтчетНИР «КАМА-21»ВВИА -М 2003 С22-28

46 Полтавский А В Разработка принципов построения, структуры и программно-алгоритмического обеспечения комплекса полунатурного моделирования процесса снаряжения БЛА/Ютчет НИР «КАМА-21» ВВИА -М 2003 С 7-11

47 Полтавский А В , Захаров И В Разработка принципов построения, структуры и программно-алгоритмического обеспечения комплекса полунатурного моделирования процесса контроля технического состояния КАВ// Отчет НИР «КАМА-21» ВВИА -М 2003 С 16-22

48 Полтавский А В Разработка принципов построения, структуры и программно - алгоритмического обеспечения комплекса военно - специальных игр //Отчет НИР «КАМА-21» ВВИА -М 2003 С 11-16

49 Полтавский А В Модель и программа оценки эффективности применения БЛА// Отчет НИР «РОБОТРОН-1» ВВИА -М 2006 С 22-29

50 Полтавский А В Игровая задача управления стратегиями//Отчет НИР«КА-МА-21»ВВИА -М 2003 С 24-27

51 Полтавский А В Модель этапа старта БЛА// Боевые комплексы БЛА (системная характеристика БК БЛА) НММ под ред А Н Максимова ВВИА -М 2005 С 38-49

52 Полтавский А В Разработка анапитико-имитационных моделей комплексов БЛА// Отчет НИР «РОБОТРОН-1» ВВИА -М 2005 С 21-29

53 Аверкин А Е , Полтавский А В Информационные технологии управления //Учебное пособие НИБ -М 2006 34с

54 Бурба А А, Полтавский А В Оценка эффективности комплекса БЛА ударного назначения // Боевые комплексы БЛА (системная характеристика БК БЛА) НММ под ред А Н Максимова ВВИА -М 2005 С 162-187

55 Полтавский А В ,Бурба А А Модель атаки БЛА// Боевые комплексы БЛА (системная характеристика БК БЛА) НММ под ред А Н Максимова ВВИА -М 2005 С 59-62

56 Полтавский А В , Бородуля В М Развитие беспилотной авиации в армиях зарубежных стран // Стратегическая стабильность 2007 №1 С 45-53

Личный вклад Все основные результаты диссертации, выносимые на защиту, получены автором лично, опубликованы в рецензируемых журналах ВАК и литературе ограниченного доступа, защищены Патентами РФ Диссертация написана единолично русским литературным языком, содержит совокупность научно-технических результатов и основных положений системно-структурного управления КБЛА, имеет внутреннее единство и целостность

Подписано в печать ^/(¿Ц 2008 г Формат 60x84/16 Заказ № Тираж %-Р экз 2,25П.Л-

Отпечатано в Редакционно-издательской и информационной службе Физического института им П.Н Лебедева РАН с оригинал-макета заказчика 119991 Москва, Ленинский проспект, 53 Телефон (499) 783 36 40