автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Оптимизация систем дистанционного управления комплексов мониторинга

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ МАШИНОВЕДЕНИЯ ОН. А.А.ВЛАГОНРАВОВА

(} ¡4 На правах рукописи

эхз. а УКД. 62.50

ВО ХОНГ ВЬЕТ

ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСОВ МОНИТОРИНГА

Специальность 05.13.16. — ПРИМЕНЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХПШШ/ НАТистгпстях НЕТ0Д03 а МАТШ&ТПЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ в научных псоедованшпс

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ ОА СОНСКАННЕ УЧЕНОЙ СТШШЩ КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ ПАУК

Мосхва - 1996

Работа выполнена в Институте махшногадения ни.А.Л.Влагонравова Россайсхой академии наук

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организациях

доктор технических паук

Волнокин в.В.

доктор технических наук

профессор

Саксонов В.А.

кандидат технических наук

Чистяков В.В.

РИНКЦЭ

Защита состоится "АО " UIOH9, 1996 г. в fa часов ва эааедавни Специализированного Совета К003.42.02 пра Енстуте машиноведения вм.А.А.Благонравова Российской академии наук по адресу: Москва, Малый Харитоньевский сер., д.4

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Инстута маввноведеввя

Автореферат разослан "%D " Maft, 1996 г.

Учений секретарь Специализированного Совета кавдвдат технических наук

□урцеладзе г.К.

ОВЦАЛ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Территория Вьетнама кроме материковой включает тысячи больших и малых островов в Восточном мора. Большую часть территории занимают горы, около трети покрыто тропическими и субтропическими лесами. В таких сложных географических, а также климатических (частые и долгие ливневые дожди) условиях для мониторинга местности не всегда можно, да и небезопасно использовать пилотируемые летательные аппараты. Для этого более целесообразно применять дистанционно пилотируемые летательные аппараты (ДПЛА) различного назначения. ДПЛА позволяют наблюдать за большими территориями суши и моря, маневренность их полета выше, чем пилотируемых ЛА. Возможность полета на малой высоте и низхой скорости позволяет получить больше информации (более четкие фотографии). ДПЛА могут использоваться в приграничных районах, ниже облачности и ночью. Кроме того, выполнение многих задач ДПЛА оказывается дешевле, чем выполнение тех же задач пилотируемыми ЛА, — стоимость ДПЛА во много раз ниже. Поэтому военная и гражданская авиация СРВ уделяет особое внимание ДПЛА, исследованию эффективности их использования для разнообразных задач мониторинга.

Одним из основополагающих факторов повышения эффективности ДПЛА является повышение качества функционирования, которое может быть обеспечено повышением эффективности отдельных исполнительных модулей и улучшением хачества системы дистанционного управления. Эффективность управления ДПЛА и выполнения самих целевых задач во многом определяется предварительными исследованиями принципов построения, параметров и режимов функционирования систем управления ДПЛА. Необходимость обеспечения качества систем дистанционного управления обусловливает актуальность проведения исследований по оценке эффективности и выбору оптимальных параметров как отдельных подсистем комплекса дистанционного управления (аппаратуры информационных и командных каналов управления, подсистем наземного пункта дистан-

щюннэго управления, бортовых подсистем, систем автоматического управления а др.), так и комплекса мониторинга в целом.

Теория н практика проектирования систем гибкого управления динамическими системами основана на работал таких ученых, ках В.Н.Афанасьев, В.Н.Буков, А.А.Воронов, С.В.Емельянов, А.Г.Ивах-ненхо, В.Б.Колмановсхий, А.А.Красовский, Н.Н.Красовский, П.Д.Кру-тько, А.Б.Курханский, В.И.Кухтенко, В.Р.Носов, Л.А.Растригин, А.П.Реутов, Б.Н.Петров, Е.П.Попов, И.В.Сергиенко, В.В.Солодовников, А.В.Тимофеев, В.Н.Фомин, А.П.Франков, Ф. Л.Черноусько, П.И.Чинаев в др. Среди зарубежных ученых можно отметить Р.Беллмана, Дж.Дуба, Р.Калмана, К.Острема, Дж.Мелсу, А.Брайсона, Хо-Ю-Ши, А.Сейджа.

Цель работа. Целью исследования, результаты которого представлены в диссертации, является разработка методики моделирования, оценки эффективности, а также и выбора оптимальных параметров и адаптивных режимов управления воздушными комплексами мониторинга с гибким дистанционным управлением, а также пакета программ, обеспечивающих выбор оптимальных режимов функционирования ДППА.

На заднту выносятсяг

- методологические принципы моделирования и оценки эффективности многоэтапного функционирования комплексов мониторинга с учетом задания системы частных (этапных) критериев эффективности и общего;

- принципы формирования оптимального программного маршрута полета ДПЛА по запланированным пунктам;

- алгоритм планирования оптимальной последовательности выполнения целевых задач комплексами мониторинга в различных районах;

- алгоритм динамической оптимизации режимов полета ДПЛА по критерию минимума расхода топлива;

- алгоритм адаптивного управления комплексами мониторинга при маловысотном полете ДПЛА.

. Выполненные теоретические исслодова-

шя основаны на методах теории вероятности и математической :татпстикп, исследования операций, динамического программирования, оптимального управления, планирования, а также на со-зременных методах программирования на компьютерах. Основой зсех исследований является системный подход.

Достовериостг» полученных теоретических результатов под-гверждается строгими математическими выводами при построении и зсследовании моделей и алгоритмов, результатами моделирования *а компьютерах, проведенными натурными и полуНатурныма экспериментами, согласованностью полученных результатов с приведенными в литературе, а также опытом использования полученных результатов в комплексах мониторинга.

Практическая иетюсть п реалнзатая рэзультатов работа. Гема диссертации связана с планом научно-исследовательских ра-5от Института машиноведения им. А.А.Елагонравова РАН, в частности с программой фундаментальных исследований по комплексной проблеме "Машиностроение и технология" на 1989 - 2000 гг. (п.1.1.4. Разработка методов имитационного моделирования и оптимизации динамических систем), и с планом работ Научно-исследовательского института гражданской и военной авиации СРВ. Результаты работы - методики, алгоритмы и программы - использованы в научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах Вьетнамской авиакомпании Vietnam. Airlines с экономическим эффектом более 100 тыс. долл. США. Методика оценки эффективности и другие методические материалы использованы в Министерстве обороны и Министерстве транспорта СРВ, а также в учебном процессе Института транспорта, Военно-воздушной инженерной академии г. Ханоя.

докладывались на заседаниях научно-технических советсз и семинаров Института машиноведения РАН, научных конференциях Вьетнамской авиакомпании Vietnam Airlines Министерства транспорта а Военно-воздушной инженерной академии г.Ханоя (1994 г.)

. Основные положения и результаты работы

Ру&шкадпа- По тема диссертации опубликовано три работы.

Структура пнееартапии. Диссертация состоит из шести глав, введения и заключения, списка литературы и приложения, в котором приведены компьютерные программы с описанием и копай документов.

Во введении обосновывается актуальность проблемы, формулируются цели исследования, основные научные положения и результаты, а также практическая ценность и степень апробации работы.

В главе 1 "Принципы построения и реализации систем дистанционного управления летательными аппаратами" анализируется функционирование систем управления ДПЛА. Принципиальной особенностью ДППА является возможность гибкого управления ах полетом а выполнение целевых задач на всех этапах их непосредственного функционирования. В системах управления ДПЛА используется не только программное управление, но в командное, которое проводится оператором с пунхта дистанционного управления (ПДУ) по информации, передаваемой с ДПЛА. ПДУ может размещаться как на земле, так и на пилотируемом самолете и хорабле.

Весь полет можно разделить на три этапа (см. рис. 1)« старт а полет по маршруту в зону непосредственного выполнения целевой задачи - рабочую зону, выполнение целевой задачи, полет по обратному маршруту в район посадки а посадка ДПЛА.

Полет ДПЛА в зависимости от тактической обстановка может проходить на различной высоте, ках правило, по программе, включающей несколько промежуточных пунктов маршрута. На отдельных участхах на основе данных бортовых састем оператор ПДУ может скорректировать траекторию полета ДПЛА, изменять маршрут ала характер выполняемой задача. Необходимую точность вывода ДПЛА в рабочую зону пра полете по маршруту обеспечивают навигационные системы. Пра полете в рабочей зоне используются бортовые системы, предназначенные

в

для выполнения определенной задачи. Оператор ПДУ контролирует выполнение бортовыми системами целевых задач ила непосредственно участвует в их выполнении, в случае необходимости может управлять полетом ДПЛА и его бортовыми системами. На обратном маршруте функционирование ДПЛА и его систем аналогично его функционированию при полете в рабочую зону. При вхождении ДПЛА в зону посадки включается система ее обеспечения.

Таким образом, на всех этапах функционирования ДПЛА требуется комплекс специальных технических средста и систем. Несмотря на их разнообразие, все они служат одной задаче - управления. Собственно управление полетом и системами осуществляется по результатам оценки и хонтроля парамет-

ров траектории полета и тактической ситуации. Как оценка и контроль, так и управление выполняются либо автоматически, либо непосредственно оператором, либо аппаратурно при участии оператора ПДУ. Описанный алгоритм работы систем управления ДПЛА поясняется рис. 2.

Рис. 2

В главе 2 "Методика исследования систем дистанционного управления" описана разработанная методика оценхи эффективности и выбора оптимальных (рациональных) параметров как отдельных подсистем (аппаратуры информационных и командных канала] управления, подсистем наземного ПДУ, бортовых подсистем, сис тем управления целевой нагрузки и др.), так и комплекса ДПЛА позволяющая обеспечить надежность и качество систем дистанци оиного управления.

В настоящей работе предлагается следующая методика оценк эффективности систем управления ДПЛА. Весь процесс функциони рования ДПЛА разделяется на этапы, для каждого этапа разраба тываются методики на основе частных (этапных) критериев эффек тнвности, согласованных с общим критерием. В сквозной методих оценивается эффективность функционирования ДПЛА во всем цикл выполнения всех целевых задач с единых позиций - общего крите

рвя эффективности выполнения последовательности операций - от старта до посадка. Математические модели функционирования комплекса на отдельных этапах являются модулями общей модели оценки эффективности.

При разработке методики оценки эффективности комплекса мониторинга на этапе проводки в рабочую зону частным критерием служит среднеквадратичоское отклонение курсового параметра от предполагаемых координат района действия, заранее заложенных в программу полета. На этапе поиска цели, когда задачей комплекса мониторинга является обнаружение целей заданного класса и распознавание - идентификация из совокупности обнаруженных целей, критерием эффективности функционирования выбрано математическое ожидание дальности распознавания цели. На этапе выполнения целевой операции, которая согласно схеме применения ДПЛА состоит пз измерения координат наземного объекта с помощью ТВ-визира обычно путем наложения специальной метки ТВ-камеры на изображения цели и удержания в таком положении в течение требуемого времени, критерием может служить вероятность выполнения описанных операций. Заключительный этап характеризуется вероятностью возвращения в заранее заданный район в требуемый момент времени.

В случае выполнения целевой задачи одним ДПЛА оценка вероятности выполнения всей целевой задачи определяется по формуле

где М а М- операторы усреднения по распределениям истинных координат цели относительно априорных оценок и ошибок входа

х

я й [ Ррсп(^рсп

I КР

•^вцо (^рсп

~рп)с,срсп -Рв)

ДПЛА в рабочую зову; Роба ~ дальность обнаружения цели} Dгр -граничная дальность поиска цела; Dpco - дальность распознавания цела} ррсп -- плотность распределения дальности распознавания цела; Р вцо - вероятность выполнения целевой операции; ри ~ параметры целей} Рп - вероятность потерн ДПЛА в процессе выполнения целевой операции; Р, - вероятность возвращения ДПЛА в заданный район посадки.

В случае выполнения задача парой ДПЛА возможны варианты! при независимом поиске цела

fuц. - l-(l-ij&>2. при поиске цела о обменом информацией

W - l-(l-»í¿U)(l-JÜU).

J& - Н{ Л | °Тррса (í^cn|,,V; о)х

Огр

* *вцо ("реп | Рц) (1 ~ ) ^ ®рсп 1 }

где ppSa ~ плотность распределения дальности распознавания цела при совместном поиске парой операторов ПДУ, управляющих парой ДПЛА; Pq^ - вероятность выхода из строя (потере) i-rc ДПЛА.

в глава з опасаны основные принципы формирования программной траектории полета комплекса мониторинга. Полет п< программному маршруту выполняется автономными средствам! ДПЛА в на отдельных этапах дистанционным управлением - человеком-оператором ПДУ. Траектория попета назначается ш произвольно, а с учетом определенной целевой задачи, данны: о местности, над которой пролегает маршрут, метеоусловий i других факторов. Все эти факторы необходимо предусмотрет при реализации законов управления. Современные комплекс

дистанционного управления воздушного мониторинга снабжены Быстродействующими ЭВМ, поэтому появилась возможность подробной проработхи картографической а другой информации для ¡нормирования оптимального программного маршрута. Прв этом Полины быть обеспечены прибытие ДПЛА в заданный район в требуемые момент» времена, облет зон, недоступных вз-за разных првчвн (метеоусловий, безопасности полета а др.) для ПА, возвращение к месту посадки, при минимуме расхода топлива в полете.

На практихе часто встречается задача формирования кусочно-пинейного маршрута полета ДПЛА. Может быть задана последовательность характерных точек маршрута {X0,t0f-rX|c,fc|c> из условий выполнения этапов целевых задач. Выбрать характерные точка маршрута можно с помощью решения задачи дискретной оптимизации по критерию целевой эффективности F opt, у - вектор оптимизируемых параметров, D - допустимая область, задаваемая задаваемая системой ограничений Gi £ 0,...,Gi SO.

Исходными данными для расчета параметров траектории является система опорных точек местности, представленная в виде таблицы их координат {х^, zjt) (к в 1,...,М - число точек). Наличие в составе ПДУ вычислительной системы с развитой сетью периферийных устройств позволяет автоматизировать процесс формирования программного маршрута. В результате работы устройства сбора информации формируется цифровой образ отмеченной на карте системы точек {хг*}, на основании которого по специальным программам рассчитывается программный маршрут полета ДПЛА.

В главе 4 "Оптимизация временной последовательности выполнения целевых задач" предложен алгоритм решения одлой из наиболее важных задач управления ДПЛА при выполнении мониторинга местности - минимизации времени, затрачиваемого на перелет ДПЛА между районами выполнения целевых задач.

В общей постановке задача при планировании последовательности выполнения целевых задач ДПЛА учитывается время выполнения целевых задач в время перелета вз района в район. Пусть ДПЛА должен выполнить N целевых задач в директивные сроки , 1 « , в заданных районах а = 1,2,...,к. Время выпол-

нения 1-й задача ДПЛА . Время перелета ДПЛА вз

района ¿ в район ] задается с помощью матрацы

Д - » Ы - 1,2,...,к.

Обозначай целевые задача, которые должен выполнить ДПЛА, двойным индексом! 1 - порядковый номер задача; $ - номер района, в котором ДПЛА должен выполнить задачу Л.

Необходимо построить расписания выполнения целевых задач ДПЛА, определить порядок (последовательность) их выполнения, который удовлетворяет директивным срохам Х>1 в минимизирует суммарное время полета ДПЛА Т(Р).

Для решения этой задача применим известный алгоритм поиска кратчайшего пути между вершинами графа. Пусть граф в однозначно задан набором вершин в дуг. Вершины графа обозначим порядковым номером, дугу, соединяющую вершину 1 с вершиной $ -Гц. Каждой дуге У^ сопоставим число х1} - длину дуги Если дуга отсутствует, считаем, что ¿¿^ « <*>. Выделим в графе б множество начальных в конечных вершин. Необходимо построит! путь минимальной длины, соединяющий начальные вершины с конечными, причем длина пути равна сумме длин всех входящих дуг. Каждой вершине графа 6 сопоставим два числа! - длину пук вз начальной вершины в вершину 1 а NI - номер вершины, из которой проведен переход в вершину 1.

Путь вз начальных вершин в конечные ин-

терпретирует как некоторое расписание выполнения целевых зада< ДПЛА. Сгруппируем целевые задача, выполняемые ДПЛА в одна районе!

Р1 , Р\ > ••• » Р^, » Р1 , р1 , ... , Рп, >

Р* , Р^ . .. , Р^ » к

п1+л2+ ••• +пк " £па " а=1

Задача в труппах расположим в порядка возрастания дирех-гивных сроков, т.е. для любых задач р" , р^, вела I < то < В зафиксированной последовательности по группам отловим на ортогональных осях к-мерного пространства время выполнения целевых задач. Через полученные точка проведем (к - 1)-ыарныэ подпространства, ортогональные соответствующим осям. На пересечении образуется граф, в котором пересечение к -подпространств образует верашш, пересечение (к - 1)-подпространств - дуги графа. Обозначим полученный граф С (рис.3). Движение в графе С по дуг«, параллельной некоторой оси, будем интерпретировать как выполнения соответствующей задачи, длину дуга - как время выполнения соответствующей задача. Граф С является вспомогательным. Преобразуем его в рабочий граф б (рис.4) - каждую вершину графа С преобразуем в группу вершин, состоящую аз попарно соединенных между собой вершин. Соответственно начальная в конечная вершины графа С преобразуются в группу начальных в конечных вершин графа £». Каждая вершина группы соединяется с двумя дугами графа &, параллельными оси, соответствующей перелету ДПЛА из одного района в другой. Дуга, соединяющие вершины в разных группах, задают маршрут ДПЛА.

Любой маршрут на графе С (из начальных вершин в конечные) имеет длину

Я « Т + ГП(Р),

где Т - суммарное время выполнения всех целевых задач, является постоянным; Гп - суммарное время полета ДПЛА, зависящее от расписания Р (некоторого расписания выполнения задач ДПЛА).

Р,' Р.1

К

Р,1 р,<

Рва. 3

С К«2

с к=з

49

Рвс. 4

Сформулированная задача теории расписаний на графе трансформируется в следующую постановку« найти минимальный путь, соединяющий начальные а конечные вершины графа С и удовлетворяющий директивным срокам выполненвя задач, с учетом этого получается следующий алгоритм решения задачи«

1. Присвоить начальные значения Я^ а N¿1 -0/ веля 1 в ¡1?,¿Ц,...,1{5),

Я! -ю, вела 1 с ¿5],

ЛГ|. >0 для VI.

2.Последовательно просмотреть все веравны 1 графа в, для которых Я1< л. Для каждой аервнны ] вычислить новое значение Я^-Я^+Г!}. Еслв Я^ < Я}, в 5 ^Н^Ч}) # то прв-свовть Яj » Я'^ ^ " где - директивный срок выполнения задач.

3.Есла выполнение п.2 приводит к изменения Я^., повторить п.2 для другой верошш, в противном случае перейти в п.4.

4.Если все конечные вершины имеет Я^ » да, т.е. конечных меток не получаем, то задача решения не вмеет, в противном случае перейти к п.5.

5. Среда конечных вершин графа найти вераину, путь к которой кратчайший.

6. Из найденной в п.5 вершины по меткам восстановить кратчайший путь выполнения целевых задач Р* в минимальное время полета ДПЛА т(р*). В результате получаем оптимальное расписание.

В главе 5 "Алгоритм динамической оптимизация режимов полета по минимуму расхода топлива" основан на совместном рассмотрении уравнений движения ДПЛА в уравнения расхода топлива. Для решения таких задач в настоящее время успешно применяется метод динамического программирования, основанный на принципа оптимальности Баллмдна« оптимальные значения определяются не для всех переменных одновременно, а последовательно для отдельных ступеней модели.

В нашей задаче вектором состояния полета ДПЛА является высота полета = , поскольку для каждого значения В± определена оптимальная скорость. На каждой ступени 1 вводится одномерный вектор управления ц.£ (й = 1, 2, ... , ДО), которому

соответствует изменение высоты (при изменении руля вы соты).

Для математического моделирования полета применяются векторных трансформаций состояния Tjt

Bi = Tiini-x ,ABi) , i - 1,2,....N. Последовательность трансформаций состояний отражает динамиче ские свойства полета. Поэтому выходное состояние Hj+1 на сту пени i получается с помощь» нз входного состояния Н± - вь ходного состояния предыдущей ступени i -1 -и управляющвг воздействия ЛЯ/, зависящего от-входного состояния Hj.

Целевой функцией, подвергаемой минимизации, служит расхс топлива Gf, который складывается из составляющих Wi, Aflj каждой ступени i (целевых функций ступеней) и расхода топлш »1(^1)«

®г(я, ДЯ) . £ Wiiffi-! , AHi) + Wi(Hi).

¿=1

Алгоритм динамической оптимизации (рис.5) состоит из дв$ этапов, по N одинаковых тагов каждый. На первом этапе (техник укладывания) применяется начиная с 1-й ступени последователь* следующая рекуррентная формула для i = 1,2,..., Nr

- min {|>i(*i-l » AHi) + *L-1 [3l(Hi_i , AHi)] ,

Hi-l б , ABl € Дя[У\

при этом /х(Я0) = 0, #о = Я(0), Hw_i = ЯШ.

На каждом шаге получаем две функции, зависящие от входнс го состояния #¿-1»

fi(ßi-l) - минимальное значение целевой функции, относ* щейся к последовательности ступеней 1,2,;

- соответствующее управление в ступени.

Оптимальная функция fi(ffi~i) требуется только для следующг го шага, ДЯ/ должно запоминаться (в виде таблицы) для второх этапа. На последнем шаге получаем l) = fд; (ЯШ), которое

является искомым оптимальным значением целевой функции Gy. Сооч ветствующее управление Л Д ц(ЯШ) = S Н^ является действительнь оптимальным управлением искомого общего решения в ступени N.

Рас. 5

На каждом шаге получаем две функции, зависящие от входного состояния

^(Нм) - минимальное значение целевой функции, относящейся к последовательности ступеней 1,2,...,М;

Д- соответствующее управление в ступени.

На последнем шаге получаем = £дг(ЯШ), которое в

является искомым оптимальным значением целевой функции вц. Соответствующее управление ДНц(ЯШ) = ДН^ является действительным оптимальным управлением искомого общего решения в ступени N. На втором этапе составляется оптимальное решение поочередным применением уравнений трансформации и имеющихся в памяти функций ДЯ^. Вычисления проводятся "против течения" - сквозь сту-

пенчатую цепь. Требуется снова N шагов, причем за начально значение принимается в'ц+i = В (к).

Циклический характер алгоритма значительно упрощает про храммврование задачи оптимизации.

В главе 6 "Адаптивная система огибания рельефа местност при маловнсотнон полете ДПЛА" описана методика в алгоритм оп тимального управления ДПЛА при маловысотном полете. Требуемо управление полетом может быть получено с помощью следующег принципа теории динамических систем: если заданы параметры со стояния ДПЛА, например угол атаки, угловая скорость тангажа вертикальная скорость или высота (угол места) и выходные дан ные (сигнал управления), то с помощью экстраполяции можно оп ределить траекторию полета в последующие моменты времени.

Низковысотный облет местности можно определить как ведени! ДПЛА над местностью на минимально возможной высоте без столкновения с земными препятствиями. Нижний предел высоты полета ДПЛ - высота рельефа местности, плюс некоторый клиренс, верхнего пр дела обычно не существует. Таким образом, управление облето рельефа местности представляет собой задачу минимизации высот попета ДПЛА при заданных ограничениях. Самыми значимыми явля ются ограничения на вертикальное ускорение ДПЛА а тхП и а гоах. Управляющую переменную системы а± можно рассчитать, исходя и требуемого состояния системы:, а также на оснойе имеющейся ха рактеристтш динамической связи между ас (командное ускорение и Такая динамическая связь ас и а^ облегчает определен« законов управления ДПЛА, которые работают с нескольким а± (i = l,2,...,m), соответствующими нескольким точкам рельефа ме стности, одновременно. В каждый момент времени просматриваете точки рельефа, рассчитывается таблица а j. Затем формируете требуемое значение ас с помощью правил, позволяющих выработат оптимальное управление ДПЛА для различных варианте {aif (i=l,2,...,m)}.

1. Если для какого-либо .. i выполняется неравенств ai > amax» то выбирается ас = аесли только для любог другого i ни одно не превысит своего максимального значения

2. В стационарном режиме, когда рельеф местности постояне в требуемых пределах точности, выбирается точка рельефа мест

ости, по которой осуществляется управление, впереди на не лишком большом расстоянии и отслеживается ее движение, при том ас остается постоянной. При прохождении этой точхн выби-ается новая. Процесс может быть неограниченно продолжен.

3.Если вдоль линии полета ДПЛА точка, по которой можно правлять с помощью правила 2, отсутствует, то это означат, что ДПЛА прошел над возвышенностью, в настоящий момент роходит вдоль склона и ближайшая точка находится, вероят-о, под ДПЛА. В этом случае наиболее оптимальным решением удет отслеживание далеко отстоящей точки y¿ с помощью правления ас -caí (с > l). На основании этого управления начения aj (l £ i) и ac будут сходиться, монотонно убывая ; нулю. ДПЛА пройдет заданную высоту y¿ в заданный момент ремени с заданным ускорением, а сам полет будет осуществиться вдоль луча датчика рельефа местности (или над ним) ¡, следовательно, выше препятствий рельефа.

4. Если очередная точка местности не задана (датчик релье-л ее не обнаружил), то оптимальным решением будет выдержива-ие постоянной высоты полета ДПЛА, пока не будет обнаружена очка, к которой можно будет применить правила 1-3.

Синтезированный алгоритм управления движением ДПЛА прове-ен на двумерной имитационной модели скоростного ДПЛА с конфн-урацией типа ракеты. Результаты проведенного исследования риведены на рис.6. Из рисунка видно, что огибание рельефа меткости выполнено вполне удовлетворительно.

в,И

100-

Травхторая полета ЛА

\ Хрввля \рвлввфл

20

30 40 50 60 Ряс. 6

-г

t,C

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ В ВЫВОДЫ

Диссертация посвящена разработке методики исследования и проектирования систем дистанционного управления воздушными комплексами мониторинга. Рассмотрены задачи оценивания неизвестных параметров ДПЛА, адаптивного выбора вариантов системы управления, построения аналитических и имитационных моделей, а также оптимизация параметров функционирования комплекса мониторинга. Методика иллюстрируется практическими примерами систем управления ДПЛА, предназначенных для мониторинга местности.

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводыs

1. Синтезированные математические модели динамического функционирования ДПЛА различного назначения и типа позволяют с помощью частных (этапных) критериев эффективное^ оценить качество функционирования на отдельных этапах выполнения целевых задач, а с помощью общего - качество выполнения цикла целевых операций.

2. Разработанная методика исследования и проектирования систем управления ДПЛА позволила оценить эффективност; и выбрать оптимальные параметры, определяющие структуру состав и режимы функционирования воздушных комплексов мона торинга различного назначения.

3. С помощью методов оптимизации дискретных и непре рывных динамических систем и динамического программировани синтезированы принципы формирования программного маршрут полета ДПЛА, позволяющие на основе оптимального плана вы полнения целевых задач в назначенных районах и результато обработки картографической информации составить оптимальны маршрут полета ДПЛА.

4. Разработанный на основе алгоритма поиска кратчай шего пути алгоритм оптимизации временной последовательное!

1ЫПОЛНОНПЯ долевых задач в различных районах позволяет ми-шмизировать суммарное время полета за счет перепланврова-:ия траектории полета ДПЛА, что является существенным резервом повышения эффективности использования ДПЛА.

5. С помощью метода двнамвчесхого программирования ¡еллмана синтезирован алгоритм оптимизации режимов полета ю минимуму расхода топлива, позволяющий выбрать оптимально высоту в скорость полета ДПЛА на этапах набора высоты и ¡нижения.

6. Разработанный алгоритм оптимального управления [ПЛА при маловысотном полете позволил реализовать адаптив-■ую систему огибания рельефа местности.

Основные результаты диссертации опубликованы в сле-1ующнх работах«

1.Болнокин В.Е., Вьет В.Х. Методика исследования в проектирования систем дистанционного управления летательными аппаратами - М, 1994, 56 с.

2.Vo Hong Viet. Cae phuong phap va thuat toan шо hinh hoa va tong hop he thong dieu khien tu xa cac thiet bi bay - Hanoi. Tap chi thong tin khoa hoc, 1992, 15 c.

3. Vo Hong Viet. Cac thuat toan va chuong trinh may tinh tinh hanh trinh bay toi uu cua ten lua со canh. VAAZ, Brno, 1984, 35 c.