|
DOI: 10.14489/vkit.2018.06.pp.027-036
Корсун О. Н., Стуловский А. В., Буковский Г. А.
ФОРМИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ САМОЛЕТОМ НА ЗАКРИТИЧЕСКИХ УГЛАХ АТАКИ НА ОСНОВЕ ПОПУЛЯЦИОННОГО АЛГОРИТМА ОПТИМИЗАЦИИ
(с. 27-36)
Аннотация. Рассмотрены алгоритмические и методические подходы к формированию оптимального программного управления самолетами на закритических углах атаки на основе популяционных алгоритмов оптимизации. Разработана модель объекта, удобная для нахождения программного управления, с использованием сплайнов Эрмита третьего порядка и метода роя частиц. Сформированы управляющие сигналы. Проведена проверка по данным летного эксперимента, показана возможность уменьшения времени выполнения маневра на закритических углах атаки.
Ключевые слова: оптимальное управление; популяционный алгоритм; летательный аппарат; закритический угол атаки; метод роя частиц; сплайны Эрмита третьего порядка.
Korsun O. N., Stulovskiy A. V., Bukovskiy G. A.
ОPTIMAL CONTROL DESIGN FOR AIRCRAFT AT OVERCRITICAL ANGLES OF ATTACK USING POPULATION-BASED OPTIMIZATION ALGORITHM
(pp. 27-36)
Abstract. The article considers approaches to the determination of the aircraft optimal control at the overcritical angles of attack based on population optimization algorithms. A generally known method for finding the optimal control signals is the Pontryagin’s maximum principle, which in many particular cases is convenient for practical use. However, in general case of a multidimensional non-linear dynamic system, the complexity of solving a twopoint boundary-value problem significantly limits the opportunities of its application. Therefore, in recent years there has been an increased interest in direct methods for determining the control. In a direct method, the desired control signal is represented as a function of unknown parameters, which are then found by numerical minimizing the errors between the given and simulated output signals. Traditionally, the minimization problem is solved predominantly by gradient methods. Recently, the number of applications for genetic and population-based algorithms, which have a higher efficiency, has increased considerably. In this article, authors propose to apply this approach to the determination of control for a maneuverable aircraft at overcritical angles of attack. Paper also develops the object model convenient for designing control using cubic Hermite splines. Then control signals are generated using the particle swarm optimization method. This paper describes a test based on the flight data and shows the opportunities of designing the new maneuvers at overcritical angles of attack.
Keywords: Optimal control; Population-based algorithm; Aircraft; Supercritical angle of attack; Particle swarm optimization method; Third order Hermit spline.
О. Н. Корсун, А. В. Стуловский (ФГУП «Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем» ГНЦ РФ, Москва, Россия)
Г. А. Буковский (Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия) E-mail:
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
O. N. Korsun, A. V. Stulovskiy (State Research Institute of Aviation Systems State Scientific Center of Russian Federation, Moscow, Russia)
G. A. Bukovskiy (Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia) E-mail:
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
1. Методы классической и современной теории автоматического управления / под ред. К. А. Пупкова, Н. Д. Егупова. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. 656 c.
2. Черноусько Ф. Л., Ананьевский И. М., Решмин С. А. Методы управления нелинейными механическими системами. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. 328 c.
3. Буков В. Н. Вложение систем. Аналитический подход к анализу и синтезу матричных систем. Калуга: Изд-во научной литературы Н. Ф. Бочкаревой, 2006. 800 c.
4. Крутько П. Д. Обратные задачи динамики в теории автоматического управления. Цикл лекций: учеб. пособие для вузов. М.: Машиностроение, 2004. 576 с.
5. Кулифеев Ю. Б., Миронова М. М. Моделирование автоматического управления скоростью и высотой полета беспилотного летательного аппарата // Проблемы безопасности полетов. 2016. № 5. С. 25 – 40.
6. Харьков В. П., Корсун О. Н., Гребнев О. Н. Синтез управления беспилотным летательным аппаратом на основе метода обратных задач динамики и параметрической идентификации // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2010. № 12. С. 18 – 23.
7. Кикин И. С. Алгоритм управления траекторией вывода летательного аппарата в заданную точку с заданным траекторным углом // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2017. № 12. С. 3 – 11. doi: 10.14489/vkit.2017.12.pp.003-011
8. Гребнев О. Н., Корсун О. Н. Синтез сигналов управления летательным аппаратом на основе метода идентификации // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2008. Т. 6, № 2. С. 24 – 29.
9. Гребнев О. Н., Корсун О. Н. Синтез управления летательным аппаратом на основе методов идентификации // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2008. № 6. С. 2 – 5.
10. Дивеев А. И., Шмалько Е. Ю. Методы генетического программирования для решения задачи синтеза оптимального управления // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 2015. № 17. С. 38 – 63.
11. Olsson A. E. Particle Swarm Optimization: Theory, Techniques and Applications. Hauppage, USA: Nova Science Publishers, 2011. 305 p.
12. Аэродинамика, устойчивость и управляемость сверхзвуковых самолетов / под ред. Г. С. Бюшгенса. М.: Наука; ФИЗМАТЛИТ, 1998. 816 с.
13. Корсун О. Н., Стуловский А. В., Канышев А. В. Анализ движения самолетов на закритических углах атаки: коррекция погрешностей бортовых измерений и моделирование отклоняемого вектора тяги // Мехатроника, автоматизация, управление. 2017. Т. 18, № 10. С. 705 – 711. doi: 10.17587/mau.18.705-711
14. Корсун О. Н., Стуловский А. В., Канышев А. В. Идентификация моделей гистерезиса аэродинамических коэффициентов на закритических углах атаки // Мехатроника, автоматизация, управление. 2018. Т. 19, № 3. С. 201 – 208. doi:10.17587/mau.19.201-208
15. Завьялов Ю. С., Квасов Б. И., Мирошниченко В. Л. Методы сплайн-функций. М.: Наука, 1980. 355 c.
1. Pupkov K. A., Egupov N. D. (Eds.). (2004). Methods of classical and modern theory of automatic control: textbook. Vol. 4. The theory of optimization of automatic control systems. Moscow: Izdatel'stvo MGTU im. N. E. Baumana. [in Russian language]
2. Chernous'ko F. L., Anan'evskiy I. M., Reshmin S. A. (2006). Methods of control of non-linear mechanical systems. Moscow: FIZMATLIT. [in Russian language]
3. Bukov V. N. (2006). Embedding of the systems. Analytical approach to the analysis and synthesis of matrix systems. Kaluga: Izdatel'stvo nauchnoy literatury N. F. Bochkarevoy. [in Russian language]
4. Krut'ko P. D. (2004). Inverse problems of dynamics in the theory of automatic control. Set of lectures: Textbook: textbook for high schools. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
5. Kulifeev Yu. B., Mironova M. M. (2016). Simulation of automatic control of the speed and altitude of the flight of an unmanned aerial vehicle. Problemy bezopasnosti poletov, (5), pp. 25-40. [in Russian language]
6. Har'kov V. P., Korsun O. N., Grebnev O. N. (2010). Synthesis of control of an unmanned aerial vehicle on the basis of the inverse dynamics problem and parametric identification method. Vestnik komp'yuternyh i informatsionnyh tekhnologiy, (12), pp. 18-23. [in Russian language]
7. Kikin I. S. (2017). Algorithm to control aircraft flight path to a specified point with a specified flight path angle. Vestnik komp'yuternyh i informatsionnyh tekhnologiy, (12), pp. 3-11. doi: 10.14489/vkit.2017.12. pp.003-011 [in Russian language]
8. Grebnev O. N., Korsun O. N. (2008). Synthesis of aircraft control signals based on the identification method. Informatsionno-izmeritel'nye i upravlyayuschie sistemy, 6(2), pp. 24-29. [in Russian language]
9. Grebnev O. N., Korsun O. N. (2008). Synthesis of aircraft control based on identification methods. Vestnik komp'yuternyh i informatsionnyh tekhnologiy, (6), pp. 2-5. [in Russian language]
10. Diveev A. I., Shmal'ko E. Yu. (2015). Methods of genetic programming for solving the problem of optimal control synthesis. Voprosy teorii bezopasnosti i ustoychivosti sistem, (17), pp. 38-63. [in Russian language]
11. Olsson A. E. (2011). Particle swarm optimization: theory, techniques and applications. Hauppage, USA: Nova Science Publishers.
12. Byushgens G. S. (1998). Aerodynamics, stability and controllability of supersonic aircraft. Moscow: Nauka; FIZMATLIT. [in Russian language]
13. Korsun O. N., Stulovskiy A. V., Kanyshev A. V. (2017). Analysis of the motion of aircraft at the overcritical angles of attack: correction of errors in on-board measurements and modeling of the deviated thrust vector. Mekhatronika, avtomatizatsiya, upravlenie, 18(10), pp. 705-711. doi: 10.17587/mau.18.705-711 [in Russian language]
14. Korsun O. N., Stulovskiy A. V., Kanyshev A. V. (2018). Identification of hysteresis models of aerodynamic coefficients at supercritical angles of attack. Mekhatronika, avtomatizatsiya, upravlenie, 19(3), pp. 201-208. doi:10.17587/mau.19.201-208 [in Russian language]15. Zav'yalov Yu. S., Kvasov B. I., Miroshnichenko V. L. (1980). Methods of spline functions. Moscow: Nauka. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/vkit.2018.06.pp.027-036
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/vkit.2018.06.pp.027-036
and fill out the form
.
|
Archive
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»