10.14489/vkit.2017.04.pp.008-017

DOI: 10.14489/vkit.2017.04.pp.008-017

Кикин И. С.
МЕТОД УПРАВЛЕНИЯ ТРАЕКТОРИЕЙ ВЫВОДА МАНЕВРЕННОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА НА ЛИНИЮ ЗАДАННОГО НАПРАВЛЕНИЯ
(c. 8-17)

Аннотация. Предложен метод управления маневренным летательным аппаратом (ЛА), обеспечивающий его вывод на линию заданного направления (ЛЗН). Рассмотрена реализация метода с помощью нелинейной отрицательной обратной связи по отклонению от ЛЗН без ограничений на уровень указанного отклонения. Представлены результаты имитационного моделирования режимов изменения высоты полета ЛА с выводом на параллельные и антипараллельные ЛЗН для широкого диапазона перепадов начальной и конечной высот траекторий маневра. Сформулированы принципы построения систем автоматического управления ЛА, реали-зующих оптимизацию траекторий их движения в реальном времени.

Ключевые слова: маневренный летательный аппарат; линия заданного направления; сопрягаемая траектория.

Kikin I. S.
CONTROL METHOD TO PLACE A MANEUVERABLE AIRCRAFT IN A SELECTED-COURSE LINE
(pp. 8-17)

Abstract. Design concepts for aircraft automatic control systems, that provide real-time optimization of aircraft trajectories are presented. A control method for a maneuverable aircraft is proposed. The method provides alignment to a Selected-Course Line (SCL) and based on aircraft steering control that enables motion along a trajectory that is terminated by a segment that is aligned to an SCL and has minimal available radius of curvature of maneuver trajectory. Synthesis strategy for motion direction control algorithm is based on theory of transition trajectories optimization for a simplest non-linear model of a maneuverable object – Dubins’ machine. Analytical study was undertaken of usability conditions for this model. Method is implemented by non-linear negative SCL misalignment feedback which defines given direction of flight, and almost no restrictions are imposed on misalignment level. To implement a mode of tracking given direction of flight it is proposed to use a proportional-integral-differentiating control with functional limit of the integral signal component. The main advantage of the method is the possibility of aircraft trajectory real-time optimization. However process of current aircraft trajectory programming does not require solving boundary value problem for current aircraft’s state parameters. Aircraft’s guidance on the final branch of an optimized trajectory satisfying boundary conditions is implemented automatically, due to the property of SCL misalignment feedback which defines given direction of flight. Results of simulation modeling for altitude change modes with guiding to parallel and antiparallel trajectories for a wide range of differences between initial and final altitudes of maneuver’s trajectories are presented.

Keywords: Maneuverable aircraft; Selected-course line; Mating trajectory.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

И. С. Кикин (ФГУП «Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем» ГНЦ РФ, Москва, Россия) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Eng

I. S. Kikin (State Research Institute of Aviation Systems State Scientific Center of Russian Federation, Moscow, Russia) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Справочник по теории автоматического управления / под ред. A. A. Красовского. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. 712 c.
2. Летов А. М. Динамика полета и управление. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1969. 360 с.
3. Развитие концепции гибких траекторий в задачах терминального управления подвижными объектами / Е. Д. Теряев и др. // Проблемы управления и моделирования в сложных системах (ПУМСС – 2011): сб. тр. ХIII Междунар. конф. Самара, Россия, 15 – 17 июня 2011 г. Самарский научный центр РАН. 2011. С. 18 – 23.
4. Сивухин Д. В. Общий курс физики: учеб. пособие для вузов. В 5 т. Т. 1. Механика. 4-е изд., стереот. М.: Физматлит; Изд-во МФТИ, 2005. 560 с.
5. Мушенко А. С. Алгоритм иерархической декомпозиции процедуры синтеза систем управления летательными аппаратами // Изв. ЮФУ. Технические науки. 2013. № 5(142). С. 199 – 204.
6. Мотиенко Т. А. Иерархия регуляторов в задачах управления пространственным движением летательными аппаратами // Cloud of Science. 2014. T. 1, № 2. С. 223 – 229.
7. Методы классической и современной теории автоматического управления: учебник. В 5 т. Т. 4. Теория оптимизации систем автоматического управления / под. ред. К. А. Пупкова, Н. Д. Егупова. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. 744 с.
8. Моисеев В. С. Прикладная теория управления беспилотными летательными аппаратами: монография. Казань: ГБУ «Республиканский центр мониторинга качества образования», 2013. 768 с.
9. Dubins L. E. On Curves of Minimal Length with a Constraint on Average Curvature, and with Prescribed Initial and Terminal Positions and Tangents // American Journal of Mathematics. 1957. V. 79, № 3. P. 497 – 516.
10. Рогачев Г. Н. Использование генетического алгоритма с отсечением по времени в задаче синтеза программного регулятора для машины Дубинса // Вестник Самарского государственного технического университета. Сер.: Технические науки. 2011. № 3(31). С. 27 – 32.
11. Пат. № 920632. Способ формирования управляющего воздействия в системах автоматического регулирования / Абрамов А. С., Аксельрод В. Б., Зеликин Ю. М., Кикин И. С., Леонтьев В. А., Нисневич Ю. А. База патентов СССР.

Eng

1. Krasovskii A. A. (Ed.). (1987). Handbook on the theory of automatic control. Moscow: Nauka. [in Russian language]
2. Letov A. M. (1969). Flight dynamics and control. Moscow: Naika. [in Russian language]
3. Teriaev E. D. et al. (2011). Development of the concept of flexible trajectories in the tasks of terminal control of mobile objects. Problems of control and modeling in complex systems (PUMSS – 2011): proceedings of the ХIII International Conference. (pp. 18-23). Russia, Samara. 15 – 17 June 2011. Samarskii nauchnyi tsentr RAN. [in Russian language]
4. Sivukhin D. V. (2005). General course of physics: textbook for universities. In 5 volumes. Vol. 1. Mechanics. 4th Ed. (reprint). Moscow: FIZMATLIT; Izdatel'stvo MFTI. [in Russian language]
5. Mushenko A. S. (2013). Algorithm of hierarchical decomposition of the procedure for synthesis of control systems of aircraft. Izvestiia IuFU. Tekhnicheskie nauki, 142(5), pp. 199-204. [in Russian language]
6. Motienko T. A. (2014). The hierarchy of regulators to control the spatial movement of the aircraft. Cloud of Science. Vol. 1; 2, pp. 223-229. [in Russian language]
7. Pupkov K. A., Egupov N. D. (Eds.). (2004). Methods of classical and modern control theory: textbook: in 5 volumes. Vol. 4. Optimization theory of automatic control systems. 2nd Ed. (revised and complemented). Moscow: Izdatel'stvo MGTU im. N. E. Baumana. [in Russian language]
8. Moiseev V. S. (2013). Applied theory of unmanned aerial vehicles control. In the series «Modern applied mathematics and computer science». Kazan': GBU «Respublikanskii tsentr monitoringa kachestva obrazovaniia». [in Russian language]
9. Dubins L. E. (1957). On curves of minimal length with a constraint on average curvature, and with prescribed initial and terminal positions and tangents. American Journal of Mathematics, 79(3), pp. 497-516.
10. Rogachev G. N. (2011). The use of a genetic algorithm with a cutoff at the time for the synthesis of controller for the Dubins machine. Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriia Tekhnicheskie nauki, 31(3), pp. 27-32. [in Russian language]
11. Abramov A. S., Aksel'rod V. B., Zelikin Iu. M., Kikin I. S., Leont'ev V. A., Nisnevich Iu. A. A method of forming the control action in the automatic control systems. Patent No. 920632. USSR. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

DOI: 10.14489/vkit.2017.04.pp.008-017

Скопируйте DOI статьи и перейдите по ссылке https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-vestnik-kompyuternyh-i-informatsionnyh-tehnologiy

В комментарии к заказу обязательно укажите DOI статьи.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

DOI: 10.14489/vkit.2017.04.pp.008-017

Copy the article DOI and follow the link https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-vestnik-kompyuternyh-i-informatsionnyh-tehnologiy

Please specify the article DOI in the order comments.