Диссертация (Разработка алгоритмов комплексирования навигационных систем летательных аппаратов), страница 7

Также необходима обширная база знаний, которая будет достаточной дляосуществления поставленной цели.ФормированиецелиИСосуществляетсянаосновепостоянноувеличивающейся базы данных и механизма мотивации. На практике система,осуществляющая механизм мотивации включает в себя ансамбль и правиласелекции цели.В процессе функционирования ИС предусмотрено усложнение некоторыхпростыхфункциональныхсистем.Например,припоступленииновойинформации увеличивается база данных экспертной системы, при измененииусловий функционирования ИС меняется математическая прогнозирующаямодель, которая строится посредством алгоритма самоорганизации.В ИС, основанных на использовании теории функциональных системАнохина, предусматривается использование алгоритма усложнения системы,который позволяет повысить качество ее функционирования, живучесть иточность выполнения поставленных и самостоятельно формируемых в процессеее работы задач.По принципу минимального обеспечения также происходит и афферентныйсинтез.

Формирование функциональных систем, составляющих контур обратнойафферентацииосуществляющийся в рассматриваемых ИС, происходит вусловиях суженной афферентации. Функциональная система, образованная такимобразом, не может обеспечить тонкую приспособленность системы к условиямвнешнего мира, следовательно задача модификации процесса афферентногосинтеза ИС на современном этапе является важной и актуальной.46Функциональная схема ИС приведена на Рис. 1.8.Рис.

1.8. Функциональная схема интеллектуальной системыЭкспертная оценка ситуации, а также выбор наилучшего сценария действийдинамического объекта проводится в рассмотренной системе управления наосновании информации о цели, состоянии внешней среды функционированиядинамического объекта, а также о прогнозе результатов действия.Для прогноза результатов действия используются результаты управления икопии команд. Прогноз может выполняться при помощи моделей, получаемыхразличными методами. Например, при помощи подхода самоорганизации. Придальнейшем функционировании динамического объекта с прогнозом сравниваетсяпрактический результат, таким образом подтверждается правильность его работы.Если же результаты не совпадают, то происходит коррекция управляющеговоздействия или выработка другого сценария поведения динамического объекта,который приведет к соответствию прогноза и практического результата.В терминологии теории функциональных систем П.К.Анохина механизмпрогнозирования и сравнения прогноза с практическим результатом работысистемы называется акцептором действия [2].47В отличие от модели поведенческого акта, разработанной П.К.Анохинымпредложенная на Рис.

1.8. функциональная схема системы управления лишенанаиболее сложного как в теоретическом, так и в практическом плане механизма, аименно афферентного синтеза цели. В функциональной схеме системыуправлениядинамическимприспособительногоакта:объектомцепьиспользуютсяэфферентногоаналогивозбужденияэлементовиобратнаяафферентация. Цель функционирования динамического объекта в исследуемойсистеме управления задана априори и в рамках данной структуры системы некорректируется.Принеобходимостиизмененияцелифункционированияорганизации осуществляется разработка новых критериев и синтез новыхпрогнозирующих моделей.

В остальном система управления не меняется. Следуетотметить также инвариантность структуры системы управления к объектууправления, которая является ее ценным свойством. Поэтому можно надеяться,что предложенный подход к задаче синтеза систем управления найдет болееширокое применение не только при управлении ЛА на различных участках егодвижения, но и при разработке систем управления другими динамическимиобъектами.В акцепторе действия осуществляется формирование модели на основерезультатов действия, состояния ЛА, а также происходит прогноз дальнейшегоизменения параметров ЛА. Далее, по истечении некоторого времени, прогнозпериодически сравнивается с реальным состоянием ЛА, и ситуация оцениваетсяпри помощи эксперта, экспертной системы или ансамбля критериев.

А впростейшем случае, одного критерия. Решение о дальнейшем управлении ЛАпринимается на основе этой информации.Описанный подход может быть использован при синтезе структур ИК. Вэтом случае наиболее сложный механизм синтеза цели не реализуется – цельюявляется получение наиболее точной измеряемой информации.481.4. Постановка задачи диссертационного исследования.Эффективность применения современных ЛА дальней авиации, а такжевысокоманевренныхопределяетсяневооружением,итольконоисверхманевренныхихмногофункциональныхлетно-техническимивозможностямиЛАхарактеристикамииоборудованияпобортовогоинформационному обеспечению боевых действий, управлению оружием и защитеЛА.Все последние десятилетия преобладающей тенденцией при решении задачпо обеспечению соответствующего уровня информационного обеспечения ЛАбыло объединение бортового оборудования в единые комплексы.Точность измерений параметров ЛА, зависит от условий эксплуатации,конструктивных особенностей измерительных систем и их алгоритмическогообеспечения.

Алгоритмическое обеспечение измерительных систем ЛА включаеталгоритмы оценивания, управления, прогнозирования и комплексирования.Наиболее точную информацию удаётся получить при использовании алгоритмовкомплексирования. Измерительные системы, основанные на разных физическихпринципах, с помощью этих алгоритмов объединяются в измерительныекомплексы,способыпостроениякоторыхзависятоттипаиусловийфункционирования ЛА, конструктивных и финансовых возможностей, требуемойвысокой точности измерений. Например, возвращающиеся в атмосферу аппаратымногоразового действия, ЛА дальней авиации (ТУ-22 и др.) снабжены ИНС,ГЛОНАСС,радиолокационными,лазернымиизмерительнымисистемами,астрокорректорами, РСБН, РСДН и др., сигналы которых подвергаютсясовместной обработке.Другим примером, являются комплексы ряда высокоэффективных боевыхсамолетов, в частности – Су-27СМ, Су-30СМ, Су-34, МиГ-29К (существенныйвклад в разработку бортового оборудования этих самолетов внесло АО“Раменское приборостроительное конструкторское бюро”)49ПНК самолетов Су-27СМ, Су-30СМ, Су-34, МиГ-29К построены попринципу применения бортовой цифровой вычислительной системы (БЦВС) длярешения комплексных задач, задач навигации, управления и взаимодействия ссохранением независимости работы отдельных входящих в комплекс систем.Измерительные системыкомплексируютвокругБЦВС.Интеграциябортового оборудования на базе БЦВС привела к появлению на борту ЛАавтоматизированных ПНК, составляющих ныне основу бортового оборудования.Требования, предъявляемые к точности, помехо- и отказоустойчивости,диапазону применения измерительных систем и ПНК в целом, постоянновозрастают.

Но при этом параллельно происходит также качественный иколичественный рост информационно-вычислительных ресурсов БЦВС ПНК. Этопозволило обеспечить требуемые характеристики ПНК указанных самолетовалгоритмическими методами и достичь результата за короткое время сминимальными затратами.ИзмерительныесистемыПНКимеютпогрешности,обусловленныеконструктивными особенностями и условиями функционирования ЛА. Длякомпенсации погрешностей используются методы многоуровневой адаптивноробастной комплексной обработки информации.Разработанные ПНК имеют высокую помехо- и отказоустойчивость,позволяют получать достоверную навигационную информацию во всем диапазонеусловий их функционирования. Однако при создании перспективных ЛАтребования к их измерительному оборудованию неуклонно возрастают, поэтомуразработка новых подходов, алгоритмов обработки информации и конструкцийизмерительных систем является актуальным и важным комплексом задач(последняя задача требует существенных временных и финансовых затрат,поэтому в настоящей работе не рассматривается).Для получения максимально возможной точности измерений необходимоучитывать все особенности функционирования измерительных систем и условияполёта ЛА.50СелективныеНКпозволяютповыситьточностьнавигационныхопределений алгоритмическим путем за счет проведения эффективной селекцииизмерительных систем ЛА и формирования наилучшей рабочей структурыкомплекса.НедостаткомСНКявляетсявыборструктурынаосновеинтерполяционных моделей исследуемых процессов.ПерспективнымнаправлениемсинтезаНКявляетсяиспользованиеинтеллектуальных информационных технологий.

Одним из подходов приразработке НК является применение в качестве интеллектуальной компонентыакцептора действия, который сформирован в рамках теории функциональныхсистем П.К. Анохина. Однако реализация акцептора действия в НК сопряжена срядом трудностей, обусловленных построением прогнозирующих моделей саприорно неизвестной структурой, осуществляемой на борту в процессе полетаЛА.Таким образом, целью работы является повышение точности определениянавигационнойинформацииЛАалгоритмическимспособом,т.е.путемразработка и исследование перспективных структур НК ЛА, а также алгоритмовобработки информации на борту ЛА.Для реализации поставленной цели необходимо решить следующиеосновные задачи:На основе проведенного анализа структур современных и перспективныхНК ЛА осуществить выбор структуры, которую целесообразно использовать вкачестве базовой для дальнейшего исследования.Разработать высокоточные алгоритмы комплексирования измерительныхсистемЛАиалгоритмыобработкиинформации,используемыевалгоритмическом обеспечении НК.Для случая полета ЛА в зонах отсутствия возможности коррекции отназемных навигационных станций разработать алгоритм обработки информацииНК.51Алгоритмы комплексирования должны обеспечивать выбор наилучшейструктуры НК на всех интервалах полета, при совершении маневров.Алгоритмы обработки информации, входящие в состав интеллектуальнойкомпоненты НК, предполагают возможность их реализации в БЦВМ исовместимость с используемым алгоритмическим обеспечением НК ЛА.Выводы по главе 1Рассмотрены НК современных и перспективных ЛА, выявлены ихнедостаткиидостоинства.Исследованыалгоритмыфункционированияселективного НК, способного изменять свою структуру с целью получениянаиболее достоверной измерительной информации с использованием критериястепени наблюдаемости.Селективные НК имеют недостатки, обусловленные влиянием эффектастарения измерений, и не учитывают нелинейные составляющие моделейпогрешностей ИНС.

С целью повышения точности навигационных определенийнамечены пути и сформулирована задача диссертационного исследования.52Глава 2. РАЗРАБОТКА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВВЫСОКОТОЧНЫХ ЛА2.1. Измерительный комплекс с интеллектуальной компонентойКонцепция интеллектуальных систем [38, 88, 92] широко используется присинтезе систем управления нового поколения. В рамках этой концепциипредлагается разрабатывать современную сложную систему управления какфункциональную систему с присущим ей приспособительным эффектом.Полезный приспособительный эффект помогает достигать заданной цели, котораяявляется, в том числе, и системообразующим фактором. Отличительной чертойлюбого результата, способствующего достижению цели является то, такойрезультат получается при помощи принципа саморегуляции.