Диссертация (Нейросетевое моделирование адаптивных динамических систем), страница 5

Из числа статей 9 индексированыв международной базе данных Scopus.12. Получаемые в ходе выполнения диссертационной работы результаты неоднократно докладывались на конференциях и семинарах международного, всероссийского и отраслевогоуровня. В их число входят следующие: Экспертные системы реального времени (1995 г.); Динамические интеллектуальные системы (1996 г.); Национальная конференция по искусственному интеллекту «КИИ-96»; Seminar on Recent Research and Design Progress in AeronauticalEngineering and its Influence on Education (RRDPAE, 1996, 1998 гг.); Всероссийская научнотехническая конференция «Проблемы совершенствования робототехнических и интеллектуальных систем летательных аппаратов» (1999 г.); Национальная конференция по искусственному интеллекту (КИИ’2002); International Conference on Scientific Aspects of Unmanned AerialVehicle (2004, 2006, 2008, 2010 гг.); IFAC Workshop on Generalized Solutions in Control Problems(GSCP-04, 2004 г.); European Micro Air Vehicle Conference and Flight Competition (2007, 2010,2011 гг.); International Congress of the Aeronautical Sciences (ICAS, 2010, 2014 гг.); Российскаямультиконференция по проблемам управления (2012 г.); Всероссийская научно-техническаяконференция «Нейроинформатика» (1999, 2001, 2002, 2010, 2012–2016 гг.); Международнаяконференция «Авиация и космонавтика» (2006, 2010, 2011–2015 гг.); Всероссийская научнаяконференция «Нейрокомпьютеры и их применение» (2012, 2014–2016 гг.); Междисциплинарный семинар по сложным системам «Экобионика» (2015 г.); Семинар по теоретическим проблемам нейроинформатики (2015 г.).Теоретическая и практическая значимость диссертационной работы состоит в том, чтопредложенный класс моделей ДС, а также методы синтеза и параметрической настройки таких моделей открывают новые возможности для решения задач управления поведением сложных технических систем, включая их роботизированные варианты.

Эти методы и средства20позволяют существенно повысить эффективность решения задач анализа поведения, синтезаалгоритмов управления и идентификации характеристик перспективных технических систем.Практическая значимость полученных результатов состоит в том, что появляется возможность создания перспективных пилотируемых ЛА, а также роботизированных беспилотныхЛА различного назначения, предназначенных для решения сложных целевых задач и комплексов таких задач в условиях неопределенности на основе использования адаптивных иинтеллектуальных систем управления поведением БПЛА. Роботизация БПЛА, осуществляемая на этой основе, позволит резко повысить их эффективность при решении целевых задач,а также выживаемость в неблагоприятных условиях.Полученные результаты могут быть использованы разработчиками перспективных технических систем, включая роботизированные ЛА, при формировании алгоритмов адаптивногои интеллектуального управления поведением этих систем, а также анализа их поведения ирешения задач идентификации характеристик ЛА.211 Моделирование управляемого движения динамических системи проблема адаптивности1.1 Система и среда ее существования1.1.1 Общее понятие динамической системы1.

Динамическая системаS — это система, состояние которой изменяется во времени подвоздействием некоторых внешних и/или внутренних факторов [25–34]. Источником внешнихфакторов является средаE , в которой действует динамическая система, источник внутрен-них факторов — особенности устройства данной системы, а также события, происходящие всистеме (например, отказы и повреждения, влияющие на динамические свойства системы).Любая системаS существует не изолированно, она функционирует в некоторой среде E иво взаимодействии с этой средой 2 . При этом реакция системы на воздействие среды можетбыть как пассивной 3 , так и активной 4 .Динамические системы, активно взаимодействующие со средой, представляют собой управляемые ДС.

При этом характер взаимодействия системы со средой зависит от свойств ДС, атакже от ресурсов, которыми она располагает. Эти ресурсы можно подразделить на два вида —внутренние и внешние. В случае задачи управления движением ЛА примерами этих ресурсовмогут быть следующие:внутренние ресурсы — законы управления, цифровая карта местности, средства инерциальной навигации и т.

п.;внешние ресурсы — системы спутниковой навигации ГЛОНАСС и GPS, средства телеуправления, средства радионавигации и т. п.2Чаще всего в прикладных задачах принимается во внимание только часть этого взаимодействия, аименно воздействие средыEна системуS, например воздействие гравитационного поля и/или атмосферына летательный аппарат. Однако в ряде случаев необходимо учитывать и вторую половину этого взаимодействия, т.

е. воздействиеS на E , в частности возмущение типа спутного следа за самолетом. Учет такогорода фактора, например, становится важным при рассмотрении задач, связанных с организацией групповогоповедения ЛА — полет строем.3Примеры пассивного взаимодействия со средой дают такие задачи, как полет некорректируемого артиллерийского снаряда или авиабомбы, полет неуправляемой ракеты.4При активном взаимодействии со средой в ответ на воздействие среды система согласно некоторому«закону управления» формирует и реализует реакцию на данное воздействие, например отклоняет руль,парируя действие возмущения на ЛА.22Чем меньше система зависит от внешних ресурсов (информационных источников и управляющих команд), тем выше степень ее автономности.

Изучение высокоавтономных управляемых систем становится все более актуальным в настоящее время в связи с быстрым развитиембеспилотных средств различных классов, в частности беспилотных летательных аппаратов.2. Будем считать, что системаS полностью определена, если заданы комплекс характери-зующих ее величин (состояния, управления, возмущения и т. п.), время и правило для определения следующего состояния системы на основе ее предыдущих состояний. Будем представ-S как упорядоченную тройкуS = hX S ; S ; W S i;(1.1)X S = fXiS g; i =1; : : : ; NS ; S = fSj g; j = 1; : : : ; NR ;W S = hT S ; E S i; T S T:Здесь X S = fXiS g; i = 1; : : : ; NS — набор структур системы S (термин «структура» трак-лять системутуется здесь в общематематическом смысле, как набор множеств с определенными на нихнаборами отношений);S = fSj g; j = 1; : : : ; NR — набор рескриптов системыS (тер-мин «рескрипт» используется здесь как общее наименование для преобразований всех видов— отображений, алгоритмов, процедур вывода и т.

п.);W S = hT S ; E S i — часы системы S,T S T — множество моментов времени функционирования системы («системное время»),T — множество всех возможных моментов времени («мировое время»), наделенное структурой линейного порядка (т. е.

упорядоченное отношением ), E S — механизм активности6(«тактовый генератор») системы S.Система-объект S существует не изолированно, а во взаимодействии с системой-средой E ,представляемой упорядоченной тройкой видаE = hQE ; E ; W E i;(1.2)QE = fQEi g; i =1; : : : ; ME ; E = fEj g; j = 1; : : : ; MR ;W E = hT E ; E E i; T E T:Здесь QE = fQEi g; i = 1; : : : ; ME — набор структур среды E ; E = fEj g; j = 1; : : : ; MR —набор рескриптов среды E ; W E = hT E ; E E i — часы среды E , T E T — множество моментоввремени функционирования среды, T — множество всех возможных моментов времени, E E —механизм активности среды E .

В дальнейшем вместо термина «система-объект» для краткостибудет использоваться термин «объект», а вместо термина «система-среда» — термин «среда»если это не ведет к неправильному толкованию текста.231.1.2 Факторы неопределенности при моделировании систем1. Задачу моделирования и управления движением ДС приходится решать в условиях многочисленных разнородных неопределенностей как в модели движения системыусловиях окружающей среды E , в которой ДС функционирует.S, так и вКонкретизируем возможный состав факторов неопределенности применительно к летательным аппаратам как одному из важнейших видов ДС. Проведенный анализ позволяет выделить следующие классы факторов неопределенности, характерных для данного случая:неопределенности параметрического типа, связанные с величинами, описывающими параметры ЛА (масса ЛА m; моменты инерции ЛА Jx , Jy , Jz , Jxy и т. п.);неопределенности функционального типа, относящиеся к характеристикам ЛА (коэффициенты аэродинамических сил x , y , z ; коэффициенты моментовmx , my , mz ; тягасиловой установки P и т.

п.);неопределенности, связанные с воздействиями среды (плотность воздуха ; атмосферное давление p; ветерW ; атмосферная турбулентность и т. п.).Неопределенности параметрического типа для величинm, Jx , Jy , Jz , Jxy задаются в ин-тервальном виде, т. е. в форме 2 [min ; max ℄; — один из параметров m, Jx , Jy , Jz , Jxy , min и max — минимально возможное имаксимально возможное значение, соответственно, для параметра .Неопределенности функционального типа, относящиеся к характеристикам ЛА, x , y , z ,mx , my , mz , P могут быть заданы в виде параметрических семейств кривых видагде'(x) = '(x)nom + '(x); '(x) = (w; x); wi 2 [wimin ; wimax ℄; i = 1; : : : ; n:'(x) — одна из характеристик ЛА x , y , z , mx , my , mz , P ; '(x)nom — некоторое номинальное значение характеристики '(x); '(x) — уклонение реальной характеристики '(x) отгдеее номинального значения.Неопределенности, связанные с воздействиями среды, т.

е. плотность воздуха , атмосферное давление p, ветер W , атмосферная турбулентность задаются согласно общепринятым моделям вероятностного характера (см., например, [42, 43]).2. В процессе полета ЛА могут возникать различного рода нештатные ситуации, вызванные отказами оборудования и систем ЛА, повреждениями его планера и силовой установки.24Часть таких отказов и повреждений оказывает непосредственное влияние на свойства ЛА какобъекта управления, вследствие чего возникает проблема корректировки алгоритмов управления ЛА с целью приспособиться к изменившейся динамике ЛА.