Диссертация (Разработка адаптивного алгоритма автоматического управления посадкой пассажирского самолета на основе антропоцентрического подхода), страница 8

K0= Kист±10%Kист;3. K0= Kист±20%Kист.Итак, в данной работе решение обратной задачи оптимизации по поискупараметров k1÷k7 критерия оптимального наведения самолета на глиссаду J поэкспериментальным траекториям xэксп(t) и uэксп(t) происходит по следующей схеме(Рис. III-2):58Основная программаЗаданы экспериментальныеданныеu (t )x(t)Печать результатов:1) Koпт2) Графики uэксп(t), xэксп(t) иuопт(t), xопт(t)u(t)Шум ξ(t)uи.эксп(t), xи.эксп(t)Задано уравнение глиссады :X g .tg ( 3 )  Yg  0;Z g  0;Вызов подпрограммыминимизации J# попараметрам K критерия JВариант ПО 1:1.1) K0=Kист1.2) K0=Kист±10%Kист1.3) K0=Kист±20%KистВариант ПО 2:Шум ξ(t) (случайный)2.1) ξ(t)= 02.2) ξ(t)= ±5%x(t)xэксп (t )  f  xэксп (t ), uэксп (t ), t ; xэксп (t0 )  x0min J ; x(t)  f  x(t), u(t ), t ; x(t0 )  x0KистЗадана модель движ ениясамолета :x ( t )  f  x ( t ), u ( t ), t  ;x (t0 )  x0Отклонение от глиссады :Y (t ) г (t f )  arctg g f   г ;X g (t f )Z (t ) к (t f )  arctg g f ;X g (t f )ЭкспериментИмитация экспериментаuэксп(t), xэксп(t)АА либо BВK0Поиск минимума J #Вычисление J2:KqK  K   Sqqq 1S q   f ( K )   q 1  S0S 0   f ( K )q 1qqmin Ju (t )f ( K   q  S )  min f ( K   q  S ) ( f ( K q ), f ( K q )  f ( K q 1 )), если q  Iq 1q 1 q 1  ( f ( K ), f ( K ))0, если q  IqqqqKq; x(t )  f  x(t ), u (t ), t ; x(t0 )  x0uопт (t ), xопт (t )J #    xi .эксп (t )  xi .опт (t ) Ki 1I  0, n, 2n,3n,...qmj 1j .эксп(t )  u j .опт (t ) Kq2Функция J# (Kq)SPRGR (K, EPS, N, J#)tfKoпт   u2nJ#KqJ  k1 г2 (t f )  k2 к2 (t f )   k3 z1 (t )Vz1 (t )   k4  T (t )   T (t )   k5  в (t )   в (t )  t02202220 k6  н (t )   н (t )   k7  э (t )   э (t )  dt ,00Рис.

III-2. Структура алгоритма поиска параметров Kопт критерия оптимального наведения на глиссаду J поэкспериментальным траекториям xэксп(t), uэксп(t) и ур. объекта x(t )  f  x(t ), u(t ), t ; x(t0 )  x059Программа реализации указанного алгоритма состоит из основной иподпрограмм, которые приведены в следующей табл. III-1.Табл. III-1.№№НазваниеФункцияподпрограмм1.CONTRLAПодпрограмма, реализующая алгоритм решения прямойзадачи оптимального управления ЛА градиентным методом(см.

в главе II)2.FTTПодпрограмма, вычисляющая значение минимизируемойфункции J#3.SPRGRПодпрограмма,реализующаяпоискминимумаJ#попараметрам k1÷k7 критерия J методом Флетчера-Ривса ипо результатам этого формирующая новый набор весовыхкоэффициентовПри поиске параметров k1÷k7, определяющих модель критерия, которымруководствовался летчик, рассмотрен участок захода самолета на глиссаду отначальной точки, расположенной в пространстве аэродрома, до конечной точки,которая находится на глиссаде снижения с углом наклона траектории θг=-3 град.Все значения летных параметров траектории xэксп(t) и управления uэксп(t)эксперимента на всем интервале времени управления – (tf – t0), которыеиспользуются в качестве входных данных для решения поставленной задачи,приведены табл.

III-2 и III-3 (см. в приложении II), а также в входных файлах длячтения их в программу реализации.60В результате реализации варианта В (рис. III-2) при наличии данных изэксперимента найдены следующие значения параметров k1÷k7:k1k2k3k4625250.003269211.0k5k6k70.0340845 0.03800941.0Таким образом, критерий используемый для моделирования управляющейдеятельности конкретного летчика по наведению самолета на глиссаду в формеоптимального регулятора имеет следующий вид:tfJ  625 (t f )  25 (t f )   0.00326921 z1 (t )Vz1 (t )   1.0  T (t )   T (t )  2г2кt0220222 0.0340845  в (t )   в (t )   0.0380094  н (t )   н (t )   1.0  э (t )   э (t )  dt.000Далее в работе эти истинные значения используются также и для анализавлияния погрешности измерения траектории и начальных значений искомыхкоэффициентов (вариант A (рис.

III-2)).Полученные результаты (значения искомых параметров критериев ММлетчика для различных уровня погрешностей измерения траектории и начальныхзначений искомых коэффициентов) и графики траектории, полученные снайденными коэффициентами критерия приведены в приложении II даннойработы.III.3. Автоматическое оптимальное управление выходом самолета наглиссаду с найденным критериемПолученный критерий ММ оптимальной деятельности летчика при выводесамолета на глиссаду снижения, найденный в предыдущем разделе даетвозможностьмоделироватьотклонениярулейсамолеталетчиком(подеятельности которого построена модель критерия) при пилотировании имсамолета как решение прямой задачи оптимального управления выхода из61некоторой другой произвольной точки в определенных областей пространства врайоне аэродрома на глиссаду снижения.На рис.

III-6 показана траектория выхода самолета на глиссаду из другойточки Н2, исходные параметры вектора состояния самолета в которой приведеныв табл. III-4. Графики изменения фазовых координат и управляющих воздействийсамолета для траектории от начальной точки Н2 показаны на рис. III-7.На рис. III-8 показана и траектория из точки Н2 и траектория, используемаядля нахождения критерия управляющей деятельности летчика из точки Н1.На рис. III-9 показаны траектории полета при выходе на глиссаду сниженияс двух точек Н1 и Н2 двух типов ЛА (самолет 1 и самолет 2), которые отличаютсятакимипараметрамикакмассой,аэродинамическойхарактеристикой,инерционностью рулевого привода и т.д. [15,89,90].Табл.

III-4. Параметры вектора состояния самолета в начальной точке Н2№ОбозначениеЗначениеРазмерность1V x1107м/с2–12.38м/сVy1345Vz1 x1 y1–1.923–1.342E–2–1.992E–2м/срад./срад./срад./срад.рад.рад.м678910 z1X g10–1.812E–32,035E–2–4.847E–2–5,855E–2–1,108E411Yg10962,2м12Z g10–651,8м13141516Tвнэ14,69–0,0890500%град.град.град.62Рис. III-6.

Трехмерная графика выхода самолета на глиссаду снижения из точки Н2630,00E+000,00E+005,00E+001,00E+011,50E+012,00E+012,50E+013,00E+012,50E+013,00E+01-2,00E+03дальность (м)-4,00E+03-6,00E+03-8,00E+03-1,00E+04-1,20E+04Время (с)XДальность – X (м)1,20E+031,00E+03Высота (м)8,00E+026,00E+024,00E+022,00E+020,00E+000,00E+005,00E+001,00E+011,50E+01Время (с)YВысота – Y (м)2,00E+01640,00E+00Боковое отклонение (м)0,00E+00-1,00E+025,00E+001,00E+011,50E+012,00E+012,50E+013,00E+012,50E+013,00E+01-2,00E+02-3,00E+02-4,00E+02-5,00E+02-6,00E+02-7,00E+02-8,00E+02Время (с)ZБоковое отклонение – Z (м)Проекция скорости полета на ось Ox (м/с)1,60E+021,40E+021,20E+021,00E+028,00E+016,00E+014,00E+012,00E+010,00E+000,00E+005,00E+001,00E+011,50E+012,00E+01Время (с)VxПроекция скорости полета на ось Ох ССК – Vx1 (м/с)65Проекция скорости полета на ось Oy (м/с)0,00E+000,00E+005,00E+001,00E+011,50E+012,00E+012,50E+013,00E+01-2,00E+00-4,00E+00-6,00E+00-8,00E+00-1,00E+01-1,20E+01-1,40E+01Время (с)VyПроекция скорости полета на ось Оу ССК – Vy1 (м/с)Проекция скорости полета на ось Oz (м/с)3,00E+002,00E+001,00E+000,00E+000,00E+00-1,00E+005,00E+001,00E+011,50E+012,00E+012,50E+01-2,00E+00-3,00E+00-4,00E+00-5,00E+00Время (с)VzПроекция скорости полета на ось Оz ССК – Vz1 (м/с)3,00E+0166Проекция угловой скорости на ось Ox (рад./с)1,00E-018,00E-026,00E-024,00E-022,00E-020,00E+000,00E+00-2,00E-025,00E+001,00E+011,50E+012,00E+012,50E+013,00E+01-4,00E-02-6,00E-02Время (с)wxПроекция угловой скорости на ось Ох ССК – ωx1 (рад./с)Проекция угловой скорости на ось Oy (рад./с)3,00E-022,00E-021,00E-020,00E+000,00E+005,00E+001,00E+011,50E+012,00E+012,50E+01-1,00E-02-2,00E-02-3,00E-02-4,00E-02Время (с)wyПроекция угловой скорости на ось Оу ССК – ωy1 (рад./с)3,00E+0167Проекция угловой скорости на ось Oz (рад./с)4,00E-023,50E-023,00E-022,50E-022,00E-021,50E-021,00E-025,00E-030,00E+000,00E+00-5,00E-035,00E+001,00E+011,50E+012,00E+012,50E+013,00E+01-1,00E-02-1,50E-02Время (с)wzПроекция угловой скорости на ось Оz ССК – ωz1 (рад./с)3,00E-012,50E-01Угол крена (рад.)2,00E-011,50E-011,00E-015,00E-020,00E+000,00E+00-5,00E-02-1,00E-015,00E+001,00E+011,50E+012,00E+01Время (с)КренУгол крена – γ (рад.)2,50E+013,00E+01681,00E-015,00E-020,00E+00Угол курса (рад.)0,00E+00-5,00E-025,00E+001,00E+011,50E+012,00E+012,50E+013,00E+012,50E+013,00E+01-1,00E-01-1,50E-01-2,00E-01-2,50E-01-3,00E-01-3,50E-01-4,00E-01Время (с)КурсУгол курса – ψ (рад.)1,50E-01Угол тангажа (рад.)1,00E-015,00E-020,00E+000,00E+005,00E+001,00E+011,50E+012,00E+01-5,00E-02-1,00E-01-1,50E-01Время (с)ТангажУгол тангажа – ϑ (рад.)697,00E+046,00E+04Тяга (Н)5,00E+044,00E+043,00E+042,00E+041,00E+040,00E+000,00E+005,00E+001,00E+011,50E+012,00E+012,50E+013,00E+012,00E+012,50E+013,00E+01Время (с)ТягаТяга (Н)7,00E+00Отклонение руля высоты (град.)6,00E+005,00E+004,00E+003,00E+002,00E+001,00E+000,00E+000,00E+00-1,00E+005,00E+001,00E+011,50E+01Время (с)Отклонение руля высотыОтклонение руля высоты – δв (град.)70Отклонение руля направления (град.)2,50E+002,00E+001,50E+001,00E+005,00E-010,00E+000,00E+00-5,00E-015,00E+001,00E+011,50E+012,00E+012,50E+013,00E+01-1,00E+00-1,50E+00Время (с)Отклонение руля направленияОтклонение руля направления – δн (град.)1,00E+00Отклонение элеронов (град.)5,00E-010,00E+000,00E+005,00E+001,00E+011,50E+012,00E+012,50E+013,00E+01-5,00E-01-1,00E+00-1,50E+00-2,00E+00Время (с)Отклонение элероновОтклонение элеронов – δэ (град.)Рис.