Диссертация (1025620), страница 14
Текст из файла (страница 14)
обычно выделяют «медленные», «нормальные» и «быстрые»97переменные[94].Приизмененииситуацииобработкаинформацииосуществляется следующим образом: медленные переменные заменяютсяконстантами, быстрые переменные - их осредненными значениями. В случае еслибыстрые переменные не оказывают существенного влияния на описание процесса,то их целесообразно вообще исключить из рассмотрения. Далее происходитуточнение переменных.Иерархия переменных состояния моделей представлена на Рис. 4.1.Рис. 4.1. Иерархия переменных состояния моделей НИК.Представленнаяиерархияпеременныхсостоянияиспользованаприреализации акцептора действия.Функциональная схема формирования моделей в акцепторе действия НКИпредставлена на Рис.4.2.98Рис. 4.2.
Функциональная схема формирования моделей в акцепторедействия НКИНаРис.4.2.изопределяющихпараметровмоделейвыделяютсядоминирующие параметры с помощью критериев степени наблюдаемости снизкимипороговымизначениями.Далее,взависимостиотрежимафункционирования ЛА, осуществляется формирование различных видов моделей.Для режима интенсивного маневрирования отбираются параметры с помощьючисленных критериев степени наблюдаемости, но уже с высокими пороговымизначениями. Такой концептуальный подход позволяет отбиратьтолькоэффективно определяемые параметры.При движении ЛА в крейсерском режиме доминирующие параметрывыбираются с помощью критериев степени наблюдаемости с пороговымизначениями несколько меньшими, чем в режиме интенсивного маневрирования.Это объясняется тем, что имеется возможность получить большие измерительныевыборки, достоверно отражающие исследуемый процесс.
В этом случаецелесообразно увеличить количество параметров, участвующих в описанииисследуемого процесса, так как имеется возможность построения более полной и99точной модели.Таким образом, продемонстрирован способ использования концепциисистемного синтеза для разработки НК ЛА. Предложено использовать в качествеключевых параметров НК только переменные состояния с повышеннымихарактеристикаминаблюдаемостииуправляемости.Взаимосвязиэтихпеременных состояния определяются при помощи алгоритма построениялинейных трендов и подхода самоорганизации.
Использование системногосинтеза и способа рациональной унификации для разработки алгоритмическогообеспечения НИК ЛА позволяет реализовать алгоритмическое обеспечение всовременных серийных БЦВМ.Рассмотрим способ формирования алгоритмического обеспечения НК спеременной структурой, который основан на концепции системного синтеза.
Вовремя функционирования комплекса выбирается его приборный состав, накаждом интервале работы НК строятся модели для наиболее эффективныхпеременных состояния. Именно они и используются для коррекции валгоритмическом обеспечении. Определение переменных состояния, которыебудут использоваться происходит при помощи ансамбля критериев селекции наосновании данных предполетной подготовки. Системный синтез моделейосуществляется в зависимости от планируемого режима полета ЛА. В алгоритмахобработки информации комплекса использованы модели с максимальновозможными степенями наблюдаемости и управляемости переменных состояния.Реализация алгоритмического обеспечения НК осуществляется на бортуЛА, поэтому для упрощения алгоритмического обеспечения и в тоже времяповышения точности навигационных определений использована концепциясистемного синтеза [31].
Применение системного синтеза в системах управленияЛА и в НК предполагает анализ априорной информации и на его основеопределение наилучшей конфигурации структур исследуемых объектов [94].Разработкавысокоэффективногопрограммно-алгоритмическогообеспечения НК требует применения новых информационных технологий и100подходов [57, 76, 99].Методывосприятияинформацииимышленияживыхорганизмовотличаются от компьютерных алгоритмов. окружающая среда, в которойфункционируют живые организмы, обладает определенным набором параметровв фазовом пространстве. Часть этих параметров используетсяживымиорганизмами для анализа окружающей среды и прогнозирования.
Такиепараметрыназываютсяопределяющими(ключевыми,доминирующими).Существуют проекции на подпространство меньшего количества переменных,достаточноадекватноотражающихситуациювисходномпространствепеременных. они называются руслами [57].Например, в условиях возникновения стрессовой ситуации у некоторыхмлекопитающих на первом этапе обрабатывается черно-белая зрительнаяинформация, так как необходимо быстро принять решение к действию. На второмэтапе, воспринимается более подробная и полная цветная информация,требующая большего времени обработки, и на ее основе уточняется реакция наситуацию или принимается новое решение. При синтезе алгоритмов НКцелесообразно использовать аналогичную логику обработки информации.Размерность русла (количество ключевых параметров, которые хорошоотражают исследуемый процесс), как правило, не велика.
На практике онаопределяетсяаприорнойиапостериорнойинформациейобобъектеивычислительными способностями БЦВМ ЛА.Для определения русла необходимо: сформировать ансамбль критериев дляотбораключевыхпараметров.однаковпроцессефункционированиядинамического объекта окружающая среда и состояние НК могут существенноизменяться. Это может привести к тому, что выбранные ключевые параметрыперестанут адекватно отражать исследуемый процесс – русло меняется. Подобныеситуации могут возникать, например, при интенсивном маневрировании ЛА.Также может возникать и другая ситуация, когда русло закончилось, а новоеопределить невозможно.
В этом случае выделить ключевые параметры не101удается: неопределенность ситуации и количество параметров, определяющихпроцесс, резко увеличивается. В фазовом пространстве подобные областиназываются областями джокеров и в настоящей работе они не рассматриваются.Исходя из концепции системного синтеза, необходимо выбрать ключевыепеременные состояния, определяющие исследуемый процесс.
И определить связьмежду этими переменными состояния с помощью эволюционных методовпостроения моделей.Линейные тренды отличаются простотой и надежностью, которыепозволяют в условиях ограниченных измерительных выборок, даже при большихвеличинах шумов определить тенденцию изменения исследуемого процесса –погрешностей измерительной системы, имеющей низкую точность.Такимсистемногообразом,представленасинтеза длявозможностьпримененияразработки НК современныхконцепцииЛА. В качестведоминирующих параметров для формирования моделей ошибок ИНС предложеноиспользовать только переменные состояния с повышенными характеристикаминаблюдаемости и управляемости.
определение взаимосвязей данных переменныхсостояния происходит при помощи алгоритма построения линейных трендов иподхода самоорганизации. Применение системного синтеза для формированияалгоритмического обеспечения НК дает возможность создавать алгоритмическоеобеспечение в современных серийных БЦВМ.4.2.
Динамический системный синтез НКобычно при разработке алгоритмического обеспечения НК и системуправления предполагается, что порядок модели и ее структура известны. Вдействительности порядок реальных объектов в ряде случаев точно неизвестен[76]. В 1994 г. Красовский А.А. предложил концепцию самоорганизующегосяоптимального регулятора с экстраполяцией [23, 24].
Концепция предполагает102реализацию нескольких фильтров Калмана с моделями различного порядка. Ихоценки подвергаются анализу и выбирается оптимальный порядок модели.Рассматриваемый набор априорных моделей в фильтрах Калмана ограничен.Другой подход разработан Микриным Е.А., Зубовым Н.Е., Рябченко В.Н.предполагает построение виртуальной модели неопределенной системы [19].Виртуальная модель строится в предположении, что известна верхняяграница возможных значений порядка системы.Метод самоорганизации Ивахненко А.Г. позволяет строить моделиоптимальной сложности [20], но структура модели сильно зависит от выборабазисных функций и использовать их для синтеза алгоритмов управления частозатруднительно.Решение задачи определение структуры, параметров и состояния объектоввозможно получить с помощью адаптивных наблюдателей Лайона П.М.,Крайссельмайера, Копысова о.Ю.
и др. В стохастической постановке задачиоценки адаптивных наблюдателей будут смещенными.Концепция системного синтеза предложенная Курдюмовым С.П. [31] иразвитая Неусыпиным К.А. и Пролетарским А.В.[57] позволяет строить моделилюбого порядка, но предполагает выбор ансамбля критериев селекции моделей, вкоторых не учитывается динамика исследуемого процесса. В процессефункционирования объекта выбор модели часто становится неоптимальным, т.к.анализ проводитсяпопоследним измерительнымвыборкам, получаетсяинтерполяционная модель (сказывается эффект старения измерений).Указанные недостатки и ограничения известных методов формированиямоделей алгоритмического обеспечения успешно устранены с помощьюразработанного подхода динамического системного синтеза, который основан накомбинации перечисленных подходов.Разработан подход динамического системного синтеза и его применение взадачеразработкиструктурывысокоточногоНКиалгоритмического103обеспечения.
В процессе функционирования НК с интеллектуальной компонентойформируется переменная архитектура комплекса на основе анализа переменныхсостояния и математических моделей погрешностей ИНС, которые строятся вполете. Доминирующие параметры моделей выбираются с помощью ансамблякритериев селекции: критерия степени наблюдаемости и критерия степениуправляемости.ВсамоорганизующиесяалгоритмическоммоделисобеспечениимаксимальноНКиспользуютсявозможнымистепеняминаблюдаемости и управляемости переменных состояния.Применение системного синтеза в НК ЛА позволяет упростить реализациюалгоритмического обеспечения и повысить точность навигационных определений.Системный синтез использован для определения структуры НК и состава векторасостоянияматематическихмоделей,применяемыхвалгоритмическомобеспечении. Системный синтез используется при проектировании НК, адинамический системный синтез позволяет определять наилучшую архитектуруНК и формировать алгоритмическое обеспечение НК в процессе полета ЛА.Подход динамического системного синтезаРазработкавысокоэффективногопрограммно-алгоритмическогообеспечения НК требует применения новых информационных технологий иподходов, например, концепции системного синтеза [31].окружающая среда, в которой функционирует НК ЛА, теоретическиописываются большим количеством параметров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
