Бек В.В., Вишняков Ю.С., Махлин А.Р. Интегрированные системы терминального управления (1989) (1246768), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Сформулированы пршщипы построения и задачи аналитического проектирования интегрированных систем терминального управления с предсказанием конечного состояния. Дано описание общего подхода к синтезу подсистем оцепиваипя состояния, идентификации параметров, предсказания конечного состояния, управляющих подсистем и ИСТУ ПЕС в целом. основанного па кусочно-линейной аппроксимации нелинейных характеристик уравнений движения и измерений. В гл, 2 с целью обоснования указанного подхода изложен метод решения негладких экстремальных задач. Введено понятие оообщенной производной липшпцевых отображений, сформулированы ее свойства, Приведены необходимые и достаточные условия существования экстремума в негладких задачах на безусловный и условный экстремум.
Основные результаты представлены в виде обобщений известных теоремы Ферма п принципа множителей Лагранжа для лппшицевых отображений. В гл. 3 изложен метод аналитического проектирования непрерывных дс термипнрованных (в условиях полной информации) управляющих подсистем, основанный на кусочно-линейной аппроксимации нелинейных характеристик уравнений движения ЛА. Дано обоснование указанного подхода, заключа|ощееся в обобщении результатов классического варпационпого исчисления для липшипевых отображений па основе изложенного в гл, 2 метода решения негладких экстремальных задач. Получены необходимые и достаточные условия существования оптимального решения в задаче прерывиых управ"<<<а!<цих под аналитического проек Р б б ценного уравнения Эйлера ти оваиия иеп <е в виде о о ще систем ззппсыва<мые <сследоваиие топологическои Лагранжа.
Проведено качественное и ч ' формулированы основные по тва решении, сфо структуры пространств теории аиал пти"ес«ого про"<"!р я поженил качествеинои Р яю пх подсистем: д те Рерывиых Упразлнющ - . тк воваиия и единств еииости решении, п " от начальных дани<,<х и,, множеств кости-ки<! имости решении от нн;: е ельиых <<<ножеств, и! своиства ы-пред - для обеспечения устойчиво мого метода Ляпунова систем те и <х ете минированных и той '«о ме алгоритмы <~ ленпя. Получены в замкиутои форме систем систем терминального г<гравч гп ння управляющих подсистем влияния способа и точности и . „„„ Проведено исследование влн нейиой аппроксимации н на точность терминального управления б ! метод аналитического проектир<пианин по В гл.
4 разработан мет систем оценивания сост состояния, пдентификац<п! пара«!от<и!а и пред сказания конечного со ч ого состояния в условиях неполной ни!формации 1 оспованныи на кусочно-л а кусочно-линейной аппроксимации нелинейных ха рактерпстик уравн ! ст к уравнений движения ЛА, уравнений ииформацпои но-измерительных подсистем.
Определены алгоритмы функцио пирования подсистем, обеспечпва<ощие на основе обработки изме рительных сигналов оперативное оценивание вектора состояния неизвестных параметров и конечного состояния летательных ап паратов. Получаемые оценки использу<отся для реализации алгоритмов функционирования управля<ощих подсист<м. В гл. 5 исследуются условия, прп которых процессы оиенивания состояния, идентификации параметров, предсказания коиеч ного состояния и управления могут быть объединен<! в единый комплекс алгоритмов оптимального функциоиирови ни я ПСТУ ПКС. Сформулирован принцип разделения в теории апал<ггического проектирования систем терминального управления.
являющийся основой алгоритмической интеграции информационно-измерительных и управляющих подсистем. В гл. 6 в рамках общего подхода, основанного иа кусочиолинейной аппроксимации нелинейных характеристгп . дано развитие методов аналитического проектирования ИСТУ ПКС на цифровые системы, что отвечает современным потребностям в области авиационной и космической техники. Приведен комплекс универсального алгоритмического обеспечения цифровых ИСТУ ПК С. В гл.
7 дано краткое описание практики использования разработанных методов синтеза ИСТУ ПКС для решения задач беспрограммного терминального управления ЛА в пространстве. Глава 1 ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ И ЗАДА"1И АНАЛИТИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ТЕРМИНАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ С ПРЕДСКАЗАНИЕМ КОНЕЧНОГО СОСТОЯНИЯ Постановка задачи терминального управления Системы терзпшальпого управления охватывают достаточно щпрокий круг задач управления ЛА, в которых целью процесса управления является перевод ЛА нз некоторого начального состояния в заданное конечное состояние за заданное время ~93].
В общей теории автоматического управления задачи терзшиальиого управления были впервые выделены в специальный класс, повидимому, Р. Беллманом ~138). Следует отметить, что класс систем терминального управления характеризуется чрезвычайно высокими, а в ряде случаев уникальными требованиями по точности управления и терминальный (конечный) момент времени !931. 11аряду с обеспечением заданных показателей точности наведения системы терминального управления должны удовлетворять достаточно жестким требованиям по надежности функционирования для всевозможных условий полета. В последние годы в области терминального управления сформировался новый тпп задач— зад ~чп терминального управления многоцелевыми ЛА и многотермииальпые задачи управления, которые по своим содержательным постановкам существенно отличаются от классической !93!.
Прп изменении целей полета илн конечных условий, свойственных задачам зтого типа, системы терминального управления должны гарантированно обеспечивать требуемые показатели точности и качества наведения ЛА. Обеспечение высокого качества терминального управления осложпяотся тем, что современные ЛА функционируют в условиях значительной априорной неопределенности, сильных внешних возмущений, малого объема измерительной информации, доступной для формирования управляющих воздействий. Кроме того, для бортовых терзпшальных систем характерны малоизученные условия работы, неполная информация о динамических характеристиках ЛА, существенные ограничения на траекторшо движения, изменения фазовых координат н сигналов управления. Системы терминального управления должны обеспечивать выполнение асчетных режимах и при нештатных целевых функций ДЛ в нерасч изменениях условий поз ..
етом указанных условии В достаточно общем случае с учетом у г . ЧЛ "к объект управления представляет с функционирования ЛЛ как о ъ ' оиариую динамическуео систему, движ бой нелинейную нестационаре у ние которой описывается системой ур авиений вида Х (Е) = Е' (х (Е), и (Е), ш (Е), Е), (1.1) где х — в-мериыи вектор ор состояния; и — т-мерныи вектор уп равлеиия; и — -мерный — Е-мерный вектор возмущений; ~' — ектор-фуик ция.
известная с точно очностью до априорно неопределенных харак теристик о ъекта: б ект1: Е ~ (Е со) — независимая переменная (врео мя). Измерению, как правило, доступен не весь вектор координат объекта, а лишь некоторая функция вида з (Е) = йо (х (Е), и (Е)), ('1. 2) определяемая характеристиками ииформационно-измерительных подсистем. Здесь и = (и,, г„..., и„) — г-мерный вектор ошибок измерений; з = (з„г,,..., г,)т — г-мериый вектор измеренийй.
В соответствии с определением задача терминального управления заключается в нахождении закона управления и == и (г (Е)) как функции сигналов измерений, обеспечивающего перевод объекта управления (1 1) из начального состояния х (Е,) в достаточно малую окрестность заданной точки хз,„, пли в заданное состояние х„~ (Е;) в заданный (терминальный) момент времени.
Высокие требования, предъявляеьпае к качеству функционирования, естественным образом приводят к постановке задачи оптимизации систем терминального управления. С этой целью в рассмотрение вводят критерии оптшиальностп функционирования ~ потемки Для бортовых систем терминального управления возможно указать целую совокупность показателей, характеризующих качество системы. г( ним относятся точность работы системы в терминальный момент времени, качество процессов управления, надежность, габариты, стоимость разработки и т. д., объединение которых в единый обобщенный критерий качества позволяет пглучить полное представление о системе [80).
Однако использование обобщенного критерия связано со сложностью аналитического описания таких показателей, как надененость системы, ее весовые и габаритные характеристики, в зависимости от величины управления, определения при этом в явной форме алгоритма управления, допускаеощего достаточно простую реализацию 1801. В силу указанных прпчип при разработке систем терминального управления целесообразно использовать критерии, учитывающие лишь основные требования к системе. Остальные показатели учитываются в виде дополнительных ограничений на вектор состояния и управление. Е числу основных показателей относятся прежде всего точность управления в терьпшальный момент времени. При этом задача терминального закона управления сводптся к определенпю закона управления и (г (1)), доставляющего напменьшее значенке некоторой функцнп, характеризующей ошибку управления в конечный момент времени двпженпя ~г.
1 = М (Ч'~ (е (1~))), (1,3) где е (Гг) = (та.,з — х (Гг)) — ошибка терминального управления; тзо, — заданное конечное состояние: я (1г) — конечное состоянпе спстемы; М вЂ” спмвол математического ожидания. Прп решении ряда практических задач важное значенпе пмеет не только точность в конечный момент времени, но и качество всего процесса управления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
