Бек В.В., Вишняков Ю.С., Махлин А.Р. Интегрированные системы терминального управления (1989) (1246768), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Проведенный краткий анализ полученных алгоритмов позволяет сформулировать принцип разделения в теории аналитического проектирования ИСТУ. Принцип разделения. Для моделей ЛА (5.5) н ИИП (5.6), функционирующих в условиях внешних воздействий и шумов измерений с гауссовским распределением и пулевыми средними значениями, асимптотнческн устойчивая в целом оптимальная в смысле критерия качества (5.4) ИСТУ ЛА с предсказанием конечного состояния представляет собой систему отдельных устойчивых подсистем оценивання состояния (ПОС), идентификации параметров (ПИП), предсказшпгн конечного состояния (ППКС) и управляющих подсистем (УП), алгоритмы функционирования которых и взапзшсвязн определяются соотношениями (5.5) — (5 15).
Сформулированный принцип разделения имеет важное как теоретическое, так н практическое значение, тзк как позволяет фактически осуществлять проектирование алгоритмического обеспечения УП, ПОС, ПИП и ППКС раздельно н является, по существу, основой алгоритмической интеграции многочисленных информационных н управляющих подсистем ИСТУ ЛА. Это обеспечивает комплексный, системный подход и проектированию ИСТУ ЛА с предсказанием конечного состояния, функционирую- 160 „в условиях значительных внешних возмущающих воздейст ззй, шумов измерений, малом объеме пзмернтел~ ~ й х пформааприорнои неопределенности о характеристиках, дпл, Сделаем Ряд замечании по определенным достоинствам раэр энного метода аналитического проектирования систем тер ого управления ЛА.
велько При определенном в теореме 3.23 способе построения модели урав внеиий движения ЛА и ИИП полученные алгоритмы ЙСТу ! оит лмальные для выбРанной модели, являются также оптималь- выи ии и для исходных Уравнений движения ЛА н ИИП. 2. Иепосредстзенпо пз анализа алгоритмов функционирова я ,1СТУ ЛА (5.7) — (5.15) следует, что единственной исходной инмацией является лишь заданное конечное состояние у „. Вто печивает гибкость стратегии управления, не связанной с фор- илр „- ванием программной тРаектории, и позволяет значительно „Ратить время подготовки полетного задании, обеспечить вы- со кую оперативность системы при нештатных условиях полета 1 шественно снизить треоования к БЦВМ по объему памяти. Использование прп формировании управляющих воздейии алгоритмов оценивании состояния и идентификации параРов на основе оперативной обработки в процессе полета пз- „, рнтельной инФормации позволяет обеспечить высокое качество рминального управления в условиях внешних воздействий, ~умов измерений, малом объеме измерений, априорной неопре- деленности харак геристик и, следовательно, существенно сокра- тить объем и сроки летных испытаний новых систем.
4. Полученные алгоритмы ИСТУ определяют не только алго- ритмы функционирования отдельных подсистем УП, ПОС, ПИП и ППКС, но их наличие и связи между ними исходя пз заданного критерия качества, т. е. Разработанный метод аналитического проектирования позволяет провести не только параметрический, но и структурный синтез многосвязанных ИСТУ ЛА в условиях неполной информации о состоянии н параметрах, внешних воздей- ствий и шумов измерений. Важно отметить, что структура систем терминального управления ЛА с предсказанием конечного со- стояния, рассмотренная в гл. 1 (см.
Рис. 1.3), непосредственно вытекает иэ алгоритмов (5.5) — (5.15), которые определяют также алгоритмы функционирования отдельных подсистем, обеспечиваю- щие оптимальность системы в целом. Это, в свою очередь, обеспе- чивает комплекс~ у ю проработку многосвяаанных ИСТУ ЛА с целью обеспечения максимальной эффективности системы в целом уже на этапе разработки алгоритмического обеспечения.
Глава 6 АНАЛИТИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕГРИРОВАННЫХ СИСТЕМ ТЕРМИНАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ С ПРЕДСКАЗАНИЕМ КОНЕЧНОГО СОСТОЯНИЯ. ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ 6.1. Постановка задачи Перспективы создания снстем управления летательных аппара тов (ЛА) определяются широким использованием цифровои вычислительной техникп в составе этих систем, появлением быс тродействующпх бортовых циФровых вычислительных комплек сов (БЦВК). Это объясняется следующими преимуществами, ко торые представляет разработчикам систем управления пспользо ванне бортовой цифровой вычислительной техники по сравнению с применявшимися ранее аналоговыми вычнслнтелямн [$23) 1. Применение БЦВК позволяет качественно по новому поста вить процесс управления за счет возможности реализации слож ных нелинейных пестацпонарных алгоритмов, решения задач многокритернальной оптимизации как в реальном, так н ускоренном масштабе временп, комплексной оптимизации процессов функционирования многочисленных подсистем.
2. С прнмененнем БЦВК существенно возрастает гибкость систем управления к оперативной модернизации нх в про цессе эксплуатации. 3. Улучшаются зкономические оценки качества эксплуатации ЛА вследствие более высокой по сравнению с аналоговой техникой, технологнчностп создания самих цифровых вычислительных средств, так как нх разработка базируется на разшггой индустрии производства широкой номенклатуры цифровых элементов, использование которых сводит процесс создания БЦВК к сборочному производству с относительно ш сложной технологией. Особенно это относится к рассматриваемым в настоящей работе интегрированным системам терминального управления с предсказанием конечного состояния.
Создание таких систем на основе использования методов аналитического нроектпровання связано с необходимостью автоматизации всех процессов по переработке информации, оцеппвапию состояния н идентификации параметров, предсказанию в ускоренном масштабе времшш конечного состояния и управлению.
Решение этой сло'кпой проблемы на базе аналоговых вычислителей является весьма затруднительным $52 з сея „с жесткньш требованиями к габаритно-вес -весовым, надежиост- ии 1 , зкономическим показателям систем трудно , трудностью реализации .иых нелинеиных и нестациоиарных оптичал тимальиых алгорит- "' СТУ Бурныи прогресс в области цифровой вычислительной тех значительное улучшение всех качественных показателен иныт и перспективных БЦВК позволяю сп~шно ешагь зро ' реализации алгоритмов и комплексной авто т . . " автоматизации в функционирования ИСТУ. Этому способствует едино- ~~~ „ие представления информации в БЦВК, позжляюгцсе ор- отииз„вать гибкую взаимосвязь и обмен информацией между г„,о численными подсистемами ИСТУ ЛА с предсказанием конеч- зог о,о состояния. В то же время, использование методов аналитического про, и овзнпя па основе кусочно-линейной аппроксимации пелихарактеристпк в значительной мере ориентировано па „ие ИСТУ ЛА с предсказанием конечного состояния на баае БЦВК, так как позволяет за счет дискРетности формирования „„нала управления проводить кусочно-линейную аппроксимацию равнений движения в реальном масштабе времени на каждом „,аге дискретности, вычислять предсказываемое конечное сотояике в ускоренном масштабе времени на основе интегрирования уравнений движения за период между тактами, а также обеспе~зает оптимальность получаемых алгоритмов терминального правления относительно исходных уравнений движения.
Указанные обстоятельства приводят к необходимости развития разработанных в предыдущих главах методов аналитического проектирования ИСТУ ЛА с предсказанием конечного состояния иа цифровые системы. В настоящей главе в рамках общего подхода, основанного на кусочно-линейной аппроксимации нелинейных характеристик, дано Решение задач аналитического проектирования цифровых управляющих подсистем (УП), подсистем оценпвания состояния (ПОС), идентификации параметров (ПИП), предсказания конеч- ного состояния (ППКС) и аналитического проектирования ИСТУ ЛА с предсказанием конечного состояния в целом, Построение цифровых ИСТУ ЛА связано с рассмотрением моделей уравнений движения ЛА и информационно-измеритель- ных подсистем (ИИП) в дискретной форме.
В дальнейшем мы будет Рассматрнвать наиболее перспективный подход, заключаю- в1ийся в построении кусочно-линейной аппроксимации уравнений движения ЛА и ИИП на каждом шаге дискретности БЦВК. При атом параметры кусочно-линейной аппроксимации являются по- стоянными на каждом шаге дискретности. С учетом сделанных замечаний рассмотрим модель уРавнений движения ЛА с кусочно-линейными характеристиками вида х (1г + 1) <1~ (й ( 1 ь) х (1г) + Ч (й + 1, к) и (й) т. с (к) + +1 (й + '1, й) и~(й), й~==. Ве Ь (6.1) 153 Уравнения ИПП в дискретной форме имеют вид г (Л + 1) = УУ (Ус + 1) х (Л + 1) + Ь (Л вЂ” - 1) + г (Ус (6.2) В соответствии с общей задачей аналитического проектнр в ИСТУ ЛА с предсказанием конечного состояния, изложенной гл.
1, необходимо найти закон управления и (г (Ус)), доставляс минимум интегральному крптершо качества терминального упр„ леипя вида У (х (Ус) + и (Ус)) ))У (('Га) Г! Уаад (Усу) — ХЭ (ЛГ) х ГЛГ)— оу — с сУ (ЛУ) ИокоУ) + ( lг) 2~' (И уаад (Ус) — У) (Ус) х (Ус)— а=да У (И) Па,,о> + И и Я Исакю) ) (6.3) п обеспечивающнй устойчивость замкнутой сцстемы. Здес у д (Ус) — заданное конечное состояние системы, у (Ус) = УУ (Ус) х (Л) + Ы (Ус) (6.4) — предсказываемое конечное состояние.
Таким образом, функ цпонал (6.3) является функцией ошибки терминального управ пеняя е (Ус) = у,а (Ус) — у (Ус). Рассмотрпм переход от непрерывных моделей (5.5), (5,6) к нх дискретным эквивалентам (6.1), (6.2). Заметим, что все решенпя уравненпя (6.5) выражаются через фундаментальную матрицу решений х (1) = Ф' (1, го) х (Го) + ~ Ф" (1, т) ГВ" (т) и (т) + Сг (т) со (т) + с" + + с (т)1сУт, где -д —,Ф (1'о) =А (1)Ф (1 Го) Ф (Го 1о) =Е.
Если фиксировать шаг дискретности Т и предположпть управле- ние кусочно-постоянным и(1) =-. и (Ус) для УсТ (1 ~( (Ус + 1) Т, то прпходнм к дискретному уравнению (6.1), где Ф(й+1, Л) ='Ф((а+1) Т, йт), Гг+Пт Р(Л+1,Л)=" 1 Ф((й+ 1),Т,1)В" (1) УГ, от <г+пт (6.5) Г(Л+1, Л) — ' ~ Ф((й+1), Т, 1)С'(1) )1, от 154 <«+пт ,(«) ' ~ <р<(й+1)Т,<)с«(<)<1<.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
