Буков В.Н. Адаптивные прогнозирующие системы управления полетом (1987) (1246771), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Применительно к модели (2.54) 8' ° с,с 1 1 + Леу(ЕУУ Еуузад) + Ре (Еуз Еуззад) + 3 3 2 г 1 1 1 + Рхх(лх назад) + Рху(лу лузад) + Рхз(лз — назад) ° (530) Здесь 15<,1 — неотрицательные весовые козффнциенты; индексом "зад отмечены заданные значения соответствующих величии, поступающие нз старшего уровня иерархии или формируемые на выходе эталонной модели. Входапл ч (530) значения перегрузок вдоль осей связанной СК (см.
3 2.2) не являются компонентамн вектора состояния модели (254), но могут вычисляться по формулам, вытекающим из (2.21): лх еух +(1 ьх + с'ьзессу уьуссзУЕ Лу Еуу +(КЗсу + сахс33 с/сеем)lй (531) лз = еуз + (~5сз + У ьу осх — Рlсхо'у)Й' Угловое положение ЛА в (530) задается значениями направляющих коси- нусов между осями связанной СК и местной вертикалью. Эти косинусы однозначно определяются по заданным значениям углов тангажа и крена (см.
табл, 2.2) . Если необходимо обеспечивать также заданный угол рыска- ния ЛА, то уравнения (254) следует дополнить уравнениями Пуассона еЩе дла тРех напРавлЯющих косинУсззв, напРимеР Длл ехх, еху, ехз. По таким же принципам формируется функция ахах при использования ьюдели (2.бО). Прн использовании моделей (2ВЗ)-,(2.8б) функции 0хаа н Гззд записьваются соответствующим образом.
Подбор весовых коэффициентов в (530) позволяет осуществить раз- делыю или согласованно любую нз перечисленных ниже вытекающих из (5 30) "простейших" пилотажных функций. При поперечном управлении: — УпРавленне скоРостью вРащениЯ самолета есх) — управление угловым положением самолета 'у (через е,, и еу,); — выдерживание заданного угла сколь кения Р (через уз) или попереч. ной перегрузки л . При продольном управлении: — управление скоростью вращения самолета со„. — управление пормалыюи перегрузкой лу, — управление углом атаки а (через у'у и Р х); такая функция может бып записана в виде 1 1 ухач сЛЬ х( х Казал) + Р3су(ру — Рузад) + У 1 1 1 '2 2 + Р3сз(1~3 — ~азад) + Рсех(Жх с'схзад) + Рсеу(с-су с'сузад) + 1 1 + Рс„сз(сссз сссззад) + уех(еух еуссзад) + 3 3 2, 2 — управление угловым положением д (через е„„, е, е„,) . При управлении скоростью полета: — выдерживание заданной скорости К (через К„.
Гг, 1',). Заметим„что использование перечисленных в табл. 2.1 рулевых органов обеспечит при пилотировании реализацию принцппов непосредственного управления аэродинамическими силамн. Строгая реализация алгоритмов с прогнозированием требует прогнозирования или предсказания изменения во времени не только "свободного" движения управляемого объекта, но и заданного его состояния. Другими словами, требуется определение в ускоренном времени входящих в (5.30) компонент Раэад ~узел ~озал, ь~хзад> <'~узел - ° - лазая.
Очевидно, что в общем виде это неосуществимо. В ряде конкретных задач можно обеспе. чить такой прогноз с той нли иной степенью точности. Если вектор заданного состояния формируется в верхних автоматических уровнях управления, а возможность определить будущие управляющие команды отсутствует, то наиболее простой и достаточно эффективный прием основан на предположении о постоянстве заданного состояния хаа,„. При этом значение этого вектора в будущем на интервале [г, г„[ принимается равным текущему значению х ьд (г). Если же иэ общей постановки задачи известна тенденция развития процессов управления нли известно, Ф хотя бы в среднем, изменение на рассматриваемом временном интервале командяых сигналов, поступающих в цилотажный комплекс, то использование соответствующих формнруюпщх фильтров нли программ изменения х,ел(т) позволит существенно повысить эффективность разрабатываемого управления.
В качестве примера можно привести автоматическое формирование управления на пилотажном уровне при полете на малой высоте и огибаннн рельефа местности. Если рельеф по маршруту полета известен (находится в памяти БЦВС), то предсказание сигналов, поступающих из уровня траекторного управления, при пренебрежнмых внешних возмущениях не представляет принципиальных трудностей. При автоматизированном пилотировании, когда основным источником управляющих сигналов, поступающих в пнлотажный комплекс, является экипаж, удобно пользоваться эталонной моделью ЛА.
В этом случае хзья(т) формируется этой моделью в ускоренном времени. Однако проблема задания входного сигнала эталонной модели на интервале [г, г„] остается прежней. Могут также использоваться усредненные программы действий летчиков в конкретных условиях полета, но зто обеспечит улучшение пилотирования только в случае, если экипаж будет действовать "стандартно", в соответствии с запрограммированной манерой пилотирования.
В противном случае могут возникнуть осложнения. В этих условиях наиболее эффективной представляется гипотеза о постоянстве сигналов и" (т) на интервале [г,г„1. Приведем некоторые общие соображения по поводу эталонных моделей. Их выбор может осуществляться двумя путями. Прежде всего с этой целью можно использовать богатый опыт проектирования, создания, испытания и эксплуатации ЛА различных классов. Другой путь основан на методах инженерной психологии, на согласовании характеристик обьекта управления с психофизиологическими характеристиками человека.опе- ратора.
При этом, на наш взгляд, эталонные модели могут быть достаточно простымн, отражать изолированные движения ЛА в. разных плоскостях или учитывать ия минимально необходимое взаимодействие. Главное — переходные процессы в эталонных моделях и соотношение входных и выходных переменных должны соответствовать наилучшим (нли достаточно хорошим) оценкам пилотажных свойств ЛА 11.2, 5.101 ..Формирование эталонных моделей, определеиие обоснованного изменения этих моделей от режима к режиму полета представляется отдельной и достй. точно сложной проблемой. Если продолжять изложение алгоритма пнлотажиого комплекса применительно к модели (254), Мполненной уравнениями интегрирующих приводов рулевых органов (см.
табл. 2.1) Ьп„=и„, бее=иге, б =и,,бру=иру, (5.32) то, учитывая рекомендации $3.4, в условиях высокой размерности вектора состояния и вектора управления выберем модифицированный алгоритм (355) -(3.57), (3.61) -(З.бЗ) . Тогда прогнозирование движения ЛА на ннтеРвале 1г, Гп1 Должно осУществлатьси с помощью следУющей модели: и соээз — Рхм =х ~Уу~и~,~ — Р,~с~у~ -Ьеухм + — Р~(бр,у и. Г„) + Фг тм а.,Ф ( р'ум + схм1 > бр.в м> Ьт.щ.м> бз.м тм >хм И эшф ~1г У>ум " 1зм~'1>м — гхмьэхм -Яеу и+ Рм(б у.м.
Рх)+ ти чм~ ( ~ум + сум 1 ' Ьр.в.м бз,м> бг.о.м л>м хм й' Узм х 1 хм>-'>ум иум> ">хм фаузи + + сзм ' бр.п.м> Ьп.п.м — Шхм = х юумязм + чм5' ( ~зм + тхм ~ ' ьэхм,саум,бз.м бр.п.м»бп.в.м Ахм м (5ЗЗ) <'~ум =х ' п~хмс'Ъм <'Ьм + д 81 /Г~~ + и~ум~ ' изхм ° >>зум*еэ.м Ьрщ.м Ьр.п.м Ьп.'о.м <'Згм " Озхмизум + ~"~ум + Чмоиа г ' ум + зпгм ' >згм>ер.о.м>еэ.м>еп.о.м > аахм 1'хм И сух м "(оггмсуум г'зумеугм) й. И еуум х(>охмругм озг м Еух м ) г1т И еузм х(т>зумеухм изхмеуум)> И вЂ” ь =о, г.о.м — е. =о, п.о.м з1 — Ь =С,..., — Ь „=С.
э.м - - ° ° р.у.м 3дЕСЬ у'м = (1'х + з'ум + 1'г~ )'>З вЂ” ПРОГИОЗнруЕМЫй МОдуЛЬ СКОрОСтм полета (как н в (2.54), предполагается отсутствие ветра); д = рзгм/2— прогнозируемое значение скоростного напора; с<,) и зл(,) — моделируемые в прогнозируюшей модели азродинамнческие характеристики ЛА," злм и У(.) м — моделируемые значения массы и моментов инерции ЛА и тд. Начальными условиями для (5.32) и (5.33) являются значения соответствуюзпнх компонент вектора состояния объекта управления, определяемые в момент начала прогнозирования, т.е. )Ухм(ти) = Рх(ти).
Рум(ти) = Ру(ти) -,Ьрум(ти) = Ьру(ти). (534) Оптимальное управление определяется формулами Пп.о.опт(ти) = -Ап.оРп.о(уи)* (5.35) ит.щ.опт(уи) = х-т.щРт,щ(ги) > Пз.опт(уи) ~эРз(уи). Пр.у.опт(ти) г>р.уРр,у(>и) где Р1.) (ги) — значения частных производных функции (3.33) Ь$'/де1,), вычисленные для момента времени ги интегрированием в обратном вре- 11т (533) и уравнений мани д уравнений (5З2), ,З Ре.е бп е = «цмто — с," Рр; тм ™ / 1 ЭД вЂ” Р -«4 Ю вЂ” с щР +— е.щ и ~ хм' Кх / ~тм т.щ е1 б, 1 б, ЖЛ вЂ” р к4 51 — т'Р + — т'р + — 1, з м 1~ г хм ых е ум му хм ум з е1 / сот«б б1л<р ' ЗД' 'т Р. м«~ Р" Рк + — плеер + ) ° е1д ~'~ 1 ~х т ~ У ЭЬ ) м м а*У Исполь|Уемые здесь значениЯ Р„х, Р~,, Рр.„...
пуедставлЯют' собой частные производные функции (333) йо компонентам вектора состояния (2.54) и определяются интегрированием в обратном времени формируемых по (3.63) уравнений ~/ собкор к„4 Я у„'1 — Р =к — 'Р х+ — с х1Р,+ тм тм (5.3?) Ям51 к„Чм51 ь„4~ЯЬ, к„ЗО 1 тхр+тхретхР хм еех 1 ум му 7 хм мх хм ум ем х Ы / ЗД ~ Рех к ХРие е"~умрех + е ~хмреу + е1З Зеух В уравнениях (536) и (5З7) введены обозначения с,"'е = Эс,/ЭЗ„'„„ т„"~. = Зт„/ЭЬ„. и тд. Начальные условия для (5.36) и (5.37) в момент баю д„.определяются вычислением частных производиых функции Г, мяниммзрруемого функционала (3.12) по соответствующим компонентам векторов положения рулевых органов и состояния (254) .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
