Автореферат (785776)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиТюмеицев Юрий ВладимировичНЕЙРОСЕТЕВОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕАДАПТИВНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМСпециальность05.13.01Системный анализ, управление и обработка информацин(авиационная и ракетно-космическая техника)АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степенидоктора технических наукМосква2016Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждениивысшего образования «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», завершена и подготовлена к защите в рамках государственного контракта№ 865 (Минобрнауки РФ, 2014–2016 гг.).Научный консультант:Брусов Владимир Сергеевич, доктор технических наук, профессорОфициальные оппоненты:Крыжановский Борис Владимирович, доктор физико-математических наук, член-корреспондентРАН, руководитель Центра оптико-нейронных технологий Научно-исследовательского института системных исследований Российской Академии наук (ЦОНТ ВНИИСИ РАН)Васильев Александр Николаевич, доктор технических наук, профессор Санкт-Петербургскогополитехнического университета Петра Великого (СПбПУ Петра Великого)Харьков Виталий Петрович, доктор технических наук, профессор, советник генерального директора ООО «Экспериментальная мастерская НаукаСофт» (ЭМ НаукаСофт).Ведущая организация:Федеральное государственное унитарное предприятие «Центральный аэрогидродинамическийинститут имени профессора Н.

Е. Жуковского» (ФГУП ЦАГИ)Защита диссертации состоится 22 декабря 2016 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.125.12 при ФГБОУ ВПО «Московский авиационный институт (национальныйисследовательский университет)» по адресу: 125993, г. Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамскоешоссе, д. 4, Ученый совет МАИ.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского авиационного института (национального исследовательского университета) и на сайте МАИ http://www.mai.ru.Автореферат разослан «» сентября 2016 г.Ученый секретарь диссертационного советакандидат технических наук, доцентА. В. Старков2Общая характеристика работыАктуальность работы. В ходе полета летательного аппарата (ЛА) возможно возникновение различного рода особых (нештатных) ситуаций.

Они могут быть связаны, в частности, свыходом из строя аэродинамических управляющих поверхностей, их приводов, других элементов системы управления, а также с различными повреждениями планера ЛА, меняющимиаэродинамические характеристики и динамические свойства ЛА (например, частичное разрушение крыла или оперения). В этой ситуации необходимо пытаться не допустить нарушенияустойчивости движения ЛА и потери его управляемости.

В ряде случаев это может быть сделано путем соответствующей корректировки (перестройки) законов управления движениемЛА, направленной на восстановление характеристик устойчивости и управляемости ЛА доуровня, обеспечивающего безопасное продолжение и завершение полета. Это выполняетсяза счет реконфигурации системы управления, т.

е. перераспределения функций между органами управления, оставшимися исправными, отключения неисправных элементов системыуправления, а также оперативного учета изменений, которым подверглись аэродинамическиеи динамические характеристики ЛА (при повреждении элементов планера ЛА).Естественным инструментом для выполнения реконфигурации законов управления полетом ЛА является адаптация, позволяющая оперативно приспосабливаться к изменениям в текущей ситуации за счет изменения параметров и/или структуры используемых законов управления. Однако несмотря на уже имеющиеся результаты в области адаптивных ДС, полученныев последние два десятилетия, данная область еще не вполне готова к решению прикладныхзадач, характерных для ЛА.

Существует ряд проблем, без успешного решения которых нельзясоздавать полноценные адаптивные ДС. А именно, реализация управления ЛА как динамической системой (ДС) предполагает решение трех основных классов задач, связанных с процессами как создания систем, так и их эксплуатации: анализ поведения ДС, синтез алгоритмовуправления для них, идентификация их неизвестных или неточно известных характеристик.Один из наиболее серьезных факторов, осложняющих решение этих задач, состоит в том, чтообеспечивать функционирование ДС приходится в условиях разнообразных неопределенностей в значениях параметров и характеристик ДС, режимов их функционирования, воздействий внешней среды на ДС.

Одним из источников неопределенности являются нештатныеситуации, которые могут приводить к непредсказуемым изменениям свойств ДС.При решении упомянутых задач анализа, синтеза и идентификации систем ключевая рольпринадлежит математическому и компьютерному моделированию ДС. Сложность создавае3мых ДС и реализуемого ими поведения постоянно растет, в значительной степени за счетроботизации таких систем, что особенно существенно проявляется в случае беспилотных ЛАс повышенными требованиями к автономности их функционирования. По мере роста сложности создаваемых систем растут и требования к их моделям, а также к средствам, обеспечивающим разработку этих моделей. Однако возможности средств математического и компьютерного моделирования зачастую отстают от потребностей таких областей, как авиацияи ракетно-космическая техника, робототехника, управление сложными производственнымипроцессами и т.

п. Характерным для технических систем из этих областей является высокийуровень сложности моделируемых объектов и процессов, их многомерность, нелинейность инестационарность, многообразие и сложность функций, реализуемых моделируемым объектом, наличие многочисленных и разнообразных неопределенностей в параметрах и характеристиках ДС, а также в свойствах среды, с которой ДС взаимодействует.Вследствие этого, актуальным является поиск новых средств обеспечения адаптивностиДС, с воздействием при этом как на законы управления ДС, так и на соответствующие модели ДС. Критически важной при этом является задача адаптивного моделирования нелинейныхуправляемых систем, действующих в условиях существенных и разнородных неопределенностей.

Наличие моделей подобного рода открывает новые возможности для решения задачуправления сложными динамическими системами, включая их роботизированные варианты.Объектом исследования являются управляемые динамические системы, действующие вусловиях разнообразных неопределенностей, включая такие, как: неопределенности, порождаемые неконтролируемыми возмущениями, действующими на ДС; неполное и неточное знание свойств и характеристик ДС и условий, в которых она будет действовать; неопределенности, порождаемые изменением свойств ДС из-за отказов ее оборудования и повреждений вконструкции.Предметом исследования являются модели многомерных нелинейных управляемых ДС,обладающие свойством адаптивности, высокой точностью и быстродействием, пригодные дляработы в составе бортовых комплексов управления поведением ДС, а также адаптивные законы управления ДС.Целью диссертационной работы является формирование нейросетевого подхода к математическому и компьютерному моделированию адаптивных динамических систем, позволяющего объединить имеющиеся теоретические знания о ДС с экспериментальными данными оее поведении.

Данный подход должен обеспечивать решение задач анализа поведения, синте4за управления и идентификации неизвестных характеристик ДС, возникающих при созданиисложных технических систем, в частности, роботизированных пилотируемых и беспилотныхлетательных аппаратов.В процессе выполнения диссертационной работы для достижения сформулированной выше цели были решены следующие задачи:1. Разработан нейросетевой подход к обеспечению адаптивности ДС за счет ансамблевойархитектуры используемых нейронных сетей (НС), введения в НС вставочных подсетейи использования инкрементного обучения НС.2.

Разработан НС-подход к решению задачи идентификации характеристик ДС, описываемых нелинейными функциями многих переменных. Работоспособность этого подходапродемонстрирована на примере задачи идентификации коэффициентов аэродинамических сил и моментов ЛА.3. Разработан класс математических и компьютерных моделей, представляющих собойНС-модели гибридного типа, обладающие адаптивностью, объединяющие теоретические знания о ДС и экспериментальные данные о ее поведении.4. Разработано унифицированное структурное (модульное) описание НС-моделей, обеспечивающее единообразное представление всех видов статических и динамических сетей,позволяющее автоматизировать процесс синтеза НС-моделей.5. Разработан композиционный подход к синтезу (формированию) НС-моделей, основанный на интерпретации НС-модели как разложения по обобщенному функциональномубазису (ФБ специального вида).6.

Разработаны алгоритмы формирования полуэмпирических НС-моделей как одного изклассов моделей типа «серый ящик» на основе теоретического знания (в виде системобыкновенных дифференциальных или дифференциально-алгебраических уравнений)об объекте моделирования, а также экспериментальных данных о его поведении.7. Разработаны методы и алгоритмы получения обучающих данных для НС-моделей динамических систем.8. Разработаны алгоритмы параметрической настройки (обучения) полуэмпирических НСмоделей.9. С позиций общей теории систем построена классификация ДС по их существеннымпризнакам (типология ДС), а также выявлены варианты среды, с которой взаимодей5ствуют ДС, что обеспечивает единый контекст для решения задач анализа поведения,синтеза управления и идентификации характеристик при создании технических систем.10. Систематизированы имеющиеся результаты в области адаптивного и интеллектуальногоуправления ДС, выявлены перспективные направления развития данной области.11.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации