Диссертация (785777), страница 6
Текст из файла (страница 6)
При этом предусмотретьзаранее все вероятные отказы, повреждения и их комбинации не представляется возможным.В связи с этим представляется целесообразным изменения динамических свойств ЛА вследствие отказов и повреждений интерпретировать как еще один класс факторов неопределенности, парирование которых возлагается на механизмы адаптации. Они должны обеспечитьотказоустойчивое управление, т. е. такое управление, которое в состоянии приспособитьсяк изменению динамики объекта управления, порожденному отказами или повреждениями,обеспечивая приемлемое качество управления.При таком подходе задача разделяется на две части. Первая из них связана с реконфигурацией алгоритмов управления движением ЛА при возникновении нештатной ситуации. Здеськонкретное знание о характере нештатной ситуации как правило не требуется, алгоритмыадаптации (реконфигурации) реагируют непосредственно на уклонение поведения объектауправления от некоторого нормативного, например, задаваемого эталонной моделью.
Однаковыявить характер и источник возникновения нештатной ситуации все же необходимо, поскольку может потребоваться, например, изолировать отказавшее устройство, чтобы оно неоказывало вредного воздействия на дальнейшее поведение объекта управления (например,выявить привод органа управления, некорректно реагирующий на входной сигнал или датчик, выдающий неверный сигнал).Обе эти задачи можно решать параллельно, начиная сразу же после выявления факта отказа. Такое выявление можно рассматривать как разновидность задачи наблюдения: контролируется поведение объекта управления, которое сравнивается с его нормативным поведением вданных текущих условиях, задаваемым соответствующей моделью. Если наблюдаемое уклонение достигает некоторого порогового значения, выдается сигнал на запуск процессов диагностики, локализующих место возникновения отказа и решающих задачу его распознавания(классификации).
Одновременно ведут свою работу алгоритмы реконфигурации, корректирующие алгоритмы управления движением для восстановления их работоспособности.1.2 Классы динамических системВ данном разделе формируется иерархия систем-объектов как последовательность определений их классов, упорядоченных по уровню их возможностей.25Системы-объекты, рассматриваемые ниже, отличаются друг от друга своими свойствамии, как следствие, уровнем потенциальных возможностей.В качестве признаков, отличающих системы разных классов, используются следующие:наличие/отсутствие в системе факторов неопределенности, влияющих на свойства системы;наличие/отсутствие в системе возможностей управления ее поведением как способа активного реагирования на изменения в текущей и/или прогнозируемой ситуации;наличие/отсутствие в системе возможностей адаптации к изменениям в свойствах объекта и/или среды;наличие/отсутствие в системе возможностей целеполагания.1.2.1 Детерминированные системыНизший уровень в иерархии системS — это детерминированные динамические системыD S 5, т.
е. такие, которые на одни и те же воздействия реагируют (откликаются) одним и темже образом. Свойства таких систем либо фиксированы, либо меняются по строго заданномузакону (примеры — неуправляемая ракета со сбрасываемым стартовым ускорителем; изменение массы неуправляемого ЛА в процессе выработки топлива).Будем считать, что системаD S есть тройкаD S = hX DS ; DS ; T DS i;X DS X; T DS T; DS = DS (x; t); x 2 X DS ; t 2 T DS :(1.3)Здесь X — фазовое пространство (пространство состояний) системы 6 (1.3), элементы («точ-x 2 X которого представляют собой возможные фазовые состояния (фазовый вектор)данной системы, x = (x1 ; : : : ; xn )T , x1 2 X1 ; : : : ; xn 2 Xn , X = X1 : : : Xn ; x1 ; : : : ; xn— фазовые переменные (фазовые координаты) системы D S; X DS X — область допустики»)мых значений фазовых состояний системы (1.3);T — множество всех возможных моментоввремени («мировое время»), наделенное структурой линейного порядка (т.
е. упорядоченноеотношением566),T DST— множество моментов времени функционирования системыDS — сокращение от Deterministic System, т. е. детерминированная система.Принятая здесь терминология восходит к традициям механики, теории динамических систем, а такжетеории управления и управляемых систем. Это представляется вполне логичным, учитывая ту основополагающую роль, которую играет понятие динамической системы для интересующего нас класса проблем.26(«системное время»);DS = DS (x; t); x2 X DS ; t 2 T DS— правило, которое позволяетопределить состояние системы (1.3) в каждый момент времени t 2 T DS , зная ее состояния вовсе предыдущие моменты времени 7 .
Системы классаD S — предмет изучения современнойтеории динамических систем (см., например, [27, 28]).1.2.2 Системы с неопределенностямиСистемы классаD S, свойства которых являются детерминированными, представляют со-бой довольно редкий частный случай динамических систем. Гораздо чаще ДС содержат всебе неопределенности какого-либо вида из числа перечисленных в разд. 1.1.2. Эти неопределенности могут быть обусловлены, в частности, неполным и неточным знанием некоторыхсвойств объекта. Например, для ЛА весьма частой является ситуация, когда его аэродинамические характеристики известны не точно и не полностью (отсутствуют данные по ним длячасти режимов полета).VS 8, как и система D S, остается неуправляемой и реагирующей на регулярныевоздействия среды VS E , но теперь содержит в себе неопределенности параметрическогоСистемаи/или функционального вида, связанные с устройством объекта (см. разд.
1.1.2). В соответствии с этим, системуVS можно определить следующим образом:VS = hX V S ; T V S ; V S i;X V S X; T V S T; V S = V S (x; ; t);x 2X V S ; 2 ; t 2 T V S T:(1.4)Обозначения для системы (1.4) аналогичны введенным выше для системы (1.3). Отличие заключается в форме записи правила2V S , в которое входят теперь факторы неопределенности. Как показано далее в разд. 1.4.2, системы классаVS обычно не только содержат всебе факторы неопределенности, обусловленные особенностями устройства ДС и доступнойинформацией о них, но и взаимодействуют со средой7Это значит, вообще говоря, что правилопройденные системойSE , которая также содержит факторыдолжно обладать бесконечной памятью, чтобы хранить всеS состояния. Чаще всего, исходя из специфики решаемой задачи, можно утверждать,что такого рода требование является чрезмерным и достаточно использовать предысторию конечной длины,в ряде же случаев можно считать, что все будущие состояния системы S для t > ti ; t; ti 2 T S определяютсялишь ее состоянием x(ti ) в данный текущий момент времени ti 2 T S (и, разумеется, правилом S ).8VS — сокращение от Vague System, т.
е. система, содержащая в себе неопределенности какого-либовида.27неопределенности (пример такой среды — турбулентная атмосфера, в которой совершает полет ЛА). Соответственно, в таком случае состояние ДС будет теперь зависеть не только оттекущего состоянияx(ti) рассматриваемой системы и времени, но и от значения внешнегонеконтролируемого возмущения, описываемого частью компонент вектора , принимающегозначения из некоторой области. «Неконтролируемость» внешнего возмущающего воздей-VS нет полной априорной информации о характеристикахданного воздействия со стороны среды E , при этом соответствующие компоненты вектора ствия означает, что для системымогут быть случайными или нечеткими величинами.1.2.3 Управляемые системыКак отмечалось выше, динамическая системаS взаимодействует со средой E , т.
е. вос-принимает воздействия окружающей среды и соответствующим образом реагирует на них.Реакция системы на воздействия среды может быть как пассивной, так и активной.Пассивное взаимодействие — это, например, движение камня, полет артиллерийского снаряда или неуправляемой ракеты под воздействием гравитационных и аэродинамических сил.Именно такого рода взаимодействие реализуют системыD S вида (1.3) и VS вида (1.4).При активном взаимодействии система, получив воздействие среды, по тем или инымправилам формирует и реализует «ответ» (реакцию) системы на данное воздействие, например, отклоняет руль, парируя возмущение.
Это значит, что динамическая система, способнаяактивно взаимодействовать со средой, есть система управляемая.Управляемую динамическую системуC S 9, которая активно откликается на воздействиясреды и способна в определенных пределах парировать возмущения, возникающие при взаимодействииC S E , опишем следующим образом:C S = hX CS ; T CS ; CS ; i;X CS X; T CS T; CS = CS (x; u; ; t);x 2 X CS ; u 2 U CS ; 2 ; t 2 T CS T:Как и в случае системыVS вида (1.4), обозначения для системы (1.5) аналогичны вве-денным выше для системы (1.3).
Отличие опять заключается в форме записи правилакоторое для системы(1.5)CS ,C S зависит не только от текущего состояния x(ti ) рассматриваемой си-стемы, внешнего неконтролируемого возмущения и времени, но еще и от так называемых9CS — сокращение от Controlled System, т. е. управляемая система.28управляющих величин u, принимающих (мгновенные) значения из некоторой области U CS .Итак, система классаCS— это динамическая управляемая целенаправленная система,регулярным образом реагирующая на воздействия средыкласса2E .
В более общем случае системаC S может находиться под воздействием различного рода неопределенных факторов. Для системы данного класса характерно то, что, в отличие от систем следующихдвух иерархических уровней (адаптивных и интеллектуальных), цель управления являетсявнешней по отношению к системе и учитывается только на этапе синтеза закона управлениядля нее.1.2.4 Адаптивные системыC S от систем классов VS и D S состоит в том, что усистем C S имеются возможности активно реагировать на воздействия среды E .
Эти возможВажнейшее отличие систем классаности, однако, существенно ограничиваются тем обстоятельством, что правилоуправления системыC S)CS (законв (1.5) предполагается фиксированным, никак не изменяемым впроцессе функционирования системы (1.5). Но если область неопределенности «достаточ-но велика», может получиться, что невозможно будет сформировать закон управления такой,чтобы он обеспечивал требуемый уровень качества управления при любых значениях 2 .Вследствие этого возникает потребность воздействовать на вид закона управления системы(правила ) непосредственно в процессе функционирования системы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
