Отзыв_официального_оппонента_Веселовской_О.А._1 (Разработка высокоточных алгоритмов коррекции навигационных систем летательных аппаратов)

отзыв оеициАльного оппонкнтА на диссертационную работу Шэиь Кай на тему «Разработка высокоточных алгоритмов коррекции навигационных систем летательных аппаратов», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.01 — Системный анализ, управление и обработка информации (в технических системах) Актуальность темы диссертации На современных летательных аппаратах (ЛА) устанавливаются навигационные комплексы, в состав которых входят различные датчики навигационной информации: инерциальные навигационные системы (ИНС), астронавигационные системы, системы спутниковой навигации ГЛОНАСС и ОРИ, системы радионавигации и др. ИНС используется как базовая система, поскольку ей присущи максимальная автономность, скрытность работы и помехозащищенность.

ИНС имеет погрешности, зависящие от конструктивных особенностей и условий функционирования, которые необходимо компенсировать. В диссертации исследованы ИНС с алгоритмической коррекцией от внешних датчиков информации. Такая коррекция осуществляется с помощью алгоритмов оценивания, прогнозирования и комплексирования. Для повышения точности коррекции необходимо совершенствовать алгоритмы, используемые для компенсации погрешностей ИНС, что является актуальной задачей. В практических приложениях важно иметь возможность оценить качество исследуемой динамической системы. Большинство критериев качества разработаны для линейных стационарных систем.

Разработка простых критериев для нестационарных и нелинейных моделей исследуемых объектов является важной задачей при синтезе алгоритмического обеспечения высокоточных навигационных систем. От качественных характеристик моделей, используемых в алгоритмическом обеспечении навигационных систем ЛА, зависит точность их коррекции. Поэтому разработка критериев степени наблюдаемости и идентифицируемости и способов их использования в алгоритмическом обеспечении навигационных систем также представляет собой комплекс актуальных задач, Таким образом, тема диссертации Шэнь Кай «Разработка высокоточных алгоритмов коррекции навигационных систем летательных аппаратов» является актуальной.

Целью диссертационной работы является увеличение точности навигационных систем летательных аппаратов путем разработки алгоритмов коррекции, использующих модели, имеющие повышенные качественные характеристики наблюдаемости и идентифицируемости. Данная цель была достигнута. Основные новые научные результаты, полученные в диссертации 1, Разработаны алгоритмы оценивания и прогнозирования, использующие модели с повышенными качественными характеристиками наблюдаемости и идентифицируемости, позволяющие в полете корректировать навигационную информацию. 2. Предложены численные критерии степени наблюдаемости, позволяющие определять качество наблюдаемости конкретных переменных состояния нестационарных и нелинейных моделей исследуемых объектов.

3. Разработан численный критерий определения степени идентифицируемости параметров нестационарных моделей исследуемых объектов, который позволяет определять качество идентификации параметров матрицы модели. 4. Разработан комплексный ансамбль критериев селекции алгоритма построения моделей, позволяющий строить модели с повышенными качественными характеристиками наблюдаемости и идентифицируемости. 5. Разработаны адаптивные модификации нелинейного фильтра Калмана, включающие модели, построенные с помощью генетического алгоритма (ГА) и алгоритма, основанного на методе группового учета аргументов (МГУА) с комплексным ансамблем критериев селекции.

Практическая ценность результатов исследования, Разработанные критерии степени наблюдаемости переменных состояния и критерий параметрической идентифицируемости позволяют получить модели погрешностей ИНС с улучшенными характеристиками. Алгоритмы оценивания и построения прогнозирующих моделей погрешностей ИНС позволяют осуществить высокоточную коррекцию навигационной информации ЛА. Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждаются правильным использованием методов теории управления, четкими математическими выводами, результатами математического моделирования и моделирования по данным лабораторного эксперимента, апробациями основных положений работы на многочисленных конференциях различного уровня.

Краткий обзор содержания диссертации Во введении обосновывается актуальность темы и направления исследований, проводимых в диссертационной работе, практическая значимость темы, а также приведено краткое содержание работы. В первой главе рассмотрены навигационные системы, которые используются для определения параметров современных ЛА. Приведен сравнительный анализ наиболее распространенных навигационных систем. Представлены модели погрешностей ИНС и схемы алгоритмической коррекции ИНС, При функционировании ИНС в режиме коррекции от внешних измерительных систем применяется компенсация погрешностей в выходном сигнале с помощью алгоритмов оценивания. При исчезновении сигналов внешнего датчика применяются прогнозирование и последующая компенсация погрешностей ИНС в выходном сигнале системы.

В практических приложениях прогнозирование состояния маневрирующего ЛА с использованием априорных математических моделей не представляется возможным, поэтому необходимо строить модели в процессе функционирования объекта. При функционировании ИНС в стохастических условиях объем априорной информации о нем, как правило, минимален. Поэтому целесообразно использовать для экстраполяции МГУА, нейронные сети, ГАидр, Приведена постановка задачи диссертационного исследования. Во второй главе исследованы известные критерии определения степени наблюдаемости компонент вектора состояния линейных стационарных моделей и критерии степени идентифицируемости параметров стационарных моделей динамических систем.

Разработаны численные критерии степени наблюдаемости переменных состояния нестационарных моделей, а также нелинейных моделей динамических систем. При рассмотрении нелинейной модели использовано ЯЭС-представление дифференциальногоуравнения. Представлены критерии степени идентифицируемости параметров стационарной модели и на основе известного численного критерия разработан критерий степени идентифицируемости параметров для нестационарной модели. В третьей главе исследованы линейный нестационарный и нелинейный фильтры Калмана, используемые в схемах коррекции ИНС.

Разработаны адаптивные модификации нестационарного и нелинейного фильтров Калмана с моделями, имеющими повышенные характеристики наблюдаемости и идентифицируемости. Модели строятся в полете с помощью алгоритмов МГУА или ГА. В условиях исчезновения сигналов от внешних измерительных систем применяется коррекция с помощью прогнозирующих моделей погрешностей ИНС, также полученных на борту ЛА посредством МГУА и ГА. Четвертая глава посвящена экспериментальному исследованию разработанных алгоритмов, Эффективность предложенных алгоритмов проверена с использованием полунатурного моделирования с реальными ИНС. Приведены результаты моделирования, представлены результаты анализа точностных характеристик разработанных алгоритмов.

В заключении представлены основные результаты диссертационной работы. Перспективы дальнейших исследований заключаются в разработке перспективных и универсальных алгоритмов коррекции навигационных систем с повышенными качественными характеристиками степеней наблюдаемости, управляемости, чувствительности и др. Апробация работы. Результаты диссертации обсуждены следующих конференциях: Седьмая Российская мультиконференция по проблемам управления (Санкт-Петербург, 2014 г,); 2014 1ЕЕЕ СЬ1пезе биЫапсе, Май8а1!оп ахк1 Соп1го! Соп1егепсе (Уапга1, СЬ1па, 2014 г.); Седьмая, Восьмая и Девятая Всероссийская конференция молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва, 2014, 2015, 2016 г.); 2015 5Й |пгегпа1!опа! Жог1сзЬор оп Согпршег Кс1епсе апд Епрпеег!п8: 1пГоппаг!оп Ргосезз!п8 апд Соптго! Епрпеег1пц (Москва, 2015 г.); 35Й СЬ1пезе Соп1го! Сопрегепсе (СЬепфи, СЬ1па, 2016 г.)'„2016 1пгегпаг1опа! Соп1егепсе оп КоЬог!сз апд Ашотайоп Епрпеег!пц (1еуя-Во, БошЬ Когеа, 2016 г.), Публикации.

По теме диссертационной работы опубликовано 23 научные работы, из них 12 статей в журналах, входящих в Перечень ВАК, 7 работ входят в Ясона и ЖеЬ оГЯс1епсе. Основные публикации: 1. Неусыпин К.А., Шэнь Кай. Модификация нелинейного фильтра Калмана с использованием генетического алгоритма // Автоматизация и современные технологии.

2014. № 5. С. 9-11. 2. Неусыпин К.А., Шэнь Кай, Лю Жунчжун. Некоторые способы повышения точности алгоритмов оценивания погрешностей навигационных систем // Труды ФГУП «НПЦАП», Системы и проборы управления, 2014. № 2. С. 68-75. 3, А1гсгай зе1Г-ог8апыаг!оп а!8ог11Ьт ъчгЬ гес1цпйап1 1гепс! / ЯЬеп Ка1, [е! аЦ // Уоигпа! оГ Хап)!пав оп!чегз!ту оГ Бс1епсе апс1 ТесЬпо1оау.

2014. № 5. Р. 602-607. 4. Шэнь Кай, Пролетарский А.В,, Неусыпин К.А. Исследование степени наблюдаем ости погрешностей автономных инерци альных навигационных систем П Автоматизация и современные технологии. 2015. № 1. С. 24-30. 5. Цибизова Т.Ю., Шэнь Кай, Неусыпин К.А. Исследование алгоритмов оценивания в задаче коррекции навигационных систем летательных аппаратов 7 Фундаментальные исследования. 2015.

№ 6 (часть 2). С. 301-305. 6.Шэнь Кай. Разработка методов оценивания и прогнозирования навигационных систем летательных аппаратов 0 Автоматизация. Современные технологии. 2015. № 7. С. 13-18. 7. Шэнь Кай, Пролетарский А.В., Неусыпин К.А. Исследование алгоритмов коррекции навигационных систем летательных аппаратов 7 Вестник МГТУ им. Н.Э.

Баумана. Сер. Приборостроение. 2016. № 2. С. 28-39. 8. Шэнь Кай, Неусыпин К.А. Критерий степени наблюдаемости переменных состояния нестационарных систем П Автоматизация. Современные технологии. 2016. № 6. С, 10-16. 9. Шэнь Кай, Неусыпин К.А. Исследование критериев степеней наблюдаемости, управляемости и идентифицируем ости линейных динамических систем 0 Мехатроника, автоматизация, управление. 2016. № 11. С. 723-731. 10.