Робастні автопілоти для малих безпілотних літальних апаратів, засновані на нечіткій логіці - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукРобота виконана в Національному авіаційному університеті, м. Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Тунік Анатолій Азарійович, Національний авіаційний університет, м. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Казак Василь Миколайович, Національний авіаційний університет, м. Захист відбудеться "4" жовтня 2007 р. о 15-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.062.03 у Національному авіаційному університеті за адресою 03680, м. З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці в Національному авіаційному університеті за адресою: 03680, м.Це особливо важливо для завдань управління польотом, де застосування нечіткої логіки дозволяє підвищити працездатність системи при виникненні таких непередбачених ситуацій, як відмови датчиків або погіршення їх характеристик, зміна параметрів обєкта управління, зміна характеристик зовнішніх збурень і т. п. Тому синтез замкнутих динамічних систем, що використовують нечітку логіку для управління польотом МБПЛА, є надзвичайно важливим і актуальним завданням як з теоретичної, так і з практичної точок зору. У звязку з цим управління польотом з використанням нечіткої логіки інтенсивно розвивається в працях китайських учених: Жуан Х.Г., Хе С.Ч., Ван И.Н., Чи С.И., Ван Л.С., Чу Д., Гу Л.І. та ін.; українських вчених: В.И. У роботах Шрама і Фербрюггена (Нідерланди) на прикладах простих ПІД-регуляторів показано, що найбільш перспективним шляхом застосування нечітких законів управління польотом є комбіноване використання елементів нечіткої логіки і традиційних чітких регуляторів в замкнутій динамічній системі. Таким чином, актуальність роботи полягає в створенні методів проектування систем управління польотом МБПЛА, що дозволяють підвищити якість і робастність цих систем за рахунок комбінації нечітких регуляторів і "чітких" робастних систем управління з використанням механізмів навчання і самонастройки з метою розширення можливостей застосування малих БПЛА для вирішення практичних завдань.При цьому для практичних цілей синтезу використовується так званий багатомодельний принцип, заснований на застосуванні складного критерію якості, що включає оцінки якості номінальної і параметрично збуреною систем при детермінованих і випадкових збуреннях, а також оцінки робастності системи з відповідними ваговими коефіцієнтами (множниками Лагранжа). У випадках як параметричного, так і структурно-параметричного підходів після знаходження або завдання структури системи, її параметри, визначені вектором, обчислюються за допомогою процедури параметричної робастної-оптимізації, яка є однією з можливих алгоритмічних підтримок NPRS-підходу. У першому розділі показано, що для подальшого підвищення ефективності системи з погляду критерію (1) доцільно залишити всі динамічні зворотні звязки такими, якими вони визначені у результаті оптимізації, а статичні зворотні звязки (коефіцієнти підсилення підсилення) піддати процедурі "фазифікації", тобто заміні коефіцієнтів підсилення нечіткими регуляторами. НР (рис.1) складається з масштабних коефіцієнтів на вході і виході , наборів ФП на вході і виході, бази правил, блоку логічного висновку і дефаззифікатора - пристрою, що здійснює перехід від нечітких змінних до чітких значень вихідної змінної . Порівняння помилок системи з НР і "чіткою" системою, яка використовувалась як робастний прототип, показує, що при однаковому рівні робастності обох систем, якість управління як при детермінованих, так і при випадкових збуреннях системи з нечітким регулятором вища, ніж відповідної "чіткої" системи.У дисертації розроблені науковообгрунтовані методики, а також їх алгоритмічне і програмне забезпечення для проектування робастних систем управління польотом, що включають як "чіткі" зворотні звязки, що стабілізують обєкт і сприяють підвищенню якості управління замкнутої системи, так і нечіткі регулятори в зовнішніх контурах управління. На підставі докладного аналізу динамічних характеристик обєкта управління (малого БПЛА) і збурень, що діють на нього, сформульовані основні вимоги до системи управління польотом і показана доцільність застосування нечітких систем управління для підвищення якості управління до робастності системи управління польотом. Запропонована і обґрунтована структура системи управління складається із зовнішнього контуру, що включає нечіткий регулятор з одним входом і одним виходом, і внутрішнього контуру, синтезованого за допомогою методу робастної-оптимізації. Запропонована процедура навчання еталонної моделі замкнутої системи, яка використовується для настройки параметрів функцій приналежності нечіткого регулятора. Зокрема, порівняння динамічних характеристик замкнутих систем з традиційними "чіткими" регуляторами і систем, що використовують нечіткі регулятори в зовнішньому контурі, показує перевагу останніх в порівнянні з традиційними системами з погляду показників якості при детермінованих

2. Основний зміст роботи