Структурно-параметричний синтез робастних систем управління польотом - Автореферат

СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧНИЙ СИНТЕЗ РОБАСТНИХ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ ПОЛЬОТОМРобота виконана в Національному авіаційному університеті, м.Київ Міністерство освіти і науки україни Науковий керівник - заслужений працівник транспорту України, лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки, д.т.н. Офіційні опоненти: Лауреат Державної премії україни в галузі науки і техніки, д.т.н. Провідна установа: Національний технічний університет України “КПІ” Міністерства освіти і науки україни Захист відбудеться 3 квітня 2007 року о 16 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.062.03 у Націоналдьному авіаційному університеті за адресою 03680, київ - 680, пр.Космонавта Комарова, 1Крім цього, встановлюється мінімальна кількість недорогих датчиків, це призводить до того, що не всі змінні вимірюються, а доступні виміри містять шум, тому значно ускладнюється синтез ефективної системи управління, а використання стандартних законів стає неможливим або неефективним. Враховуючи всі ці особливості, а також з метою уникнення використання повільно діючих дорогих адаптивних систем, виникає необхідність синтезу робастних систем управління, що дозволяють зберігати стійкість та утримувати якість управління у припустимих межах при зміні у широкому діапазоні параметрів обєкта. Розроблені раніше методи параметричної робастної оптимізації ефективно використовуються для аналітичного проектування сучасних неперервних та дискретних систем автопілотів, що серійно випускаються у ряді країн і в яких реалізовані відомі закони управління (зазвичай PID регулятори). Дисертація виконувалась у межах наукової тематики кафедри систем управління літальних апаратів Інституту електроніки та систем управління Національного авіаційного університету, окремі результати було використано в роботі №102-ДБ03 “Створення методології проектування робастних систем управління аерокосмічними рухомими обєктами”. Результати дисертації впроваджені в ДП “ДЕРЖККБ Луч” при створенні перспективних зразків продукції та у навчальний процес для курсу „Основи сучасної теорії управління” для студентів спеціальності 8.091401 “Системи управління і автоматики”.Ці алгоритми отримали в останній час широке поширення на практиці дякуючи потужній програмній підтримці, що забезпечується системою MATLAB, яка містить у готовому вигляді всі алгоритми оптимального синтезу систем управління як при детермінованих, так і при випадкових збуреннях. У той же час алгоритми, які отримані у результаті застосування вищеописаних процедур синтезу оптимальних систем управління, виявляються часто дуже чутливими по відношенню до параметричних збурень: при зміні параметрів обєкта показники якості цих систем значно погіршуються до недопустимого рівня, а в найгіршому випадку обєкт втрачає стійкість. Як було вказано вище, при дії стохастичних збурень досить ефективні результати дає синтез системи управління з використанням теореми розділення, що дозволяє визначити структуру оптимальної системи як при повних, так і при часткових вимірюваннях компонентів вектора стану обєкта. Обєкт для синтезу дискретного закону управління польотом може бути представлено системою рівнянь у просторі станів, де - вектор стану системи, що має розмірність ; матриця розміром визначає стан системи; - вектор управління має розмірність; матриця управління має розмір; - вектор вимірювань; матриця вимірювань має розмір, і нарешті матриця безпосередньої передачі управління з входу на вихід має розмірність ; і - білі шуми, що збурюють стан системи і вимірювання. Цей складний критерій оптимізації включає в себе такі компоненти:-норму для кожної моделі системи управління (номінальної та параметрично збуреної) у детермінованому випадку, що показує чутливість системи до детермінованих збурень:-норму кожної моделі в стохастичному випадку:-норму для кожної моделі: Таким чином, комплексний показник “робастність-якість” можна записати так, де, --норма для номінальної детермінованої і стохастичної моделей відповідно;,-норма для збуреної детермінованої і стохастичної моделей відповідно;,-норма для номінальної і збуреної моделей;, , , , , - відповідні вагові коефіцієнти; - штрафна функція, за допомогою якої забезпечується стійкість системи.У дисертаційній роботі розроблено науково обґрунтовану методику та програмне забезпечення структурно-параметричного синтезу неперервних та дискретних робастних систем управління рухом БПЛА та малих пілотованих ЛА. Для розвязання різних задач, де стандартні закони управління польотом не можуть бути застосовані або не забезпечують необхідної якості управління, розроблено методи структурно-параметричної робастної оптимізації з використанням теореми розділення. Для випадку, коли необхідно отримати більш простий закон управління розроблено науково обґрунтовану математичну процедуру синтезу оптимальних систем управління з використанням спостерігача пониженого порядку (спостерігача Люенбергера) з метою знаходження нульового наближення для процедури робастної оптимізації.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ