 |
Глава 1. Главная концепция построения системы логического управления и контроля при автоматической посадке БЛА.
|
|
|
|
Московский авиационный институт
(национальный исследовательский университет)
Формирование алгоритмов логического управления автоматической посадкой БЛА
(предложения в технический проект)
Руководитель работы
Зам. Заведующего кафедрой
301 МАИ «Системы автоматического и
интеллектуального управления» Лебедев Г.Н
профессор, д.т.н.
заслуженный деятель науки РФ
«___»____________ 2012 г.
Оглавление
Введение……………………………………………………………………………..…….4
Глава 1. Главная концепция построения системы логического управления и контроля при автоматической посадке БЛА…………………………………………………6
1.1 Многовариантность способа выполнения заданной последовательности полетных операций при заходе на посадку, посадке и пробеге после приземления…………6
1.2 Первая версия двухуровневой структуры бортовой системы управления, включающей логическую часть……………………………………………………………..8
1.3 Выводы по главе 1……………………………………………………………………10
Глава 2. Логические анализаторы вариантов возвращения к месту посадки с использованием СНС и без неё…………………………………………………………….11
2.1 Логические анализатор 1 возвращения к месту посадки с использованием
высокоточной спутниковой навигации……….…………………………………….11
2.2 Оценка погрешности выведения БЛА в район посадки с помощью БИНС и возможные конфигурация зоны перехвата при обнаружении БЛА вблизи ВПП с помощью группы радиопеленгаторов…………………………………………………17
2.3 Встречные требования со стороны САУ к наземному пеленгатору по точности сопровождения БЛА при заходе на посадку и самой посадке, обеспечивающие возможность попадания БЛА в заданную точку приземления……………………21
|
|
|
2.4 Логический анализатор 7 назначения высоты пролета БЛА над местом посадки при длительном использовании БИНС в отсутствие спутниковой навигации…..24
2.5 Выводы по главе 2…………………………………………………………………....26
Глава 3. Логические анализаторы вариантов выхода на ось ВПП и снижения по глиссаде……………………………………………………………………..………...28
3.1Логический анализатор 2 вписывания в глиссаду при выходе на ось ВПП на заданной высоте………………………………………...………………………………28
3.2 Логический анализатор 3 снижения по глиссаде…………………………………..30
3.3 Выводы по главе 3…………………………………………………….……………...32
Глава 4. Логические анализаторы выполнения посадочного маневра и управления шасси при пробеге после приземления………………………………………...33
4.1 Логический анализатор 4 начала посадочного маневра…………….……………..34
4.2 Логический анализатор 5 возвращения БЛА на глиссаду с нулевым углом рыскания……………………………………………………………………………………..36
4.3 Логический анализатор 6 выбора способа управления пробегом с помощью датчиков обжатия шасси…………………………………………………………….…..39
4.4 Логический анализатор 8 автономной посадки с желаемым курсом на новом запасном месте………………………………………………………………………….40
4.5 Выводы по главе 4……………………………………………………………………42
Глава 5. Общая двухуровневая перестраиваемая структура бортового вычислителя с помощью логической части автоматического контроля и управления посадкой…………………………………………………………………………………44
5.1 Наличие двух параллельно действующих трактов при обработке измерительной информация с различным быстродействием………………………………………44
5.2 Логические алгоритмы непрерывного контроля безопасности полета на этапах снижения по глиссаде, выравнивания, приземления и пробега по ВПП…………48
|
|
|
5.3 Общий перечень уставок и алгоритмы вычисления изменяемых уставок………52
5.4 Выводы по главе 5……………………………………………………………………55
Глава 6. Логика назначения уставок по числу оборотов и углу винта для винтомоторной группы……………………………………………………………………..57
6.1 Зависимость создаваемой тяги от числа оборотов и выбранного угла винта……57
6.2 Формулы вычисления уставок при требуемой тяге………………………………..60
6.3 Выводы по главе 6……………………………………………………………………62
Заключение………………………………………………………………………………..64
Введение
Настоящие рабочие материалы посвящены логической части системы управления автоматической посадкой БЛА с целью заменить действия человека в полете
Главными требованиями к системе посадки являются:
– полностью автоматическое управление посадкой (в том числе автономность полёта в целом) с помощью минимального состава наземных технических средств;
– отказоустойчивость бортового оборудования;
– высокая точность полёта по траектории и попадания в заданную точку посадки, с одной стороны, и с другой стороны;
– максимальное быстродействие парирования порывов ветра в сложных погодных условиях;
– непрерывный контроль безопасности посадки;
– жёсткие требования на допустимые линейные отклонения, а также по углам и скоростям в момент приземления, определяющие безопасность завершения посадки;
– минимальные допустимые веса и габариты для бортовой САУ.
Главная концепция построения САУ состоит в воспроизведении действий опытных лётчиков, проявляемых:
– в индивидуальном способе пилотирования в разных полётных ситуациях в зависимости от располагаемого времени;
– в стремлении действовать оптимальным образом, исходя из разных критериев, а именно:
– либо добиться максимальной точности, когда на это есть время;
– либо обеспечить максимальное быстродействие устранения опасных отклонений.
– в интегрированном управлении тягой двигателя и рулём высоты;
– в способности осуществлять специальные манёвры при сходе с глиссады для устранения недопустимых отклонений в момент приземления;
– в параллельности соблюдения гибкой логики последовательного выполнения операций с автоматическим управлением самим БЛА;
|
|
|
– в непрерывном контроле безопасности посадки.
Этой концепции соответствует создание адаптивной САУ с перестраиваемой структурой, в которой:
– существует принципиальное разделение на логическую часть, организующую на верхнем уровне процесс работы выбранных частных алгоритмов на нижнем подчиненном уровне; и исполнительную часть, реализующую процесс управления полетом;
– происходит переназначение не только уставок, но и самих алгоритмов управления исполнительными органами, преследуя при этом разные цели;
– используются научно - обоснованное методы оптимального управления и идентификации по критериям максимальной точности и быстродействия;
– создается возможность перепрограммирования работы САУ при реализации на одной БЦВМ или малогабаритных ПЛИС для воспроизведения многоальтернативных действий лётчика.
Для обеспечения поставленной цели перестроения работы бортовой САУ в зависимости от полетных ситуаций ниже дается описание общей структуры логической части, классификатора определения очередной полетной операции и логических анализаторов для выбора способа выполнения этих операций при заходе на посадку, самой посадке и автоматическим управлением пробегом после приземления.
Глава 1. Главная концепция построения системы логического управления и контроля при автоматической посадке БЛА.
1.1. Многовариантность способа выполнения заданной последовательности полетных операций при заходе на посадку, посадке и пробеге после приземления
На рис. 1.1. показана неизменяемая последовательность основных полетных операций при посадке- их всего пять. Каждая из них может быть осуществлена множеством различных способов, и для каждого способа однозначно определяется свой состав алгоритмов непосредственного управления рулевыми органами БЛА и тягой, а также необходимые уставки для регуляторов.
Представленная ниже таблица представляет собой пример одной из строк, содержащих условия попадания в ситуацию, состав назначаемых для неё алгоритмов и прилагаемые к ним уставки. Сами строки до полета формируются человеком, имеющим нужный опыт, или экспертом. Поэтому систему логического управления можно называть экспертной.
|
|
|
Общий список всех строк должен представлять полную группу событий в полете, а определение очередной строки перестроения работы бортовой САУ должно происходить весьма быстро. Приведенные соображения можно сформировать в виде 4 основных условий.
1. На показанном вверху графе последовательного выполнения основных операций видна многоальтернативность выполнения у каждой из них. Порядок их выполнения неизбежен.
2. Общая таблица состояний (база правил) состоит из строк, число которых должно соответствовать полному множеству возможных операций.
3. В каждой строке есть две компоненты параметров:
– в первой компоненте содержатся параметры, определяющие область (или условия) попадания в эту полетную ситуацию;
– во второй компоненте содержатся данные о составе частных алгоритмов и их
уставках, пригодных для данной ситуации;
Рис.1.1. Экспертная система логического управления посадкой в реальном времени
4. Ввиду малого числа альтернатив выполнения очередной операции время работы по классификации и анализу полетного состояния должно быть весьма мало и лежать в пределах 0.05÷0.1 сек, что практически соответствует режиму реального времени.
Для того, чтобы эти требования осуществить, необходима соответствующая организация работы логических алгоритмов, или структура бортовой САУ.
|
|
|
