ship_bar.gif 3KB

ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ
Исследование по совершенствованию бортовых и наземных автоматизированных систем управления воздушными судами

УПРАВЛЕНИЕ БОКОВЫМ ДВИЖЕНИЕМ САМОЛЕТА НА ПОСАДКЕ В УСЛОВИЯХ ВЕТРОВОГО ВОЗМУЩЕНИЯ

(промежуточный)

 


 

Боткин Н.Д., Кейн В.М., Красов А.И., Пацко В.С. Исследование по совершенствованию бортовых и наземных автоматизированных систем управления воздушными судами. Управление боковым движением самолета на посадке в условиях ветрового возмущения. Отчет номер 81104592/02830078880 (ВНТИЦ), Л. - Свердловск, 1983.

 


 

Р Е Ф Е Р А Т

Отчет 78 стр., 55 рисунов, 1 таблица, 12 источников

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ИГРА, ОПТИМАЛЬНЫЕ СТРАТЕГИИ, МНОЖЕСТВО ПОЗИЦИОННОГО ПОГЛОЩЕНИЯ, СТАБИЛИЗАЦИЯ БОКОВОГО ОТКЛОНЕНИЯ САМОЛЕТА, ЗАДАННЫЙ УГОЛ КРЕНА, ВЕТРОВОЕ ВОЗМУЩЕНИЕ.

Исследуется модельная задача об управлении боковым движением среднего транспортного самолета на посадке в условиях ветрового возмущения. Управление осуществляется за счет изменения заданного угла крена. Относительно боковой составляющей скорости ветра, играющей роль помехи, предполагаются известными лишь пределы ее возможных значений.

Цель работы - построение алгоритма автоматического управления на посадке.

Задача формализуется как позиционная антагонистическая дифференциальная игра двух лиц с фиксированным моментом окончания. При исследовании задачи использовались стандартные программы решения дифференциальных игр, разработанные в Инcтитуте математики и механики УНЦ АН СССР.

В результате решения задачи выделена область начальных состояний, откуда гарантируется завершение посадки с хорошим показателем качества. Найден оптимальный гарантирующий способ формирования управления по принципу обратной связи. Описывается комбинированный способ, являющийся склейкой оптимального и некоторого линейного. Построен квазиоптимальный способ формирования помехи - ветрового возмущения.

Полученные результаты могут быть использованы при разработке новых методов и алгоритмов автоматической посадки, а также при совершенствовании комплексных самолетных тренажеров для моделирования экстремальных ветровых возмущений.


 

В В Е Д Е Н И Е

В отчете при помощи методов теории позиционных антагонистических дифференциальных игр исследуется модельная задача об управлении боковым движением среднего транспортного самолета на посадке в условиях ветрового возмущения. Основная особенность, связанная с применением теории игр, состоит в том, что относительно помехи - ветрового возмущения, предполагаются известными лишь пределы возможных изменений. Какие-либо другие сведения, в том числе и вероятностного характера, считаются отсутствующими. Действительная реализация помехи может быть любой - лишь бы ее значения лежали в заданных пределах. В связи с этим и оценка эффективности того или иного способа выработки управления носит характер гарантированной оценки: расчет ведется на самый неблагоприятный вариант помехи. Оптимальный способ выработки управления - способ, обеспечивающий наилучшую гарантию.

При решении задачи в отчете используется линеаризованная система дифференциальных уравнений бокового движения, имеющая 7-ой порядок. Качество процесса управления подсчитывается при помощи некоторой функции платы, зависящей от величины бокового отклонения и его скорости в момент пролета торца взлетно-посадочной полосы. Учет только двух координат фазового вектора в момент пролета есть попытка упростить задачу и получить наглядные результаты. В итоге исследования найден оптимальный способ выработки управления и определена область начальных состояний, откуда гарантируется завершение посадки с хорошим показателем качества. Анализируется также некоторый комбинированный способ, совпадающий при больших отклонениях от номинальной траектории с оптимальным, а при малых - с линейным способом управления, аналогичным принятым в настоящее время для стабилизации бокового отклонения на этапе посадки. Описан также "наихудший" способ выработки помехи. Такой способ можно использовать в имитаторах ветрового возмущения на тренажерах обучения летного состава, а также при испытании новых методов автоматической посадки.

Данная работа выполнена в соответствии с договором о научно-техническом сотрудничестве между Институтом математики и механики УНЦ АН СССР и Ордена Ленина Академией гражданской авиации.


 

Электронная версия отчета

Формат PDF, размер файла 9.1 Mb: ubdspuvv1983.pdf

Формат DjVu, размер файла 1245 Kb: ubdspuvv1983.djvu


 

З А К Л Ю Ч Е Н И Е

Полученное в отчете решение модельной задачи об управлении боковым движением самолета может быть полезно при разработке методов и алгоритмов автоматической посадки в условиях ветрового возмущения. Как описано, реализация во времени оптимального и комбинированного способов управления (стратегий первого игрока) происходит при помощи линий переключения. Эти линии могут быть просчитаны заранее и заложены в бортовую вычислительную машину. Найденную область начальных состояний ("трубку" Wc при c=1), откуда гарантируется успешное завершение посадки, можно учитывать при решении вопроса о прекращении посадки и уходе на второй круг. Описанный "наихудший" способ формирования помехи (квазиоптимальную стратегию второго игрока) можно использовать в имитаторах ветрового возмущения.

Одно из основных предположений, принятое в постановке модельной задачи и облегчающее ее решение, заключалось в том, что целевая функция (функция платы) зависела только от значений двух координат фазового вектора в момент пролета торца взлетно-посадочной полосы. В качестве таких координат были взяты боковое отклонение и его скорость. Целесообразно исследовать более сложную задачу, в которой функция платы зависит от трех координат фазового вектора.


 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
  1. Системы цифрового управления самолётом/ А.Д.Александров, В.П.Андреев, В.М.Кейн и др.; под ред. А.Д.Александрова, С.М.Фёдорова. - М.: Машиностроение, 1983. 223 с.
  2. Белогородский С.Л. Автоматизация управления посадкой caмолета. - М.: Транспорт 1972, 352 с.
  3. Фёдоров С.М., Драбкин В.В., Кейн В.М., Михайлов О.И. Автоматическое управление самолётами и вертолётами/ Под ред.С.Федорова. - М.: Транспорт, 1977. 246 с.
  4. Кейн В.М., Париков А.Н., Смуров М.Ю. Об одном способе оптимального управления по методу экстремального прицеливания. - Прикл.математика и механика, 1980, т.44, вып.3, с.434-440.
  5. Доброленский Ю.П. Динамика полёта в неспокойной атмосфере. - М.: Машиностроение, 1969, 226 с.
  6. Борисенко М.М. Вертикальные профили ветра и температуры слоях атмосферы. - Сб.науч.тр. ГГО, 1974, вып.320. 204.с.
  7. Смуров М.И. Об одном методе построения области допустимых отклонений самолёта в момент приземления. - В кн.: Автоматизированные системы УВД в ГА. Л.: Изд-во ОЛАГА, 1978, с.76-79.
  8. Красовский Н.Н., Субботин А.И. Позиционные дифференциальные игры. - М.: Наука, 1974. 456 с.
  9. Субботин А.И., Ченцов А.Г. Оптимизация гарантии в задачах управления. - М.: Наука, 198I. 288 с.
  10. Пшеничный Б.Н., Сагайдак М.И. О дифференциальных играх с фиксированным временем. - Кибернетика, 1970, N 2, с.54-63.
  11. Боткин H.Д., Пацко В.С. Универсальная стратегия в дифференциальной игре с фиксированным моментом окончания.- Пробл.управления и теории информ., 1982, т.11, N 6, с. 419-432.
  12. Боткин Н.Д., Пацко В.С. Позиционное управление в линейной дифференциальной игре. - Изв. АН СССР. Техн. кибернетика, 1983, N 4, с. 78 - 85.