Рассматривается задача структурно-параметрической идентификации линейных стационарных динамических объектов в условиях проведения активных экспериментов. Исследуется вопрос об адекватности динамических моделей, построенных на основе анализа реакции объекта на типовое тестовое воздействие. Приведенные исследования позволяют сформулировать важные методологические положения, которые рекомендуется учитывать в новых разработках алгоритмов активной идентификации.

Показано, что в реальных условиях действия помех классическая методология построения передаточной функции объекта посредством анализа данных единичного эксперимента, т. е. отклика на тестовое воздействие, может давать неверные результаты. В связи с этим предлагается другой подход — формировать базу экспериментальных данных исходя из серии идентификационных экспериментов и на ее основе исследовать динамическую структуру свободных и вынужденных движений объекта. Идейную основу данного подхода составляют следующие решения: принцип " зондирования" пространства состояний объекта в целях определения его динамического порядка; использование механизма возбуждения свободных движений в объекте посредством финитных управляющих воздействий; применение интегрально-операторной формы представления динамики объекта, позволяющей избежать необходимости дифференцирования входного и выходного сигналов; использование аппарата линейной регрессии для параметрической идентификации передаточной функции объекта.

На основе данного подхода разработан и исследован новый метод структурно-параметрической идентификации линейных стационарных динамических объектов. Представленные результаты и компьютерная апробация в среде MATLAB показали работоспособность и эффективность данного метода идентификации.

Развиваются системные подходы в задачах динамики машин транспортного и технологического назначения, связанных с обеспечением режимов динамического гашения колебаний и выявлением ряда специфических эффектов, характерных для технических объектов с рабочими органами, представляющих собой твердые тела. Используются методы структурного математического моделирования, в рамках которых механической колебательной системе, рассматриваемой в качестве расчетной схемы технического объекта, сопоставляется структурная схема эквивалентной в динамическом отношении системы автоматического управления. В качестве модельной расчетной схемы используется механическая колебательная система с сосредоточенными параметрами.

Показано, что режимы динамического гашения реализуются через фиксацию неподвижных точек, названных центрами вращения (или колебаний). Предложена методика аналитической оценки возможностей формирования динамических состояний на основе использования передаточных функций обобщенной обратной связи, коэффициентов связанности движений по координатам, форм динамического взаимодействия элементов системы при одновременном действии двух периодических возмущений.

В рамках рассматриваемой интерпретации ключевой характеристикой механической колебательной системы является характеристическое частотное уравнение и его преобразования. Характеристическое уравнение в зависимости от выбранных координат определяет возможность введения понятий приведенной жесткости, связности движений элементов или структурных образований в режиме свободных колебаний системы или с учетом внешних воздействий силового или кинематического характера.

Наряду с понятием динамического состояния, которое реализуется на определенной частоте и связано с обнулением амплитуды колебаний или достижением потенциально бесконечных значений по амплитуде, предложено развитие представлений о форме динамических взаимодействий элементов механической колебательной системы. Понятие формы обобщает представления о направлениях изменения во времени координаты элемента системы по отношению к изменению внешней силы или кинематического возмущения. В рамках структурного формализма предложена методология отображения совокупности динамических состояний и форм динамических взаимодействий элементов механической колебательной системы на основе ориентированных графов.

Описаны разработанное автоматизированное устройство для формирования электрокаталитических слоев, применяемых в электрохимических системах, и вопросы отработки технологии напыления, позволяющей получить наилучшие параметры формируемых слоев. Общая схема автоматизированного устройства включает в себя систему автоматического позиционирования распылительной головки по двум координатам, приводимую в движение шаговыми двигателями и управляемую от персонального компьютера, ультразвуковой мини-диспергатор, распылительную головку, генераторы ультразвука для ультразвукового мини-диспергатора и ультразвуковой распылительной головки. Управление шаговыми двигателями осуществляется микропроцессорной системой, построенной на основе восьмиразрядного однокристального микроконтроллера фирмы Atmel AT90S2313 и стандартных буферных микросхем. Ключевым исполнительным элементом устройства и процесса является разработанная распылительная головка с интегрированным ультразвуковым гомогенизатором, предотвращающим седиментацию каталитической композиции. Подробно описана разработанная и воспроизведенная общая цепь автоматизации для управления всеми электронными устройствами. Она отличается применением микропроцессора Attiny2313 для управления, наличием связи с персональным компьютером по интерфейсу RS-485, что позволяет не только включать/выключать диспергатор, но и непосредственно с персонального компьютера управлять его рабочей частотой. Предусмотрено как ручное управление контроллером шаговых двигателей через контрольные кнопки, так и управление от внешнего персонального компьютера, который имеет возможность управлять программой напыления пошагово. В этом случае вся последовательность шагов содержится в памяти персонального компьютера, она передается контроллеру шаговых двигателей поэтапно по мере выполнения программы. Выработаны алгоритмы перемещения распылительной головки, обеспечивающие наилучшую сушку каталитической композиции в процессе ее нанесения. Эффективность работы разработанного автоматизированного устройства показана путем сравнения с ручным нанесением специалистом по таким критериям, как скорость нанесения электрокаталитических слоев и их качество. Созданное устройство, алгоритмы его работы, программное обеспечение и научно-технический задел в целом могут использоваться для формирования различных покрытий как в электрохимических технологиях, так и в других областях.

Работа посвящена нахождению оптимальных траекторий полета космического аппарата. Уравнения движения записаны в кватернионной форме в орбитальной системе координат. Космический аппарат движется по своей орбите под действием ограниченного по модулю реактивного ускорения от тяги двигателя. Требуется уменьшить затраты энергии на перевод плоскости орбиты космического аппарата в заданное положение. Предполагается, что орбита космического аппарата круговая, а управление постоянно на соседних участках активного движения. В этом случае длины участков активного движения аппарата неизвестны. Необходимо найти длину каждого активного участка движения космического аппарата, их число и величину управления на каждом участке. Уравнения задачи были записаны в безразмерной форме. Это упрощает численное исследование задачи. В фазовых уравнениях задачи возник характерный безразмерный параметр. Он является комбинацией размерных величин, описывающих космический аппарат и его орбиту. Обычно задачи механики космического полета решаются с помощью принципа максимума. При этом для численного решения применяются различные модификации метода пристрелки (метод Ньютона, метод градиентного спуска и т. д.). Эти методы требуют хотя бы приблизительно указать начальные значения сопряженных переменных, но нам неизвестны аналитические формулы для того, чтобы их найти. В настоящей работе траектории движения космического аппарата были найдены с помощью нового генетического алгоритма. При этом каждый ген содержит дополнительный параметр, который показывает, формирует ли данный ген оптимальное управление или нет. Это помогает определить число активных участков движения космического аппарата. Входные данные предложенного алгоритма не содержат информацию о сопряженных переменных. Известно, что дифференциальные уравнения задачи имеют частное решение в случае, когда орбита круговая, а управление постоянно. Построенный генетический алгоритм использует это решение, что ускоряет его работу. Примеры численного решения задачи построены для двух вариантов, когда разница между угловыми переменными, соответствующими начальной и конечной ориентациям орбит космического аппарата, составляет единицы (или десятки) градусов. Конечное положение плоскости орбиты космического аппарата соответствует орбитальной плоскости отечественной группировки ГЛОНАСС. Построены графики изменения компонент кватерниона ориентации орбитальной системы координат, долготы восходящего узла, наклонения орбиты и оптимального управления. Получены таблицы, показывающие зависимость функционала качества и длительности переориентации орбиты от максимальной длины одного участка активного движения космического аппарата.

Решается задача оперативного выбора наиболее подходящей в сложившихся условиях функционирования конфигурации компонентов избыточного комплекса бортового оборудования в интересах как обеспечения высокой отказоустойчивости комплекса, так и достижения одновременно с этим других его эксплуатационно-технических характеристик. Основу системы управления избыточностью составляют программные объекты по числу заблаговременно отработанных конкурентоспособных конфигураций разнородного и неуниверсального оборудования комплекса, называемые супервизорами конфигураций. Выбор же предпочтительной конфигурации предлагается осуществлять путем выполнения многоуровневого арбитража, включающего две фазы парного арбитража вычислителей комплекса и парный арбитраж супервизоров конфигураций. Средства обоих видов арбитража предлагается включать в каждый супервизор конфигурации, что обеспечивает его самодостаточность при участии в конкурсном отборе. Первая часть статьи посвящена парному арбитражу супервизоров конфигураций, реализующему взаимно-перекрестный анализ индексов готовности и показателей функциональной эффективности конфигураций, объединенных в пару. Организованный перебор таких пар позволяет выявить предпочтительную конфигурацию для последующей реализации. В целях обеспечения достоверности конкурса в условиях возможных коллизий, связанных с недостоверностью информационных посылок в паре или со сбоями модулей арбитража, введены процедуры, заключающиеся во взаимной перекрестной проверке информационных посылок между супервизорами пары. В случае возникновения конфликтов при выборе предпочтения предусмотрен взаимный обмен местами входов модулей арбитража и повторная оценка предпочтений. Предложены и проанализированы два варианта парного арбитража конфигураций различной сложности и эффективности с бинарными оценками предпочтения (упрощенный и полный), а также вариант арбитража с триплексными оценками предпочтения. Представлены результаты сравнения вариантов арбитража, выбираемых разработчиком исходя из соображений гарантированной достоверности или ограничений конструирования системы. Приводится методический пример, иллюстрирующий возможности парного арбитража конфигураций и его особенности практического характера.

Предложен метод оценки аэродинамических углов при отсутствии соответствующих датчиков, использующий измерения трех проекций скорости полета, осуществляемые навигационной системой, и значения углов ориентации. Актуальность решаемой задачи определяется тем, что на беспилотных летательных аппаратах (БЛА) датчики аэродинамических углов, т. е. углов атаки и скольжения, часто не устанавливаются в силу ограничений по габаритным размерам и массе. Предлагаемый метод основан на совместном использовании математических моделей движения летательного аппарата, известных из динамики полета, и теории параметрической идентификации динамических систем. Ключевым фактором, обеспечивающим точность предлагаемого метода, является использование весьма точных измерений трех проекций скорости БЛА, выполняемых спутниковой навигационной системой или инерциальной навигационной системой со спутниковой коррекцией. Для учета влияния ветра предусмотрена параметрическая идентификация трех проекций скорости ветра. Другая особенность метода состоит в том, что вместо отсутствующих датчиков аэродинамических углов предлагается использовать информацию об аэродинамических коэффициентах подъемной и боковой сил БЛА. Если эти коэффициенты известны с погрешностями, их значения также уточняются методами идентификации. Размерность задачи идентификации получается невысокой в диапазоне малых и средних углов атаки, когда аэродинамические зависимости линейны.

Представлены результаты проверки предложенного метода по данным моделирования на пилотажном стенде современного учебно-тренировочного самолета для девяти различных режимов полета в условиях моделирования случайных погрешностей бортовых измерений, соответствующих летному эксперименту.