Preview

Мехатроника, автоматизация, управление

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков
Том 23, № 7 (2022)
Скачать выпуск PDF

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ 

339-350 102
Аннотация

Характеристические показатели Ляпунова являются одним из действенных инструментов анализа качественных характеристик динамических систем. Вопросы идентифицируемости, восстанавливаемости и обнаруживаемости характеристических показателей Ляпунова не рассматривались. Эта проблема является актуальной. В работе предложен подход для проверки указанных характеристик линейной динамической системы при оценке характеристических показателей. Он основан на анализе геометрических структур, зависящих от коэффициента структурности системы. Коэффициент структурности отражает изменение характеристических показателей Ляпунова, а геометрические структуры позволяют принять решение о типе показателей. Получены условия полностью обнаруживаемых показателей Ляпунова, что соответствует определению полного множества показателей, а также σ-обнаруживаемости с уровнем υ-невосстанавливаемости, если система содержит невосстанавливаемые линеалы. Предложен способ проверки адекватности получаемого множества характеристических показателей Ляпунова. Получена допустимая граница подвижности старшего показателя Ляпунова.

351-355 59
Аннотация

Предложен новый метод синтеза управления объектами с секторной нелинейностью с гарантией нахождения регулируемой переменной в заданном множестве при неизвестных ограниченных возмущениях. Синтез алгоритма осуществляется в два этапа. На первом этапе используется преобразование координат, чтобы свести исходную задачу с ограничениями к задаче исследования на устойчивость по вход—состоянию новой расширенной системы без ограничений. На втором этапе синтезируется закон управления для преобразованной системы, в котором настраиваемый параметр выбирается из решения линейных матричных неравенств. Для иллюстрации эффективности работы предлагаемого метода приведены результаты моделирования в MATLAB/Simulink, которые показали эффективность предложенного метода и подтвердили теоретические результаты.

РОБОТЫ, МЕХАТРОНИКА И РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ 

356-366 59
Аннотация

Решаются актуальные проблемы искусственного интеллекта, связанные с разработкой когнитивных инструментов наглядно-действенного мышления автономных интеллектуальных мобильных систем, обеспечивающих им возможность организации целесообразного поведения в априори неописанных проблемных средах. Разработан алгоритм самообучения с активно-пассивной логикой поведения, позволяющий интеллектуальным системам автоматически формировать условные программы целесообразного поведения, отражающие закономерности преобразования различных ситуаций априори неописанной, нестабильной проблемной среды. Характерной особенностью предложенного алгоритма самообучения является имитация отработки пробных действий в текущих условиях функционирования, что наделяет интеллектуальную систему способностью к изучению закономерностей проблемной среды без изменений в процессе самообучения текущих условий функционирования, которые могут быть не связаны с заданной целью целесообразного поведения. Для формального описания текущих ситуаций проблемной среды, а также условных сигналов, закрепляемых в формируемых условных программах целесообразного поведения, предложено использовать нечеткие семантические сети. Это позволяет автономным интеллектуальным мобильным системам накапливать опыт целесообразного поведения безотносительно к конкретной предметной области и переносить его в новые условия априори неописанной проблемной среды, аналогичные ранее изученным условиям функционирования. Найдены граничные оценки сложности алгоритмов самообучения, имеющие полиномиальную зависимость от числа вершин сравниваемых между собой нечетких семантических сетей в процессе самообучения и мощности множества отрабатываемых интеллектуальной системой пробных действий, представленных в ее памяти в виде фреймоподобных нечетко заданных конструкций. Проведено имитационное моделирование целесообразного поведения автономных интеллектуальных систем, организованное на основе предложенного алгоритма самообучения, показавшее его работоспособность и эффективность использования для адаптации интеллектуальных систем к априори неописанным, нестабильным проблемным средам. Практическая значимость полученных результатов заключается в эффективности их использования для разработки решателей задач автономных интеллектуальных мобильных систем различного назначения, обеспечивающих возможность выполнения сложных заданий в априори неописанных реальных проблемных средах.

367-375 48
Аннотация

Рассматривается проблема конфликта управляемости и комфорта в модели типа "четверть автомобиля", использующей систему активного управления подавлением помех (АУПП). Параметры системы АУПП настраиваются с использованием уравнений Вышнеградского, которые определяют критерии устойчивости системы третьего порядка. Для этого с использованием генетического алгоритма сформулирована процедура многоцелевой оптимизации для выбора коэффициентов наблюдателя системы АУПП. Проверяется реакция подвески на прогиб и ускорение подрессоренной массы при случайной дорожной помехе. Результаты моделирования показывают, что компромисс между управляемостью и комфортом может быть достигнут путем введения ускорения подрессоренной массы в контур обратной связи системы АУПП. Использование этого подхода позволяет повысить уровень комфорта до 50 % при ухудшении управляемости всего на 10 %.

ДИНАМИКА, БАЛЛИСТИКА, УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ 

376-383 42
Аннотация

Актуальность представленной работы обусловлена широким внедрением беспилотных летательных аппаратов, включая и квадрокоптеры, в различные сферы как гражданского, так и военного применения. Выполнен обзор различных методов управления квадрокоптерами с учетом их особенностей как нелинейных объектов высокой размерности. Работа посвящена стабилизации квадрокоптера на сложной траектории, заданной функциональными зависимостями координат в трехмерном пространстве. Построена нелинейная динамическая модель квадрокоптера в связанной системе координат. Управление квадрокоптером строится в виде комбинации двух управляющих воздействий. При решении обратной задачи динамики находится программное управление, реализующее движение по заданной траектории. Стабилизация движения вдоль требуемой траектории обеспечивается обратной связью по фазовым координатам. Коэффициенты стабилизирующего регулятора находятся методом модального управления на основе решения линейного матричного неравенства с использованием линеаризованной модели. Найденные коэффициенты обратной связи позволяют достичь требуемую степень устойчивости замкнутой системы, которая обеспечивает робастность квадрокоптера по отношению к параметрическим возмущениям. Правомочность такого подхода к синтезу управления нелинейной системой обосновывается теоремой о топологической эквивалентности нелинейной системы и линеаризованной модели в части того, что нелинейная система имеет устойчивое или неустойчивое многообразия, которые являются аналогами устойчивых или неустойчивых пространств линеаризованной системы. Приведены результаты вычислительных экспериментов для оценки погрешности воспроизведения заданной траектории квадрокоптера. Для подтверждения эффективности синтезированного стабилизирующего управления и оптимального управления на основе принципа максимума Понтрягина выполнено имитационное моделирование поведения квадрокоптера и вычислена погрешность воспроизведения траектории. По данному критерию более эффективным для квадрокоптера является стабилизирующее управление, синтезированное на основе линейных матричных неравенств. Вычислительные эксперименты выполнены с использованием пакета прикладных программ MATLAB.

384-390 33
Аннотация

Отмечается необходимость получения достоверной информации о воздушных сигналах, определяющих пространственное движение летательных аппаратов (ЛА), в том числе малоразмерных, беспилотных и пилотируемых, для обеспечения безопасности полета в приземном возмущенном слое атмосферы.
Показано, что традиционные системы воздушных сигналов ЛА, реализующие аэродинамический и флюгерные методы измерения параметров набегающего воздушного потока с помощью установленных на правом и левом борту и распределенных по фюзеляжу приемников воздушных давлений, температуры торможения и флюгерных датчиков аэродинамических углов атаки и скольжения, имеют сложную конструкцию, значительную массу и стоимость, что ограничивает их применение на малоразмерных, беспилотных и других классах ЛА.
Отмечается, что разрабатываемая система воздушных сигналов с одним неподвижным приемником набегающего воздушного потока, построенная на основе вихревого метода измерения параметров набегающего воздушного потока, позволяет существенно упростить конструкцию и снизить массу системы, однако обеспечивает измерение только в азимутальной или вертикальной плоскостях в ограниченном диапазоне измерения аэродинамического угла. Разрабатываемая система воздушных сигналов, реализующая ионно-меточный метод измерения параметров набегающего воздушного потока, позволяет обеспечить панорамное измерение аэродинамического угла, но также только в одной плоскости при усложнении конструкции и повышении требований к идентичности каналов многоканальной измерительной схемы, что также ограничивает их применение на малоразмерных ЛА.
Известные возможности и достоинства ультразвукового метода измерения параметров газовых потоков и панорамного датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости с неподвижным приемником набегающего воздушного потока определили предложение использовать ультразвуковой метод для пространственного измерения воздушных сигналов.
Раскрывается функциональная схема электронной системы пространственного измерения воздушных сигналов ЛА с одним (интегрированным) неподвижным приемником набегающего воздушного потока и ультразвуковыми измерительными каналами, подключенными ко входу вычислителя. Для расширения функциональных возможностей на внешней обтекаемой поверхности приемной платы системы установлено отверстие-приемник статического давления, соединенное пневмоканалом со входом датчика абсолютного давления с частотным выходом, который также подключен ко входу вычислителя, на выходе которого формируются цифровые выходные сигналы системы воздушных сигналов ЛА.
Получены аналитические модели информативных сигналов и алгоритмов пространственного определения воздушных сигналов в измерительных каналах электронной системы с одним неподвижным приемником набегающего воздушного потока.
Раскрываются существенные преимущества рассматриваемой электронной системы, повышающие конкурентоспособность и эффективность применения системы на малоразмерных и других классах ЛА для повышения безопасности полета и эффективности решения полетных задач.



ISSN 1684-6427 (Print)
ISSN 2619-1253 (Online)