WWW.LIT.I-DOCX.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - различные публикации
 

«Многоступенчатая идентификация неизмеряемых параметров полета при комплексировании сигналов бортовых измерительных средств Лебедев Г.Н.1*, Михайлин Д.А.2, Румакина А.В.1* ...»

Труды МАИ. Выпуск № 91 www.mai.ru/science/trudy/

УДК 681.5.015.44

Многоступенчатая идентификация неизмеряемых

параметров полета при комплексировании сигналов

бортовых измерительных средств

Лебедев Г.Н.1*, Михайлин Д.А.2, Румакина А.В.1*

Московский авиационный институт (национальный исследовательский

университет), МАИ, Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия

Концерн «Вега», Кутузовский проспект, 34, Москва, 121170, Россия

*e-mail: kaf301@mai.ru Аннотация Рассмотрена задача идентификации неизмеряемых параметров полета, к которым относятся ветровые возмущения и масса оставшегося топлива, что оказывается необходимой информацией для контроля безопасности и управления полетом. Предложена многоступенчатая процедура оценивания, согласно которой на начальных ступенях оценивания используются менее точные, но более простые устройства, а более сложные элементы подключаются по мере необходимости .

Сформирован скомплексированный двухступенчатый идентификатор бокового ветра, состоящий из блока оценки порыва ветра, блока оценки его установившегося значения и блока логического переключения с одной оценки на другую, при использовании апериодической фильтрации в первом случае и модифицированного фильтра Калмана во втором .

Наиболее точный способ косвенной оценки установившегося состояния ветра обеспечивается с помощью идентификатора, использующего операцию прогноза оптимального фильтра Калмана. В целях исключения переменных коэффициентов идентификатора и обеспечения разгрузки бортового вычислителя предложено «заморозить» наиболее значимые для оценивания коэффициенты матрицы поправок оптимального фильтра Калмана, а остальные коэффициенты обнулить .

Согласно предложенному принципу многоступенчатой идентификации на каждой ступени используется разный состав датчиков – для ситуации начала действия ветра более полезными являются данные спутниковой навигации, а группа бортовых датчиков – акселерометры, датчик воздушной скорости, быстрее других реагирующих на изменение ветра, а для установившегося значения – другие, контролирующие реакцию самого летательного аппарата на действия в основном постоянной составляющей ветра .

Ключевые слова: многоступенчатая идентификация, комплексирование сигналов, параметры полета, оценка ветровых возмущений .

Введение Нужно подчеркнуть, что идентификатор «сам по себе» в отрыве от места его использования в контуре управления может быть признан приемлемым по точности .

Однако, для решения задач управления его быстродействие должно быть согласована с предъявляемыми требованиями. В частности, при посадке, в процессе снижения по глиссаде, запаздывание при идентификации порыва ветра более 10 сек становится неприемлемым. Еще острее возникает требование по быстродействию при взлете на малой скорости полета после отрыва от земли. Аналогичная ситуация возникает при быстрой оценке массы оставшегося топлива, когда его мало .

–  –  –

комплексирования оценок нужных параметров, полученных с помощью разных источников измерительной информации. [1-6] Настоящая работа посвящена использованию этого подхода для уточнения параметров действующего на самолет ветра на основе той же идеи «скрещивания»

полученных из разных источников оценок ветра, имеющих различные свойства .

Предлагаемый подход к решению задачи идентификации Эта процедура основана на формуле Байеса, в которой учитываются как сами оценки, так и среднеквадратические ошибки этих оценок.





В частности, при комплексировании этих оценок в двумерном случае формула Байеса имеет вид:

–  –  –

В данной работе сделана попытка комплексирования двух оценок скорости бокового ветра:

С помощью идентификатора 1, использующего бортовые датчики углов крена, рысканья и их угловых скоростей на базе модифицированного фильтра Калмана, обеспечивающего максимальную точность в установившемся режиме полета .

С помощью идентификатора 2, использующего датчик воздушной скорости и спутниковую навигационную систему, (СНС), способные вычислять боковые составляющие воздушной и путевой скоростей с минимальной динамической ошибкой в начале переходного процесса .

Структура идентификатора 1 была рассмотрена в [7], когда переменные коэффициенты фильтра Калмана «заморожены» и с учетом выполнения условия наблюдаемости обеспечивается сходимость получаемых оценок при стремлении систематических ошибок к нулю, зато динамическая ошибка весьма существенна .

В итоге постоянная времени этого идентификатора составила T1 = 5-7 сек .

Оценка бокового ветра с помощью идентификатора 2, использующего СНС, датчик воздушной скорости, и первые результаты компьютерного

–  –  –

При решении указанной задачи считалось, что датчик воздушной скорости летательного аппарата(ЛА) позволяет оценить ее боковую составляющую при незначительной динамической ошибке в случае ее изменения по сравнению со случайной ошибкой, составляющей по максимуму около 10% по отношению к полезному сигналу .

При рассмотрении работы СНС считалось, что первоначально оценивалась составляющая бокового пути Z в земной системе координат, а затем с помощью специального алгоритма оценивалась его производная при дополнительной апериодической фильтрации шумов измерения линейного положения ЛА. Блок

–  –  –

– оценка бокового ветра с помощью датчика воздушной скорости .

На рис.2 представлен процесс поведения оценки боковой составляющей путевой скорости, на рис.3 – процесс поведения оценки боковой составляющей воздушной скорости .

Рис. 2 – Процесс поведения оценки боковой составляющей путевой скорости Рис. 3 – Процесс поведения оценки боковой составляющей воздушной скорости Характерной особенностью этих процессов является значительный уровень случайных ошибок по сравнению с динамическими ошибками, что нашло свое отражение при вычислении итоговой оценки бокового ветра в виде разности, как показано на рис.4 .

Рис. 4 – Итоговый процесс поведения оценки m2 бокового ветра с помощью датчика

–  –  –

На рис. 4 также показана динамическая ошибка в оценке постоянной величины бокового ветра с весьма малым временем запаздывания Т2=0,5-1 сек .

Физическое отличие нового сигнала m2состоит в том, что динамическая ошибка нового идентификатора 2 явно меньше, а случайная – явно меньше, чем у идентификатора 1. Поэтому их необходимо скомплексировать .

Комплексирование результатов оценивания бокового ветра с помощью идентификатора, использующего измерения угловых движений ЛА, датчика

–  –  –

боковой скорости ветра, полученной с помощью идентификатора 1 .

Тогда согласно формуле (1) можно получить новое преобразование если приближенно оценить отношение: 12/22 = (m1 –m2)2/2 .

Теперь установим, когда (m1 –m2)2 близко к нулю – это произойдет тогда, когда показания идентификаторов практически будут совпадать, а это случится в конце переходного процесса. Значит в этом случае лучше «верить» идентификатору 1 постоянного ветра, что и получается по формуле (1). В противном случае в начале переходного процесса лучше «верить» идентификатору 2 порыва ветра .

Структурная схема комплексирования двух идентификаторов представлена на рис .

5 .

Рис. 5 – Блок-схема комплексирования двух идентификаторов Моделирование работы двухступенчатого идентификатора показало, что можно еще дополнительно уменьшить постоянную времени запаздывания .

Пример поведения этой оценки показан на рис. 6 .

Рис. 6 – Итоговая оценка m0 бокового ветра после комплексирования Достоинством полученной оценки является снижение динамической и случайной составляющих ошибок в 1.5 раза .

Введение этого идентификатора в контур управления посадкой как легкого, так и тяжелого самолета показало, что в точке приземления ошибки по положению, курсу, крену и углу пути полностью удовлетворяют требованиям по безопасности посадки .

–  –  –

многоступенчатой идентификации при комплексировании измерительной информации при уточнении массы оставшегося топлива в реальном масштабе времени, что очень важно при решении задачи возвращения самолета на аэродром .

Показано, что предложенный подход в 1,3 – 1,5 раза расширяет интервал времени безопасного полета с гарантией безопасного возвращения .

–  –  –

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

При идентификации бокового ветра был использован принцип двухступенчатой оценки, когда один идентификатор оценивает порыв ветра, а второй – его установившееся значение в конце переходного процесса. Это позволяет скомплексировать единый сигнал, имеющий удовлетворительную случайную и динамическую погрешность .

–  –  –

трехступенчатой оценки пассивной и активной идентификации .

Во всех случаях устройство многоступенчатой идентификации имеет блок логического переключения с одной оценки на другую .

Работа выполнена при материальной поддержке гранта РФФИ 15-08-00043 .

–  –  –

Калман Р.Е., Бьюси Р.С. Новые результаты линейной фильтрации и теории 1 .

предсказаний // Техническая механика. 1961. №1. серия D. C 123-141 .

Первачев С.В., Валуев А.А., Чиликин В.М. Статистическая динамика 2 .

радиотехнических следящих систем. - М.: Советское радио, 1973. – 489 с .

К. Браммер, Г. Зиффлинг. Фильтр Калмана-Бьюси. - Москва. Наука, 1982. – 3 .

199 с .

Меркулов В.И., Дрогалин В.В., Канащенков А.И. и др. Авиационные системы 4 .

радиоуправления. Т.1. Принципы построения систем радиоуправления. Основы синтеза и анализа / Под ред. А.И. Канащенкова и В.И. Меркулова. – М.:

Радиотехника, 2003. - 192 с .

Кишко Д.В., Анализ точности определения собственных координат при 5 .

использовании радионавигационной системы с малыми базами между передатчиками // Труды МАИ, 2014, №78:

http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=53755 Дмитроченко Л.А., Сачков Г.И. Функциональные алгоритмы и уравнения 6 .

ошибок определения параметров ориентации в инерциальных навигационных системах // Труды МАИ, 2015, №80:

http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=56986 Лебедев Г.Н., Ефимов А.В., Михайлин Д.А. Оценка вектора состояния 7 .

беспилотного летательного аппарата при наличии в объекте управления нелинейных элементов // Вестник Московского авиационного института. 2012. Т.19. №1. С. 12- 16 .






Похожие работы:

«Миникультиватор СПРАВОЧНИК ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ Вы сделали правильный выбор!1. Этот справочник рассказывает о порядке эксплуатации и техобслуживания.2. Он отпечатан для Вас и содержит новейшую информацию.3. Мы не несем юридическую ответственность за внесение изменений в него в любое время и сохраняем з...»

«Принята на педагогическом совете УТВЕРЖДЕНА МБОУ ДОД СПО ДЮСШ "Олимпиец" приказом директора протокол № 2 от 10.01.2012 г. МБОУ ДОД СПО ДЮСШ "Олимпиец" № 5-од от 25.01.2012 г. ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА муниципального бюджетного образовательного учреждения дополнительного образования детей со спортивным профилем обучения "Д...»

«Независимый специалист в сфере оценочной деятельности Казанов Андрей Григорьевич действительный член cаморегулируемой организации оценщиков НП "АРМО" реестровый номер № 607 Порядковый номер: № 10/11-1/017 от 22 декабря 2017 года ЗАКЛЮЧЕНИЕ О ВЕЛИЧИНЕ...»

«ВОПРОСЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРАВОВЫЕ АСПЕКТЫ ГОСУДАРСТВЕННОГО И СОЦИАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭВОЛЮЦИЯ ЗАРУБЕЖНОЙ ПРАКТИКИ ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ ПРЕСТУПНОСТИ Джахбаров Ю.А. кандидат юридических наук, предс...»

«ОТЧЕТ по результатам проверки исполнения областного бюджета Тверской области на 2003 год по разделу 1900 "Обслуживание государственного долга" г.Тверь 9.06.2003 г. Основание для проведения...»

«Стенограмма судебного заседания по жалобе Елены Тонкачевой на действия УВД Администрации Первомайского района г.Минска День третий. Дата: 12 января 2015 г. Место: суд Первомайского района г. Минска Судья: судья Первомайс...»

«ПОРЯДОК ДЕЙСТВИЙ ДОЛЖНОСТНЫХ ЛИЦ И ПЕРСОНАЛА ОБЪЕКТОВ (ОРГАНИЗАЦИЙ) ПРИ ПОЛУЧЕНИИ СООБЩЕНИЙ (ТЕЛЕФОННЫХ, ПОЧТОВЫХ, АНОНИМНЫХ), СОДЕРЖАЩИХ УГРОЗЫ ТЕРРОРИСТИЧЕСКОГО ХАРАКТЕРА Порядок приёма сообщений, содержащих угрозы террористического характера, по телефону Правоохранительным органам значительно помогут для предотвр...»

«РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ ФАКТОРОВ РИСКА НЕИНФЕКЦИОННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ STEPS 2016 РЕФЕРАТ В Республике Беларусь, как и в других странах, НИЗ остаются основной причиной заболеваемости, инвалидности и...»

«Татарский республиканский комитет профсоюза работников народного образования и науки КОЛЛЕКТИВНЫЙ ДОГОВОР ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ МБОУ "Джалильская гимназия" на 20172019годы Джалильская гимназия 2017 КОЛЛЕКТИВНЫЙ ДОГОВОР МБОУ ""Джалильская гимназия" Коллективный договор прошел уведомительную регистрац...»







 
2018 www.lit.i-docx.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.