Введение к работе
Актуальность проблемы. Важной проблемой теории и практики управления движением летательных аппаратов (ЛА), в том числе гидросамолетов была и остается чрезвычайно актуальная проблема проектирования автопилотов в ее различных постановках. Дело в том, что современные сложные системы управления ЛА представляют собой комплекс различных подсистем, выполняющих определенные технологические функции и связанных между собой процессами интенсивного динамического взаимодействия и обмена энергией, веществом и информацией. Указанные суперсистемы являются нелинейными, многомерными и многосвязными, в которых протекают сложные переходные процессы и могут возникать критические и хаотические режимы. Проблемы системного синтеза, т.е. конструирования общих объективных законов управления такого рода динамическими системами, являются весьма актуальными, трудными и практически недоступными для существующей теории управления. Эта теория позволила успешно освоить методы централизованного внешнего воздействия на различные объекты, однако наступило время пересмотра силовых подходов в задачах управления и перехода на идеи самоорганизации синергетики.
Синергетический подход к управлению движением ЛА является весьма эффективным способом решения фундаментальной проблемы существенного улучшения аэродинамических и летных характеристик современных и перспективных ЛА, аэродинамические компоновки которых должны удовлетворять совокупности разнообразных и нередко противоречивых требований. В этой связи возникает самостоятельная задача структурной адаптации органов управления и систем механизации ЛА к соответствующим режимам полета на основе синергетических законов взаимосвязанного управления. Такой подход позволит оказать существенное влияние на текущее аэродинамическое сопротивление ЛА, связанное с минимизацией индуктивного сопротивления. Известно, что аэродинамическое качество ЛА непосредственно связано с уровнем лобового (индуктивного) сопротивления, снижение которого ведет к улучшению высотных и скоростных характеристик, маневренности, дальности и продолжительности полета и др. При этом ключевой в решении проблемы адаптации ЛА к резко изменяющимся условиям внешней среды и режимам полета является задача синтеза таких законов управления углом атаки и отклонением органов механизации, которые бы минимизировали индуктивное сопротивление, обеспечивая при этом балансировку ЛА и тем самым формируя желаемый аэродинамический облик ЛА.
Целью работы является разработка синергетического метода аналитического конструирования универсальных законов взаимосвязанного управления пространственным движением летательных аппаратов общего класса, учитывающих их естественные динамические свойства как нелинейных объектов механической природы; а также разработка синергетического метода управления взлетом гидросамолетов в условиях значительного морского волнения.
Направление исследований. В соответствии с поставленной целью в работе решена следующая совокупность основных задач:
1. Исследование свойств наиболее полной нелинейной математической модели движения ЛА с целью постановки задачи синтеза за-
конов взаимосвязанного управления для аппаратов общей компоновки и различных режимов их движения;
Разработка процедур применения теории и методов аналитического конструирования агрегированных регуляторов (АКАР) к задачам управления движением летательных аппаратов;
Разработка метода аналитического конструирования универсальных законов взаимосвязанного управления пространственным движением ЛА на основе наиболее полных нелинейных моделей динамики ЛА как твердого тела;
Разработка модифицированного метода аналитического конструирования законов взаимосвязанного управления, основанных на концепции учета свойств симметрии динамики свободного полета ЛА;
Разработка процедуры аналитического конструирования законов управления взлетом гидросамолетов в условиях значительного морского волнения.
Методы исследования. Для решения поставленных в диссертации задач использовались методы теории твердого тела, современной нелинейной динамики, синергетическои теории управления, теории дифференциальных уравнений и методы компьютерного моделирования динамических систем. Исследование динамических свойств синтезированных нелинейных систем управления ЛА осуществлялись в пакете прикладных программ Маріеб, а также на пилотажно-навигационном комплексе ТАНТК им. Г.М. Бериева.
Обоснованность научных положений и достоверность результатов исследований подтверждается согласованностью результатов теоретических исследований и компьютерного моделирования полученных замкнутых систем управления.
Научная новизна результатов диссертации заключается в следующем. Применение принципов и методов синергетическои теории управления для аналитического конструирования систем взаимосвязанного управления пространственным движением ЛА в общей нелинейной постановке приведет к появлению принципиально нового поколения систем управления ЛА, характерными отличительными особенностями которых будут:
учет естественных нелинейных свойств ЛА;
адаптивность к изменению внутренних параметров и действию внешних возмущающих факторов со стороны технологической и природной среды;
гибкость и оперативная перенастройка при изменении задач и приоритетов поведения ЛА; наиболее эффективное использование энергетических ресурсов ЛА;
асимптотическая устойчивость движения ЛА и, следовательно, эффективное противостояние аварийным и экстремальным режимам функционирования.
На защиту выносятся следующие научные положения:
Метод синергетического синтеза универсальных законов взаимосвязанного управления пространственным движением гидросамолетов на основе исходной нелинейной математического модели движения твердого тела;
Метод синергетического синтеза модифицированных законов управления пространственным движением гидросамолетов, основанный на концепции учета свойств динамики свободного дви-
жения; 3. Процедура синергетического синтеза законов управления взлетом гидросамолетов, обеспечивающий асимптотическую устойчивость движения в условиях значительного морского волнения. Практическая ценность работы. Рассмотрен синергетический подход к проблеме формирования на проектном этапе эффективной управляемой аэродинамики летательных аппаратов, в том числе и гидросамолетов (ГС), в условиях резко изменяющейся внешней среды, в частности при взлете и посадке с водной поверхности. Развит синергетический метод построения иерархических суперзаконов координирующего управления взаимосвязанными подсистемами ГС, обеспечивающие устойчивое движение ГС в целом за счет структурной адаптации управляющего комплекса (УК) к текущим условиям функционирования ГС. При этом выявлены естественные и проектные закономерности, определяющие связи между управляемыми подсистемами ГС в альтернативных вариантах взаимодействия между ними с целью обеспечения оптимальных моментно-инерционных характеристик динамики ГС. Разработанные в диссертации методы аналитического конструирования законов взаимосвязанного управления движением гидросамолетов в своей совокупности образуют новую методологическую и опытно-конструкторскую базу для кардинального прорыва в репіении проблемы эффективного управления гидросамолетами нового класса.
Реализация результатов. Полученные в диссертации научные и прикладные результаты нашли применение на Таганрогском авиационном научно-техническом комплексе (ТАНТК) им. Г.М. Бериева при разработке нового программно-моделирующего пилотажно-навигационного комплекса, предназначенного для решения конструкторских и исследовательских задач в гидроавиации; при разработке новых систем в КБ ОАО корпорация «Иркут» и ЗАО «БЕТА ИР» (г. Таганрог); а также в учебном процессе кафедры синергетики и процессов управления Таганрогского государственного радиотехнического университета (ТРТУ).
Апробация работы: научные и прикладные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: 6-й Международной научно-технической конференции «АВИА-2004», г.Киев; 4-й международной научно-технической конференции «Авиация и космонавти-ка-2005», г. Москва; 3-й научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, Москва ОАО холд. комп. «Сухой», ОАО «ОКБ Сухого», 2005 г.; первой европейской конференции по авиации и космонавтике (eucass 2005), ЦАГИ, Москва; VI научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2006», г. Геленджик.
Публикации: всего соискателем по теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, в том числе 3 патента РФ.
Структура и объем диссертации: диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы к ним, приложения. Основное содержание диссертации изложено на 108 страницах, содержит 83 рисунка и 1 таблицу.
![Рациональное управление системой психологической помощи на основе медицинского мониторинга и организации психопрофилактического процесса [Электронный ресурс]](/i/i/4409/168295.png "Рациональное управление системой психологической помощи на основе медицинского мониторинга и организации психопрофилактического процесса [Электронный ресурс] Склярова Татьяна Петровна")
