Введение к работе
Актуальность работа. В связи с прогрессом авиационной
техники к навигационным и управляющим системам летательных
аппаратов (ЛА) предъявляются все возрастающие требования. На
современном етапе развития авиационной техники учитывают, что
полег ЛА происходит в сложных динамических условиях. На ЛА в
полете непрерывно воздействуют ряд возмущающих факторов, ко
торые, как правило, носят стохастический характер. Их воздей
ствия приводят к стохастическим отклонениям центра масс ЛА от
заданной траектории полета, & также к стохастическому откло
нению от программной угловой ориентации ЛА. Знание характерис
тик отклонения ЛА от заданной траектории автономного полета
важно для успешного решения таких задач, как коррек- '
ция траектории полета, определение местонахождения и ориентации ЛА, визуальное обнаружение ориентиров, координаты местоположения которых определенным образом связаны с заданной траекторией полета и т.п. Такое знание можно получить с помощью бортовых оптимальных систем наблюдения, создаваемых с учетом реальной динамики как самого летательного аппарата, так и стохастических эксплуатационных факторов, вызывающих его отклонение.
Цели и задачи работы. Основными целями диссертационных исследований являются:
I) разработка методологии определения случайных малых отклонений положения центра масс ЛА от заданной траектории возмущаемого полета и в ориентации ЛА по данным бортовых измерительных средств; 2) разработка технического предложения (аванпроекта) по созданию оптимального наблюдателя вектора указанных отклонений по данным ИНС связанного типа; 3) исследование качества разрабатываемых средств оценивания отклонений ІА от заданной траектории полета при различных системах автоматического управления полетом и оценивания эффективности іроцесса обнаружения ориентиров по данным разрабатываемого 5ортового измерительного комплекса.
Основная задача диссертационных исследований: разработать іетодологию и технические предложения по созданию средств оптимального оценивания векторов стохастических состояний ЛА в
возмущенном полете и отклонений ЛА от заданной траектории горизонтального полета по данным ИНС связанного типа.
Для обеспечения технического предложения по созданию Сортового оптимального наблюдателя вектора стохастических отклонений ЛА типа самолета Ан-74 от заданной траектории горизонтального полета необходимо поставить и решить следующие научно-технические задачи:
а) составить модель прямого преобразования навигационной
информации бортовых измерителей ИНС, получаемой в связанной
системе координат, в инерциальную;
б) получить модель обратного навигационного преобразова
ния, как алгоритм работы навигационного вычислителя выходных
координат;
в) с помощью известных алгоритмов анализа составить мо
дели отклонений от заданной траектории горизонтального полета
ЛА, включаюаего штатную систему автоматического управленій
полетом;
г) выполнить по известным спектральным алгоритмам синтез
оптимальной структуры системы стабилизации ЛА на оадгяной
траектории полета и оценить модели отклонений ЛА от траекторий
в данном варианте управления.
истоды исслеровтгай базируются на современной теории управления, статистической динадаке систем управления ЛА, оптимальной теории оценішания, современных методах навигации подвижных объектов, прикладной теории случайных процессов.
Научная новизна. Ноучнув новизну диссертационной работы составляют:
поставлена и решена задача оптимального наблюдения вектора отклонения ЛА от заданной горизонтальной траектории полета, как базовая задача для решения проблемы визуального обнаружения ориентиров при иаловысотнсы возцупеглсм горизонтальном полете;
разработана методология решения задачи наблюдения, обсуждены этапы решения и их содержание, составлены алгоритми решения;
разработаны модернизированные спехтралыше алгоритмы многомерной оптимальной фильтрации;
разработана модель обратного навигационного преобразования полетной информации, получаемой по данным ИНС связанного
. 2
типа в горизонтальном автономном возмущенном полете.
Практическая ценность диссертационной работы состоит в следующем:
в результате анализа многомерной Системы стабилизации на траектории горизонтального автономного полета самолета типа Ан-74 при реальных стохастических воздействиях получены модели отклонений центра масс ЛА и его ориентации от программной траектории;
по известным спектральным алгоритмам произведен синтез оптимальной структуры стабилизации па заданной траектории полета самолета типа Ан-74 при реальных стохастических воздействиях, прокзБСдс:! анализ точности оптимальной системы стабилизации, составлены модели реальных отклонений центра масс ЛА U его ориентации от программных; наглядно показана эффективность выполненных оптимальных реаений;
для самолета типа Ан-74 для одной из возможных траекторий горизонтального полета л реальных воздействиях рассчитан алгоритм работы навигационного вычислителя, который молшо рассматривать как дополнительный, новый канал в ИНС связанного типа;
для полученной многомерной модели навигационного вычислителя, представляющей собой матрицу его передаточных функций размерности 6 х б и имеющую негурвицев определитель, найдена оптимальная многомерная структура винеровского фильтра, место его расположения в разрабатываемой системе оптимального наблюдения отклонений, оценены качество как самого фильтра, так и разработанной системы наблюдения в целом;
по результатам анализа оценена сравнительная эффективность ряда вариантов системы наблюдения отклонений на самолете, имеющем штатную и оптимальную системы стабилизации на траектории; показана эффективность предложенных решений;
при разработанных моделях отклонений самолета, оборудованного штатной или оптимальной системой стабилизации, разработаны навигационный вычислитель и оптимальный фильтр, проведено математическое моделирование исследуемого полета, получены модели отклонений самолета от заданной траектории полета и оаибок наблюдения отклонений - как функций времени полета;
рассчитаны зависимости как функции продолжительности
горизонтального полета изменения вероятностей обнаружения визуальных ориентиров, определяемых величинами боковых отклонений ЛА от траектории полета.'
Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены на Авиационном научно-техническом комплексе им. О.К.Антонова,
Апробация работы. Основные результаты исследовании докладывались на следующих конференциях: У ВНТК "Безопасность полетов и профилактика авиационных происшествий (Ленинград, 1988 г.), ХУЛ НТК молодых специалистов и членов НТО КМЗ км. Антонова (Киев 1985г.), І ВНТК "Методы управления системной эффективностью функционирования электрофицированных пилотажно-навигационных комплексов" (Киев, 1991 г.).
Публикации. Автор имеет 21 научный труд и изобретение, из них по теме диссертации -12.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов и рекомендаций, списка используемой литературы и приложений. Она изложена на 127 страницах машинописного текста, включает 46 страниц иллюстративного материала, приложения на 19 страницах, список использованной литературы из 71 наименования.