Разработка методов комплексирования и оценивания измерительных систем беспилотного летательного аппарата тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Шолохов, Денис Олегович

• Шолохов, Денис Олегович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шолохов, Денис Олегович

Введение

Глава 1. Системы управления и алгоритмы функционирования беспилотных летательных аппаратов

1.1. Классификация БЛА и их систем управления

1.2. Алгоритмы управления БР

1.2.1. Методы синтеза алгоритмов терминального управления

1.2.2. Адаптивные алгоритмы терминального управления

1.3. Интеллектуализированная СУ перспективных БЛА

1.4. Системы управления БЛА с интеллектуальной компонентой 30 Выводы

Глава 2. Измерительные системы и комплексы беспилотных летательных аппаратов

2.1. Навигационные системы и комплексы

2.1.1. Инерциальные навигационные системы

2.1.2. Радионавигационные системы

2.2. Погрешности навигационных систем

2.3. Анализ погрешностей навигационных систем БЛА

2.4. Разработка метода комплексирования перспективного измерительного комплекса БЛА

2.4.1. Анализ методов комплексирования

2.4.2. Каскадный метод комплексирования измерительных систем БЛА

Выводы

Глава 3. Методы построения прогнозирующих моделей

3.1. Задача прогнозирования

3.2. Анализ методов построения прогнозирующих моделей

3.3. Самоорганизация прогнозирующих моделей

3.4. Разработка ансамбля критериев селекции алгоритма самоорганизации ^

3.5. Генетические алгоритмы

3.6. Компактная модификация генетического алгоритма

ВЫВОДЫ jqj

Глава 4. Оценка требований к точности НК и СУ БЛА Ю

4.1. Способ оценки рациональных требований к точностным характеристикам ИСУ Ю

4.2. Способы оценки и прогнозирования погрешностей измерительных систем JQP

Выводы

Глава 5. Экспериментальные исследования

5.1. Результаты моделирования алгоритмов самоорганизации

5.2. Результаты моделирования генетического алгоритма

5.3. Анализ результатов моделирования 134 Выводы j^ß

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Шолохов, Денис Олегович

Общие выводы и заключение

• Представлены различные способы классификации БЛА и выделены типы БЛА, которые являются предметом исследования. В работе рассматриваются вопросы анализа и повышения точности возвращающихся в атмосферу БЛА одноразового действия, а также атмосферные БЛА многоразового действия.

• Выделен наиболее перспективный тип СУ интеллектуализированные СУ или СУ с интеллектуальными компонентами, которые целесообразно применять для управления перспективными БР и атмосферными БЛА. Выбраны структурные схемы СУ БЛА, которые подлежат дальнейшей разработке.

• На основе анализа существующих навигационных систем и комплексов разработан каскадный метод обработки информации в навигационном комплексе перспективного БЛА.

• Каскадный метод комплексирования предполагает двухэтапную селекцию измерительной информации. Первый этап предполагает определение структуры комплекса на основе анализа трендов моделей погрешностей навигационных систем. Второй этап - прецизионное определение структуры комплекса на основе анализа нелинейных моделей ошибок навигационных систем.

• На основе анализа наиболее популярных методов построения моделей для построения прогнозирующих моделей навигационного комплекса и СУ БЛА выделены самые перспективные - алгоритм самоорганизации и генетический алгоритм.

• Для получения компактных прогнозирующих моделей в алгоритме самоорганизации в ансамбль критериев селекции включены критерии простоты модели, представляющие собой предпочтение более компактной модели при близких значениях ансамбля критериев селекции, а также критерий выделения трендов, позволяющий выделять треды различного уровня подробности.

• В генетическом алгоритме для упрощения процедуры построения модели использован ограниченный базис генов и мейоз - способ сокращения числа хромосом при делении.

• Разработан способ априорной оценки точности измерительных систем БЛА. На основе предложенного способа осуществляется вычисление точности поражения цели, а также решена обратная задача определение конфигурации навигационного комплекса, обеспечивающего заданную точность. Разработан способ оценки точности поражения цели с помощью анализа прогноза ошибок ИНС.

• Повышение точности поражения цели в процессе движения БЛА предложено осуществлять с помощью калибровки ИНС в полете и изменения сценария полета в интеллектуализированной СУ БЛА на основе периодического анализа прогноза ошибок навигационных систем БЛА.

• Результаты математического моделирования продемонстрировали работоспособность разработанных алгоритмов, которые являются составляющими алгоритмического обеспечения интеллектуализированных СУ БЛА.

• Таким образом, на основе исследования особенностей функционирования измерительных систем и комплексов БЛА, разработаны модифицированные алгоритм самоорганизации и генетический алгоритм, а также каскадный метод комплексирования измерительных систем, позволяющие повысить точность определения параметров БЛА, представлены способы априорной и динамической оценки точности измерительного комплекса БЛА, которые использованы для выбора рациональной структуры комплекса и определения возможности поражения цели.

• Разработанные алгоритмические способы позволяют повысить эффективность перспективных СУ БЛА и обеспечить выполнение поставленных задач.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шолохов, Денис Олегович, 2012 год

1. Автономные информационные и управляющие системы: В 4 т. /Ю.М.Астапов и др.; Под ред. А.Б.Борзова. М.: ООО НИЦ «Инженер», ООО «Онико-М», 2011. - Т. 1. - 468 с.

2. Агеев В.М., Павлова Н.В. Приборные комплексы летательных аппаратов и их проектирование. М.: Машиностроение, 1990. - 375 с.

3. Анохин П.К. Биология и нейрофизиология условного рефлекса. М.: Медицина, 1968.-280 с.

4. Бокс Дж., Дженкинс Г. Анализ временных рядов. Прогноз и управление. -М.: Мир, 1974. Вып. 1. - 286 е.; Вып. 2.-197 с.

5. Вайс Ю.Л., Шолохов Д.О,, Фам Суан Фанг. Использование гибридных нейросетей для коррекции навигационного комплекса // XXX академические чтения по космонавтике. Москва, 2006. - С.378 - 379.

6. Вайс Ю.Л., Шолохов Д.О. Модифицированный генетический алгоритм системы управления КЛА // XXXIII академические чтения по космонавтике. Москва, 2009. - С.458 - 459.

7. Головченко В.Б., Носков С.И. Комбинирование прогнозов с учётом экспертной информации // Автоматика и телемеханика. 1992. - № 11. - С.109-1177.

8. Емельянов В.В. Теория и практика эволюционного моделирования. -М: Физматлит, 2003. 264 с.

9. Жаков A.M. Управление баллистическими ракетами и космическими объектами. М.: Военное издательство министерства обороны СССР, 1974.- 192 с.

10. Захаров В.Н. Интеллектуальные системы управления: основные понятия и определения // Известия РАН. Теория и системы управления. 1997. - №3. - С.138-145.

11. Ивахненко А.Г., Мюллер Й.Я. Самоорганизация прогнозирующих моделей. Киев: Техника, 1985. - 329 с.

12. Кендэлл М.Дж., Стьюарт А. Многомерный статистический анализ и временные ряды. М.: Наука, 1976. - 736 с.

13. Ким Дже Су, Шолохов Д.О. Разработка структуры и алгоритма прогноза псевдоинтеллектуальной системы управления БЛА //Интеллектуальные системы: Труды восьмого международного симпозиума. Москва,2008. - С.335.

14. Латухин А.Н. Боевые управляемые ракеты. М.: Воениздат, 1968. -316 с.

15. Лебедев A.A., Чернобровкин Л.С. Динамика полета. М.: Машиностроение, 1973.-215 с.

16. Локк A.C. Управление снарядами. М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1957. - 429 с.

17. Лукашин Ю.П. Адаптивные методы краткосрочно прогнозирования. -М.: Статистика. 1979. - 186 с.

18. Лукьянова Н.В., Шолохов Д.О., Ким Дже Су. Некоторые особенности принятия решений в интеллектуальных системах // Интеллектуальные системы: Труды шестого международного симпозиума. -Москва,2004. С.271-272.

19. Лукьянова Н.В., Шолохов Д.О. Один способ синтеза блока цели интеллектуальной системы летательного аппарата //Интеллектуальные системы: Труды седьмого международного симпозиума. Москва,2006. - С.227 - 228.

20. Макарова И. М., Лохина В. М. Интеллектуальные системы автоматического управления. М.: Физматлит, 2001. - 225 с.

21. Неусыпин К.А. Современные системы и методы наведения, навигации управления летательными аппаратами. М.: Изд. МГОУ, 2009. - 500 с.

22. Неусыпин К.А., Логинова И.В. Вопросы теории и реализации интеллектуальных систем. М.: Сигналь МПУ, 1999. - С.220.

23. Неусыпин К.А., Пролетарский A.B., Цибизова Т.Ю. Системы управления летательными аппаратами и алгоритмы обработки информации. М.: Изд. МГОУ, 2006. - С.235.

24. Неусыпин К.А., Шолохов Д.О., Ким Дже Су. Псевдоинтеллектуальная система управления КЛА на атмосферном участке полета //Космонавтика. Радиоэлектроника. Геоинформатика: Материалы 4-й международной научно-технической конференции. Рязань, 2003. -С.107.

25. Неусыпин К.А., Федорова В.А., Шолохов Д.О. Разработка алгоритмов прогноза для информационной системы электроснабжения железной дороги // Автоматизация и современные технологии. 2011. - №7. -С.10-13.

26. Неусыпин К.А., Шолохов Д.О. Некоторые алгоритмические методы компенсации погрешностей систем навигации // Авиация и космонавтика 2010: Тезисы докладов 9-й Международной конференции. - Москва, 2010. - С.245-246.

27. Осовский С. Нейронные сети для обработки информации / Пер. с польского И.Д.Рудницкого. М.: Финансы и статистика, 2004. -С.344.

28. Задача коррекции в инерциальной навигации / H.A. Парусников и др. М.: МГУ, 1982.- 185 с.

29. Пролетарский A.B. Концепция системного синтеза динамических объектов // Автоматизация и современные технологии. Москва, 2007.-№8.-С. 19-24.

30. Пролетарский A.B. Интеллектуализированная система управления перспективных ракет космического назначения // Автоматизация и современные технологии. -2011.-№5.-С. 15-18.

31. Пролетарский A.B. Распределенная интеллектуализированная система управления средств выведения на основе концепции системного синтеза // Труды Восьмого международного симпозиума / Под ред. К.А. Пупкова. Москва, 2008. - С. 327-329.

32. Пупков К.А., Коньков В.Г. Интеллектуальные системы. Москва, 2003.- С.348.

33. Пупков К.А., Неусыпин К.А., Кэ Фан. Интеллектуализация измерительного комплекса летательного аппарата // Изв. Вузов. Приборостроение. 2004. - № 8. - С. 18-23.

34. Пупков К.А., Неусыпин К.А., Кэ Фан. Интеллектуальная система управления динамическим объектом // Авиакосмическая техника и технология. 2004. - № 1. - С.35-39.

35. Пупков К.А., Фалдин Н.В., Егупов Н.Д. Методы синтеза оптимальных систем автоматического управления. Москва, 2002. - 642 с.

36. Пупков К.А., Неусыпин К.А., Пролетарский A.B. Исследование факторов влияния на характеристики движения аэродинамических ДА // Интеллектуальные системы: Труды 4 Международного симпозиума. Москва, 2000. - С.172-173.

37. Синтез ансамбля критериев селекции компактного алгоритма самоорганизации для коррекции бесплатформенных навигационных систем / Д.О. Шолохов и др. // Труды ФГУП «НПЦ АП». — 2011. — №3. С.49-56.

38. Четыркин Е.М. Статистические методы прогнозирования. М.: Статистика, 1975. - 352 с.

39. Шолохов Д.О. Алгоритм построения прогнозирующих моделей интенсивно маневрирующего объекта // XXIX академические чтения по космонавтике. Москва, 2005. - С.388 - 389.

40. Шолохов Д.О. Один из способов реализации акцептора действия интеллектуальной системы управления летательным аппаратом //Авиация и космонавтика 2009: Тезисы 8-й Международной конференции. - Москва, 2009. - С.8.

41. Шолохов Д.О. Синтез акцептора действия системы управления летательным аппаратом // Высокие технологии, фундаментальные исследования, образование. Санкт-Петербург, 2009. - Том 2. -С.235-236.

42. Шолохов Д.О. Один из методов построения моделей для алгоритмов оценивания системы управления беспилотным летательным аппаратом // Инженерные системы 2010: Тезисы докладов международной научно-практической конференции. - Москва, 2010. -С.125-126.

43. Шолохов Д.О., Худорожков П.А. Методы построения моделей для алгоритмов оценивания и прогнозирования системы управления БЛА // Интеллектуальные системы: Труды девятого международного симпозиума. Москва, 2010. - С.392-393.

44. Alliot J.M., Bosc J.F. An experimental study of ATM capacity // Proc. 1-st U.S.A. Europe Air traffic management R&D Seminar. - Saclay, 1997. -P.36.

45. Intelligent control systems: Theory and application / Eds.M.M.Gupta, N.K.Sinha. New York: IEEE Press, 1996. - P.34-41.

46. Handelman D.A., Stengel R.F. An architecture for real-time rule-based //Proc. American control conference. Minneapolis, 1987. - P. 1636-1642.

47. Koza J. R. Genetic Programming On the Programming of Computers by Means of Natural Selection. Cambridge (Massachusetts) - London (MA): MIT Press, 1972-819 p.

48. Neusipin K.A., Sholohov D.O. Modification of Neural Network by the Self-Organization Method // International Siberian Conference on Control and Communications. SIBCON-2009. Proceedings. Tomsk, 2009. -P.121-123.

49. Rauch H.E., Schaecter D.B. Neural networks for control, identification, and diagnosis // Proc. World space congress. Washington (D.C.), 1992. -P.712-719.

50. Интеллектуальное управление динамическими системами / С.Н. Васильев и др. М.: Физматлит, 2000. - 346 с.

51. Управление ракетами с использованием теории дифференциальной геометрии / Д.О. Шолохов и др. // Труды ФГУП «НПЦ АП». 2011. - №3. - С.56-67.гГ(,

52. И '-ЛОІ:І:*із. у:;, іііхглсікмуЦ > ■. ': Трефом (495І 334-3^--К;. ) ХЧ-У-Ж

53. Пуісг-^і: М^жка. і ілЗо. -і і-'^І-і. ІЛНЛД-ІГІ;ІІІ: НІІЬ Дпрсар.ні.Аї^/^ґ .1. На

54. УТВЕРЖДАЮ Первый заместитель генерального конструктора ФГУП «НПЦАП»об использовании результатов диссертационной работы Шолохова Д.О. «Разработка методов комплексирования и оценивания измерительных систембеспилотного летательного аппарата».

55. И.Е. Виноградов Д.А. Корнеев

56. Ученый секретарь НТС ФГУП «НПЦАП» . , / д.т.н, доцент ъ '\-7 >

57. Начальник тематического отдела к.т.н.

58. Начальник тематической лаборатории .—