Record Details

OPTIMAL AIRCRAFT CONTROL SYNTHESIS BASED ON THE EQUATIONS OF NON-LINEAR DYNAMICS

Civil Aviation High TECHNOLOGIES

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title OPTIMAL AIRCRAFT CONTROL SYNTHESIS BASED ON THE EQUATIONS OF NON-LINEAR DYNAMICS
СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ВОЗДУШНЫМ СУДНОМ НА ОСНОВЕ УРАВНЕНИЙ НЕЛИНЕЙНОЙ ДИНАМИКИ
 
Creator Viktor Dil F.
Viktor Sizykh N.
Виктор Диль Фридрихович; Иркутский филиал МГТУ ГА
Виктор Сизых Николаевич; Иркутский государственный университет путей сообщения
 
Subject автоматическое управление; пространственное движение; уравнения нелинейной динамики; automatic control; spatial movement; equations of non-linear dynamics
 
Description The article considers the technique of the synthesis of non-linear aircraft control systems by flight optimization us- ing inverse dynamics problems. To synthesize control algorithms a non-linear model of aircraft flight and trajectory movement is used. The authors define method stages of flying level synthesis which include: selection of aircraft reference movements in accordance with three degrees of freedom, structuring the control algorithms and their parameters, defining the proximity of current and reference movements by means of a quadratic functional and further extremum-minimum movement organization by the gradient method. Through the optimized parameters of flying level the direct dynamics problem of trajectory level control of the aircraft spatial movement is solved. The basis for calculating the aircraft trajecto- ry parameters is a non-linear model of the trajectory movement for which flying level output parameters serve as input data. The trajectory level output parameters are defined by numerical integration of input signals considering aircraft dynamic blow coefficients. The structure diagram of aircraft spatial movement control organization is developed. The flight contour functioning is examined using numerical modeling in MathCad and Paskal programs. Reference parameters were deter- mined by Paskal simulation modeling according to the reaction of a non-linear aircraft model to the “bounces” of aerody- namical flight controls. It is shown that the spatial control problem is optimal in terms of input control realization. Besides, in comparison with [9] it is possible to state that due to energy reversibility of rotational and progressive movements only the content of direct and inversed problems of dynamics changes.
В статье рассматривается методика синтеза нелинейных систем управления воздушным судном (ВС) на ос- нове оптимизации пилотажного контура по методу обратных задач динамики. Для синтеза алгоритмов управления применяется нелинейная математическая модель движения ВС на пилотажном и траекторном уровнях. Определены этапы методики синтеза на пилотажном уровне, включающие: назначение эталонных движений ВС по трем степе- ням свободы, выбор структуры алгоритмов управления и их параметров, определение степени близости текущего и эталонного движений с помощью квадратичного функционала с последующей организацией движения к экстрему- му-минимуму градиентным методом. Через оптимизируемые параметры пилотажного уровня решается прямая за- дача динамики для траекторного уровня управления пространственным движением ВС. Основой для выполнения расчета траекторных параметров ВС является нелинейная математическая модель траекторного движения, входом для которого служат выходные параметры пилотажного уровня. При этом выходные параметры траекторного уров- ня определяются путем численного интегрирования входных сигналов с учетом динамических обдувочных коэффи- циентов ВС. Разработана структурная схема организации контуров управления пространственным движением ВС. Выполнено исследование функционирования пилотажного контура путем численного моделирования с использова- нием программ MathCad и Паскаль. Параметры эталонной модели определялись путем имитационного моделиро- вания на языке Паскаль по реакции нелинейной модели ВС на ступенчатые отклонения аэродинамических рулей. Показано, что задача управления пространственным движением оптимальна в смысле реализации управляющего воздействия. Кроме того, в сравнении с [9] можно утверждать, что из-за обратимости преобразований энергий вра- щательного и поступательного движений изменяется только содержание прямых и обратных задач динамики.
 
Publisher Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)
 
Date 2017-06-30
 
Type info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
—
—
 
Format application/pdf
 
Identifier http://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1089
 
Source Civil Aviation High TECHNOLOGIES; Том 20, № 3 (2017); 139-148
Научный вестник МГТУ ГА; Том 20, № 3 (2017); 139-148
2542-0119
2079-0619
 
Language rus
 
Relation http://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1089/964
Крутько П.Д. Обратные задачи динамики управляемых систем. Нелинейные модели. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. 328 с
Крутько П.Д. Обратные задачи динамики в теории автоматического управления. М.: Машиностроение. 2004. 576 с
Ефремов А.В. Динамика полета / А.В. Ефремов [и др.]; под ред. Г.С. Бюшгенса. М.: Машиностроение, 2011. 776 с
Бюшгенс Г.C., Cтуднев Р.В. Динамика продольного и бокового движения. М.: Ма- шиностроение, 1979. 350 c
Красовский А.А. Системы автоматического управления полетом и их аналитическое конструирование. М.: Наука, 1973. 240 с
Красовский А.А. Динамика непрерывных самонастраивающихся систем. М.: Физма- тгиз, 1963. 467 с
Воробьев В.Г., Кузнецов C.В. Автоматическое управление полетом самолетов. М.: Транспорт, 1995. 448 c
Буков В.Н., Cизых В.Н. Метод и алгоритмы решения сингулярно-вырожденных задач аналитического конструирования регуляторов // Изв. АН. Теория и системы управления. 2001. № 5. С. 43-61
Диль В.Ф., Cизых В.Н. Методика синтеза нелинейной системы управления воздушным судном на траекторном и пилотажном уровнях // Международный научноисследовательский журнал. 2016. № 5 (47). Часть 3. С. 87-91. DOI: 10.18454/IRJ.2016.47.267
Пятницкий Е.C. Синтез иерархических систем управления механическими и электромеханическими объектами на принципе декомпозиции // Автомат. и телемех. 1989. № 1. C. 87-99
Пупков К.А. Методы классической и современной теории автоматического управления. Том.3 Синтез регуляторов систем автоматического управления / К.А. Пупков [и др.] / под ред. К.А. Пупкова и Н.Д. Егупова. М.: Изд-во МГТУ им. М.Э. Баумана, 2004. 616 с
 
Rights Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).