Методика синтеза оптимальной по времени траектории полета беспилотного воздушного судна
https://doi.org/10.51955/2312-1327_2024_2_134
Аннотация
В статье рассмотрены методика синтеза оптимальной траектории полета БВС и алгоритм системы управления полётом. Система и алгоритм разработаны для четырёхмерных (4D) операций на основе траекторий (TBO) в контексте концепций CNS/ATM и PBN, что позволит повысить операционную эффективность процессов навигации и пилотирования БВС. В работе представлена математическая модель объекта управления и алгоритмы формирования оптимальной по времени траектории полета. Также представлена оценка предложенной методики путем верификации и валидации программного обеспечения системы с помощью имитационного моделирования. Полученные результаты демонстрируют функциональные возможности системы управления по созданию оптимальных по времени профилей траекторий, удовлетворяющих эксплуатационным требованиям.
При поддержке: Работа выполнена при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (грант Т23-029).
Об авторах
О. Н. Скрыпник
Белорусская государственная академия авиации
Беларусь
Беларусь
Олег Николаевич Скрыпник, доктор технических наук, профессор
ул. Уборевича, 77, Минск, 220096
Е. В. Куриленко
Белорусская государственная академия авиации
Беларусь
Беларусь
Екатерина Викторовна Куриленко, аспирант
ул. Уборевича, 77, Минск, 220096
Список литературы
1. Белинская Ю. С. Метод накрытий для терминального управления с учетом ограничений // Дифференциальные уравнения / Ю. С. Белинская, В. Н. Четвериков. 2014. Т. 50, № 12. С. 1629. DOI 10.1134/S0374064114120073. EDN TAJWXB.
2. Канатников А. Н. Задача терминального управления движением летательного аппарата. Нелинейная динамика и управление. / А. Н. Канатников, Е. А. Шмагина. М.: Физматлит, 2010. С. 79-94.
3. Касаткина Т. С. Преобразование аффинных систем к каноническому виду с использованием замен независимой переменной // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2013. № 7. С. 285-298. EDN RMYEDJ.
4. Краснощёченко В. И. Нелинейные системы: геометрические методы анализа и синтеза / В. И. Краснощёченко, А. П. Крищенко. М.: Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, 2005. 520 с. EDN QJOUIR.
5. Крищенко А. П. Орбитальная линеаризация аффинных систем // Доклады Академии наук, 2013. Т. 453. № 6. С.620-623. DOI 10.7868/S0869565213360280. EDN RPASWR.
6. Крылов И. А. Решение задач оптимального управления методом локальных вариаций / И. А. Крылов, Ф. Л. Черноусько // Журнал вычислительной математики и математической физики. 1966. Т. 6, № 2. С. 203-217. EDN VTAXHJ.
7. Кузнецов М. Н. Терминальное управление аэробаллистическим высокоскоростным ЛА: специальность 05.13.01 «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Кузнецов Максим Николаевич. Москва, 2013. 145 с. EDN SUZNCB.
8. Моисеев В. С. Прикладная теория управления беспилотными летательными аппаратами: монография. Казань: ГБУ Республиканский центр мониторинга качества образования. Серия «Современная прикладная математика и информатика», 2023. 768 с.
9. Расчет и анализ движения летательных аппаратов: Инженерный справочник. / С. А. Горбатенко, Э. М. Макашов, Ю. Ф. Полушкин, Л. В. Шефтель. М.: Машиностроение, 1971. 352 с.
10. Фетисов Д. А. Решение терминальных задач для многомерных аффинных систем на основе преобразования к квазиканоническому виду // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Естественные науки. 2014. № 5(56). С. 16-31. EDN STSOUP.
11. Черноусько Ф. Л. Метод локальных вариаций для численного решения вариационных задач // Журнал вычислительной математики и математической физики. 1965. Т. 5, № 4. С. 749-754. EDN VRTIIV.
12. Global TBO Concept (Version 0.11). By the ICAO Air traffic management requirements and performance panel (ATMRPP) [Электронный ресурс]. – 2019. URL: https://www.icao.int/airnavigation/tbo/PublishingImages/Pages/Why-Global-TBO-Concept/Global%20TBO%20Concept_V0.11.pdf (дата обращения 13.05.2024).
13. Hoffner K. Geometries of Single-Input Locally Accessible Control Systems / K. Hoffner, M. Guay // Proceedings of the ACC Conference. 2009. P.1480-1484.
14. Hybrid AI-based Dynamic Re-routing Method for Dense Low-Altitude Air Traffic Operations / Y. Xie, A. Gardi, R. Sabatini, A. Liang // IEEE/AIAA 41st Digital Avionics Systems Conference. DASC 2022. Portsmouth. VA. USA, 2022. pp. 1-9. doi: 10.1109/DASC55683.2022.9925777.
15. Levine J. Flat systems. Mini-Course / J. Levine, Ph. Martin, P. Rouchon // ECC' 97 European Control Conference, Brussels, 1-4 July, 1997. P. 54.
16. Li S.-J. Orbital feedback linearization for multi-input control systems / S.-J. Li, W. Respondek // International Journal of Robust and Nonlinear Control. 2015. V. 25, Is. 9. P. 1352-1378.
17. Next Generation Flight Management System for Real-Time Trajectory Based Operations / S. Ramasamy, R. Sabatini, A. Gardi, T. Kistan // Applied Mechanics and Materials. 2014а. vol. 629. pp. 344-349.
18. Ramasamy S. Unmanned Aircraft Mission Management System for Trajectory Based Operations / S. Ramasamy, R. Sabatini, A. Gardi // Fourth Australasian Unmanned Systems Conference, 2014б.
19. Skrypnik O. N. Radio Navigation Systems for Airports and Airways. Berlin: Springer Aerospace Technology, 2019. 226 p.
Рецензия
Для цитирования:
Скрыпник О.Н., Куриленко Е.В. Методика синтеза оптимальной по времени траектории полета беспилотного воздушного судна. Crede Experto: транспорт, общество, образование, язык. 2024;(2):134-149. https://doi.org/10.51955/2312-1327_2024_2_134
For citation:
Skrypnik O.N., Kurylenko E.V. The time-optimal synthesis technique flight paths of an unmanned aircraft. Crede Experto: transport, society, education, language. 2024;(2):134-149. (In Russ.) https://doi.org/10.51955/2312-1327_2024_2_134
Просмотров:
6
JATS XML
Послать статью по эл. почте 