ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ БЕЗОПАСНОСТИ ЗАХОДА НА ПОСАДКУ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ С УЧЕТОМ ОТКАЗОВ БОРТОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ДРУГИХ НЕГАТИВНЫХ ФАКТОРОВ
Аннотация
Целью исследования является повышение безопасности полета воздушных судов на этапе захода на посадку. Для автоматизации принятия решения о продолжении посадки предложена адаптивная экспертная система нечеткой логики. Система позволяет опре-делять коэффициент уверенности обеспечения требуемой безопасности посадки при одновременном учете множества негативных факторов различной физической природы. В ка-честве таких факторов в работе рассмотрены: возможное сближение воздушных судов при заходе на посадку вблизи аэропорта; малый запас топлива; сложные метеоусловия в планируемом месте посадки; отказы бортового оборудования. Принято, что доминирую-щим опасным фактором является появление отказов бортового оборудования в полете, а наиболее критичным в смысле возможности их устранения является отказ рулевых приво-дов или рулевых органов. При этом под реконфигурацией понимается компенсация отказов рулевых поверхностей летательного аппарата путем изменения алгоритмов системы управления, приводящего к перераспределению управляющих сигналов с отказавших рулевых приводов на работоспособные с целью сохранения динамики летательного аппарата неиз-менной. Кроме того, при неуклонном уплотнении транспортных потоков в воздушном про-странстве аэропортов вероятно сближение двух воздушных судов, летящих на одной вы-соте, когда основное судно летит к аэродрому, а другое судно-нарушитель летит попереч-ным курсом, производя при заходе на посадку облет вокруг аэропорта для выбора другой взлетно-посадочной полосы, например, при внезапном изменении направления ветра. С учетом этих разнородных факторов необходимо дать единую оценку опасности полета и определить коэффициент уверенности в продолжении посадки или уходе на повторный круг. Учитывая значительную неопределенность в количественной оценке перечисленных факторов, задача решается методом, основанным на использовании функций принадлеж-ности и базы нечетких правил. Предложенная экспертная система является адаптивной. Используемые функции принадлежности имеют граничные интервальные точки, завися-щие от трех изменяющихся в полете параметров: скорости сближения с другими воздуш-ными судами; оставшегося времени до посадки; метеоусловий в намеченном месте посад-ки. На выходе экспертной системы сформируется сигнал в виде убывающей оценки коэф-фициента уверенности в продолжении посадки, при достижении которым заданного поро-га должно быть принято решение об экстренной аварийной посадке на запасной аэродром.
Литература
2. Makarov I.M., Lebedev G.N., Lokhin V.M. i dr. Razvitie tekhnologii ekspertnykh sistem dlya upravleniya intellektual'nymi robotami [The development of the technology of expert systems for the control of intelligent robots], Izvestiya RAN. Tekhnicheskaya. Kibernetika [Izvestiya RAS. Technical. Cybernetics], 1994, No. 6, pp. 161-176.
3. Merino L., Martínez-de Dios J.R., Ollero A. Cooperative Unmanned Aerial Systems for Fire Detection, Monitoring, and Extinguishing, In: Valavanis K.P., Vachtsevanos G.J. Handbook of Unmanned Aerial Vehicles. Springer Netherlands, 2014, pp. 2693-2722.
4. Anisimov D.N., Novikov V.N., Safina E.A., Sitnikov K.Yu. Issledovanie vliyaniya vybora logicheskogo bazisa na kharakteristiki nechetkogo regulyatora [Investigation of the influ-ence of the choice of a logical basis on the characteristics of a fuzzy controller], Mekhatronika, avtomatizatsiya, upravlenie [Mechatronics, automation, management], 2013, No. 8 (149), pp. 12-17.
5. Kothari M., Postlethwaite I. A probabilistically robust path planning algorithm for UAVs using rap-idly-exploring random trees, Journal of Intelligent & Robotic Systems, 2013, Vol. 71 (2), pp. 231-253.
6. Anisimov D.N., May Tkhe An'. Dvukhurovnevaya nechetkaya sistema upravleniya dinamicheskimi ob"ektami [Two-level fuzzy control system for dynamic objects], Vestnik MEI [Bulletin MPEI], 2017, No. 4, ppp. 101-109.
7. Binetti P., Ariyur KB., Krstic M., Bernelli F. Formation flight optimization using extremum seek-ing feedback, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2003, Vol. 26 (1), pp. 132-142.
8. Zadeh L.A. Fuzzy Sets, Information and Control, 1965, No. 8, pp. 338-353.
9. Sel'vesyuk N.I., Kananadze S.S., Lebedev G.N., Moskalev A.P. Zadacha avtomaticheskogo kontrolya bezopasnosti vzleta pri razbege bespilotnykh i pilotiruemykh letatel'nykh apparatov [The problem of automatic control of take-off safety during take-off of unmanned and manned aircraft], Informatika i sistemy upravleniya [Computer science and management systems], 2018, No. 4 (58), pp. 52-59.
10. Eremin A.I., Sel'vesyuk N.I. Utochnennaya otsenka koeffitsienta opasnosti posadki pri snizhenii po glissade s uchetom deystviya vertikal'nogo vetra [Updated assessment of the land-ing hazard coefficient when descending a glide path with the vertical wind action taken into account], Tr. MAI [Proceedings of the MAI], 2018, No. 100.
11. Savchenko A.Yu., Lopatkin D.V., Vasil'chenko A.S., Sel'vesyuk N.I. Matematicheskaya model' dinamiki gruppovogo poleta raznotipnykh vozdushnykh sudov s uchetom vneshnikh i parametricheskikh vozmushcheniy [Mathematical model of the dynamics of group flight of different types of aircraft taking into account external and parametric perturbations], Aktual'nye voprosy issledovaniy v avionike: teoriya, obsluzhivanie, razrabotki: Sb. nauch. st. po materialam dokl. Mezhdunarodnoy NPK «A IATOR» (15-16 fevralya 2018 g.) [Current issues of research in avionics: theory, maintenance, development: Collection of scientific arti-cles based on reports of the V International NPC "AVIATOR" (February 15-16, 2018)]. Voro-nezh: VUNTS VVS «VVA», 2018, pp. 274-277.
12. Sel'vesyuk N.I., Eremin A.I., Lebedev G.N. Kriteriy prognoziruemoy bezopasnosti poleta samoleta na etape posadki [Criterion for the predicted safety of aircraft flight at the landing stage], Aktual'nye voprosy issledovaniy v avionike: teoriya, obsluzhivanie, razrabotki: Sb. nauch. st. po materialam dokl. Mezhdunarodnoy NPK «A IATOR» (15-16 fevralya 2018 g.) [Current issues of research in avionics: theory, maintenance, development: Collection of scien-tific articles based on reports of the V international scientific research center "AVIATOR" (February 15-16, 2018)]. Voronezh: VUNTS VVS «VVA», 2018, pp. 281-287.
13. Mikhaylin D.A. Ekspertnaya otsenka opasnosti poleta gruppy vozdushnykh sudov pri ikh sblizhenii s pomoshch'yu programmy – dispetchera // Nauchnyy vestnik MGTU GA. – 2017. –T. 20, № 5. – S. 116-130.
14. Zybin E.Yu., Kos'yanchuk V.V., Kul'chak A.M. Analiticheskoe reshenie zadachi optimal'noy rekonfiguratsii sistemy upravleniya letatel'nogo apparata pri otkaze neskol'kikh organov upravleniya [Analytical solution of the problem of optimal reconfiguration of the aircraft con-trol system in case of failure of several controls,] Mekhatronika, avtomatizatsiya, upravlenie [Mechatronics, automation, management], 2014, No. 7, pp. 59-66.
15. Kul'chak A.M., Kos'yanchuk V.V., Zybin E.Yu. Rekonfiguratsiya kompleksnoy sistemy upravleniya vozdushnogo sudna pri otkazakh privodov s uchetom ogranicheniy na upravlenie [Reconfiguration of the integrated aircraft control system in case of drive failures, taking into account control restrictions], Nauchnyy vestnik MGTU GA [Scientific Bulletin of MSTU GA], 2018, Vol. 21, No. 6, pp. 65-78.
16. Kosyanchuk V.V., Selvesyuk N.I., Kulchak A.M. Aircraft control law reconfiguration, Aviation, 2015, Vol. 19, No. 1, pp. 14-18.
17. Zybin E.Yu., Kosyanchuk V.V. Possibility of aircraft fail-safety increasing using a unified ap-proach to the identification and reconfiguration, Proceedings of the European Conference for AeroSpace Sciences (EUCASS 2015). – Krakow, Poland, 2015. (CD-ROM).
18. Zybin E.Yu., Kos'yanchuk V.V., Sel'vesyuk N.I., Kul'chak A.M., Sapozhnikov A.V. Robastnaya k izmeneniyu rezhima poleta rekonfiguratsiya upravleniya vozdushnym sudnom pri otkazakh privodov [Robust flight mode change reconfiguration of aircraft control in case of drive fail-ures], Nauchnye chteniya po aviatsii, posvyashchennye pamyati N.E. Zhukovskogo [Scientific readings on aviation dedicated to the memory of N.E. Zhukovsky], 2014, No. 2, pp. 331-336.
19. Kul'chak A.M., Kos'yanchuk V.V., Zybin E.Yu. Reshenie zadachi optimal'noy rekonfiguratsii sistemy upravleniya letatel'nogo apparata pri otkaze neskol'kikh organov upravleniya [Solving the problem of optimal reconfiguration of the aircraft control system in case of failure of sev-eral control bodies], IV Yubileynaya Vserossiyskaya nauchno-tekhnicheskaya konferentsiya «Aviatsionnye sistemy v XXI veke», posvyashchennaya 70-letiyu so dnya sozdaniya FGUP «GosNIIAS»: Cb. dokladov, 26–27 maya 2016 g. [V anniversary all-Russian scientific and technical conference "Aviation systems in the XXI century", dedicated to the 70th anniversary of the creation of the Federal state unitary enterprise "GosNIIAS": Collection of reports, may 26-27, 2016-Moscow, 2017]. Moscow, 2017, pp. 46-54.
20. Kos'yanchuk V.V., Zybin E.Yu. Rekonfiguratsiya sistem upravleniya poletom letatel'nykh apparatov v usloviyakh strukturnoy i parametricheskoy neopredelennosti [Reconfiguration of flight control systems of aircraft in conditions of structural and parametric uncertainty], XII Mul'tikonferentsiya po problemam upravleniya MKPU-2019: Mater. XII mul'tikonferentsii, 23–28 sentyabrya 2019 g., s. Divnomorskoe, Gelendzhik, Rossiya [XII multi-Conference on icpu management problems-2019: Mater. XII multi-conference, September 23-28, 2019, Divnomorskoe village, Gelendzhik, Russia], in 4 vol., responsible ed. I.A. Kalyaev . Rostov-on-Don – Taganrog: Izd-vo YuFU. Vol. 3. Upravlenie v raspredelennykh i setevykh sistemakh» (URCS-2019), 2019 [Management in distributed and network systems" (URSS-2019), 2019], pp. 18-21.