УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ АНПА ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ НА МАРШРУТНОЙ ТРАЕКТОРИИ ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ ОТКАЗОВ

Аннотация

Целью исследований является возвращение автономного необитаемого подводного ап- парата на маршрутную траекторию в кратчайший срок после проведения обсервации при возникновении отказов в исполнительных устройствах, обеспечивающих движение аппарата. Необходимость решения задачи вызвана тем, что при преодолении аппаратом расстояний в несколько тысяч километров возникает отклонение его положения от маршрутной траекто- рии ввиду накопления погрешности счисления координат бортовой инерциальной навигацион- ной системой. В результате аппарат вынужден возвращаться на маршрутную траекторию, в ходе которого возможно возникновение отказа в исполнительных устройствах, обеспечи- вающих движение аппарата. Ранее в такой постановке задача не рассматривалась, а подхо- ды, используемые в аналогичных ситуациях к беспилотным летательным аппаратам, оказа- лись непригодными. Наиболее характерными причинами, отличающими подводный аппарат от беспилотника, являются: различие в причинах отклонения от маршрутной траектории (инерциальная система у аппарата и ветер у беспилотника), отсутствие навигации по сигна- лам спутниковых радионавигационных систем и невозможность контроля своего местопо- ложения при возвращении на маршрут, низкая маневренность аппарата по сравнению с бес- пилотником. Для решения задачи обеспечения движения аппарата к маршрутной траектории в случае возникновения отказа исполнительного устройства, обеспечивающего движение ап- парата, предложено взамен отказавшего устройства выбрать альтернативное из числа дуб- лирующих. Выбор дублирующего устройства определен, прежде всего, моментом, создавае- мым устройством для маневрирования аппарата по курсу. При этом показано, что ввиду ог- раничений на возможности дублирующего устройства обеспечить аппарату требуемый ма- невр по курсу, необходимо выбирать также и траекторию движения аппарата при возвраще- нии на маршрутную траекторию. Для этого были проанализированы пять возможных мето- дов возвращения, отличающихся динамикой изменения курса, протяженностью пути, про- должительностью маневрирования. С учетом плавности изменения курса для каждой траек- тории были определены наиболее подходящие исполнительные устройства, способные обеспе- чить движение аппарата по выбранной траектории. Основным критерием при выборе тра- ектории, наряду с учетом ограничений, являлась минимизация пройденного пути до маршрут- ной траектории с целью экономии энергоресурса аппарата. После выбора исполнительного устройства и траектории движения аппарата для восстановления на маршрутной траекто- рии приведена последовательность вычислений для определения параметров исполнительного устройства в каждый момент времени на всем протяжении возвращения аппарата на мар- шрутную траекторию. Результаты проведенных исследований позволили решить задачу вос- становления положения автономного необитаемого подводного аппарата на маршрутной траектории за кратчайшее время при возникновении отказа в исполнительных устройствах, обеспечивающих его движение.