Найти

Результаты поиска

• НЕПРЕРЫВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ НЕЛИНЕЙНЫМИ НЕАФФИННЫМИ ОБЪЕКТАМИ

  А.Р. Гайдук , В.Х. Пшихопов, М. Ю. Медведев , В.Г. Гисцов

  2024-04-15

  Аннотация ▼

  Предложен метод построения непрерывного управления неаффинными по управлению
  объектами с дифференцируемыми нелинейностями и измеряемым вектором переменных со-
  стояния. Предложенный метод базируется на использовании квазилинейных моделей нелиней-
  ных объектов, которые создаются на основе их уравнений в форме Коши с сохранением точно-
  сти описания. В работе показано, что управление по состоянию и воздействиям существует,
  если нелинейный объект является вполне управляемым по состоянию и удовлетворяет крите-
  рию управляемости выходом. Для определения управления необходимо по квазилинейной модели
  объекта найти ряд полиномов и решить полиномиальное и нелинейное алгебраическое уравне-
  ния. Метод является аналитическим и позволяет обеспечить некоторые первичные показатели
  качества. Область притяжения положения равновесия замкнутой системы определяется об-
  ластью пространства состояний, в которой выполняется условие управляемости квазилиней-
  ной модели объекта. В зависимости от свойств нелинейностей объекта, управление определя-
  ется либо как функция переменных состояния и отклонения, либо является численным решени-
  ем, получаемым итерационным методом. Искомое управление найдено в непрерывной форме,
  однако оно может быть легко записано в дискретном виде для реализации вычислительным
  устройством. В данной статье приводится обзор и краткий анализ известных результатов в
  области управления неаффинными объектами, формализуется решаемая задача, формулиру-
  ются условия ее разрешимости, а также выводятся аналитические выражения для нахожде-
  ния управляющего воздействия. Приведен численный пример с результатами синтеза и модели-
  рования, который позволяет заключить, что приведённые соотношения приводят к нахожде-
  нию непрерывного управления неаффинным объектом с дифференцируемыми нелинейностями и
  измеряемым вектором состояния, при котором обеспечиваются требуемые свойства замкну-
  той системы управления. При этом найденное управление обеспечивает равенство статиче-
  ской ошибки нулю и длительность переходного процесса, не превышающая заданную величину.
  Приведенные результаты моделирования замкнутой системы управления нелинейным неаф-
  финным объектом третьего порядка подтверждают выполнение указанных свойств

• ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ СТАНЦИЙ ПОДЗАРЯДКИ ДЛЯ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ГРУППЫ БПЛА МУЛЬТИКОПТЕРНОГО ТИПА

  В.А. Костюков , М.Ю. Бутенко , В.Г. Гисцов , И. Д. Евдокимов

  2024-01-05

  Аннотация ▼

  В связи с ускоренным ростом объемов использования групп автономно функциони-
  рующих беспилотных летательных аппаратов (БпЛА) в различных средах решение пробле-
  мы оптимизации функционирования групп таких аппаратов по критерию минимума за-
  трачиваемой энергии является актуальной научной задачей. В настоящей статье развива-
  ется новый подход обеспечения энергосбережения группы беспилотных летательных ап-
  паратов (БпЛА) за счет использования распределенной системы модулей подзарядки БпЛА,
  обеспечивающих необходимую универсальность в обслуживании разных типов аппаратов.
  Предполагается, что модули подзарядки установлены на подмножестве станций обслу-
  живания, между которыми курсируют БпЛА мультикоптерного типа, выполняя миссию
  по развозу грузов. Необходимо определить такие число и непосредственно указанное под-
  множество станций обслуживания, снабженных такими модулями, которые бы достав-
  ляли оптимум некоторого функционала качества, характеризующего функционирование
  группы БпЛА. В статье предлагается в качестве такого функционала отношение числа
  БпЛА, успешно отработавших выданные им задания по развозу грузов, к числу станций с
  модулями подзарядки. Модель движения БпЛА между пунктами назначения предполагает
  учет не только крейсерского режима, но и маневрирования аппарата при взлете и посадке;
  также учитывается зависимость скорости расходования энергии от текущих кинемати-
  ческих величин аппарата. Предусмотрено падение аппарата в случае расходования им
  энергии ниже предельного порогового значения. Разработана упрощенная модель станции
  обслуживания с модулем подзарядки (МП), подразумевающим замену разряженных аккуму-
  ляторных батарей. Учтен режим ожидания БпЛА в очереди. Для исследования разрабо-
  танных алгоритмов планирования движения и выбора оптимального распределения моду-
  лей подзарядки по станциям обслуживания создано и апробировано программное обеспече-
  ние на базе среды Unity. Гибкость последнего позволяет моделировать различные алго-
  ритмы информационных взаимодействий элементов внутри группы БпЛА, группы МП,
  а также перекрестных взаимодействий между БпЛА и МП.

• СИНТЕЗ ГИБРИДНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ НЕАФФИННЫМИ ОБЪЕКТАМИ

  А.Р. Гайдук , Али Эль А. Кабалан , В. Х. Пшихопов , М. Ю. Медведев , В. Г. Гисцов

  2023-04-10

  Аннотация ▼

  В теории автоматического управления актуальной проблемой является разработка
  методов синтеза неаффинных по управлению систем. В таких системах управление воз-
  действует на вход объекта нелинейно, поэтому оно влияет на переменные состояния не
  аддитивно. Целью данной статьи является разработка метода синтеза, который обеспе-
  чивает устойчивость нулевого положения равновесия замкнутой неаффинной системы
  управления в некоторой области. Рассматриваются объекты, описываемые нелинейными
  системами дифференциальных уравнений, с одним управлением и одним выходом. Введено
  ограничение, заключающееся в дифференцируемости правых частей дифференциальных
  уравнений по всем переменным состояния. Поставлена задача синтеза управления в виде
  функции задающего воздействия, вектора переменных состояния и значений управления в
  предыдущие моменты времени. Данная задача решается с использованием квазилинейной
  модели объекта управления. Как известно, такая модель позволяет сохранить все особен-
  ности нелинейных уравнений объектов без их упрощения. В квазилинейном представлении
  матрицы и векторы являются функциями переменных состояния объекта управления.
  Управление находится с применением алгебраического полиномиально-матричного метода.
  Данный метод позволяет найти управление при выполнении условия управляемости объек-
  та в виде неравенства. В данной статье приводятся расчетные соотношения для вычис-
  ления управления в соответствии с полиномиально-матричным методом. На основе задан-
  ных коэффициентов желаемого полинома в результате решения алгебраической системы
  уравнений находятся коэффициенты управления, являющиеся функцией управления и пере-
  менных состояния. При этом выполнение условия управляемости гарантирует существо-
  вание решения указанной алгебраической системы. Найдено выражение, позволяющее вы-
  числить управление по найденным коэффициентам. В статье также найдено условие воз-
  можности обеспечения ненулевого значения выходной управляемой величины нелинейной
  гурвицевой системы в установившемся режиме. При этом условии может быть обеспече-
  но и нулевое значение статической ошибки по задающему воздействию. Далее предлагает-
  ся преобразование полученного непрерывного управления в дискретное, которое реализует-
  ся в цифровом вычислителе. В статье также приводится численный пример синтеза сис-
  темы управления неаффинным объектом второго порядка, а также результаты модели-
  рования замкнутой системы. Приведенный пример подтверждает полученные теоретиче-
  ские результаты. Таким образом, предложенный подход позволяет синтезировать устой-
  чивые гурвицевые системы управления неаффинными объектами с применением алгебраи-
  ческого полиномиально-матричного метода при достаточно малых периодах дискретиза-
  ции переменных объекта управления и малых модулях корней характеристического поли-
  нома матрицы замкнутой системы в её квазилинейной модели.

• АППАРАТНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВНОЙ СИСТЕМЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ АВТОНОМНОЙ ГРУППЫ БПЛА

  М.Ю. Медведев , В.А. Костюков , М.Ю. Бутенко , В.Г. Гисцов , И.Д. Евдокимов

  2023-02-17

  Аннотация ▼

  В связи с ускоренным ростом объемов использования групп автономно функционирующих
  беспилотных летательных аппаратов (БпЛА) в различных средах решение проблемы оптими-
  зации функционирования групп таких аппаратов по критерию минимума затрачиваемой энер-
  гии является актуальной научной задачей. В настоящей статье развивается новый подход
  обеспечения энергосбережения группы беспилотных летательных аппаратов (БпЛА) за счет
  использования станций подзарядки БпЛА, обеспечивающих необходимую универсальность в
  обслуживании разных типов аппаратов. Рассматриваются наиболее эффективные варианты
  систем приземления, точного позиционирования, выработки энергии на станции, а также
  обосновывается гибридная система обеспечения подзарядки, сочетающая контактный и бес-
  контактный способы. Приводится обобщенная схема многоэтапного взаимодействия БпЛА со
  станцией подзарядки, предусматривающая возможность повторения одного из этапов в случае
  не полного его завершения в течение определенных интервалов времени, а также учитывающая
  особенности взаимодействия между агентами по доступным им каналам связи. Поставлена и
  решена задача оптимального распределения по энергетическому критерию БпЛА группы меж-
  ду пунктами назначения (ПН), совмещенными со станциями подзарядки (СП). Учитывается
  как крейсерский режим, так и маневрирование аппарата при взлете и посадке, когда мощность
  расходования энергии возрастает. Введено понятие эффективного расстояния до пункта на-
  значения, учитывающего оценочные затраты энергии каждого БпЛА на достижение данного
  ПН с учетом его произвольного текущего положения и имеющейся очереди заданий на данный
  момент. Для исследования разработанных подходов и алгоритмов целераспределения и плани-
  рования движения БпЛА группы создано и апробировано программное обеспечение на базе сре-
  ды Unity. Гибкость последнего позволяет моделировать различные алгоритмы информацион-
  ных взаимодействий элементов внутри группы БпЛА, группы СП, а также перекрестных взаи-
  модействий между БпЛА и СП. В частности, Программное обеспечение позволяет определять
  в каждый дискретный момент степень заряда каждого БпЛА, очереди ПН для каждого БпЛА,
  его историю пополнения заряда на станциях.