Синтез алгоритмов согласованного управления пространственным движением беспилотным летательным аппаратом (стр. 7 из 11)
(2.2.20)Продолжив дифференцирование и подставив уравнения (2.2.2), (2.2.13) и (2.2.20) получим:
(2.2.21)Еще раз продифференцировав, получим:
(2.2.22)Введем в рассмотрение преобразование входных воздействий
, (2.2.23)где
- продольное, а 
- относительное управляющие воздействия.Запишем (2.2.22) в виде задачно-ориентированной модели пространственного движения
(2.2.24)Приведем уравнение (2.2.24) к виду:
(2.2.25)Локальные алгоритмы управления (регуляторы) выбирается как:
(2.2.26)Исходя из условия сходимости были выбраны коэффициенты в уравнении (2.2.26):
Было проведено моделирование ЛА в среде Vissimна 3 траекториях:
1. движение по прямой со скоростью 30 м/с;
2. набор высоты с 1000м до 1200м за 30с на скорости 50 м/с;
3. мертвая петля радиусом 500м и начальной скоростью 50 м/с.
Моделирование проводилось при скорости ветра (1;1;5) м/с
2.2.2 Управление ориентацией ЛА
Аналогично предыдущему разделу рассмотрим поведение ЛА, описываемое уравнением (2.2.3), относительно кривой (2.2.15). Уравнения кривой вводят связи между координатами w, а ортогональные отклонения от
(2.2.27)характеризуют нарушения условий (2.2.15). Задача устранения отклонения
и стабилизации установившегося решения 
за счет соответствующих воздействий M составляют основной предмет задачи управления ориентаций ЛА. Дополнительные требования, касающиеся режима движения вдоль кривой (продольной динамики), устанавливаются в виде задачи поддержания продольной скорости 
на постоянном уровне 
(2.2.28)Процедура синтеза управления траекторным движением ЛА заключается в выводе задачно-ориентированной модели движения ЛА, преобразование управляющих воздействий и синтез локальных регуляторов, соответствующих основной задаче управления.
Дифференцируя по времени уравнения (2.2.16) и (2.2.17), выводим скоростные соотношения:
(2.2.29)Продолжив дифференцирование и подставив уравнения (2.2.3), (2.2.5), (2.2.7), (2.2.9) и (2.2.29), получим:
(2.2.30)Еще раз продифференцировав, получим:
(2.2.31)Введем в рассмотрение преобразование входных воздействий
, (2.2.32)где
- продольное, а 
- относительное управляющие воздействия.Запишем (2.2.31) в виде задачно-ориентированной модели пространственного движения
(2.2.33)Приведем уравнение (2.2.33) к виду:
(2.2.34)Локальные алгоритмы управления (регуляторы) выбирается как:
(2.2.35)Исходя из условия сходимости были выбраны коэффициенты в уравнении (2.2.35):
Было проведено моделирование ЛА в среде Vissimна 2 траекториях:
1. движение по прямой со скоростью 30 м/с;
2. набор высоты с 1000м до 1200м за 30с на скорости 50 м/с;
Моделирование проводилось при скорости ветра (1;1;5) м/с
2.3 Синтез управления на пилотажном уровне
Предполагается, что в пилотажный комплекс из более высокого уровня иерархии управления поступает командный сигнал. Например командным сигналом могут быть силы действующие на ЛА и угловые моменты его движения
Задачей управления на пилотажном уровне является формирование управляющих сигналов для рулевых органов ЛА, обеспечивающих достижение и выдерживание заданных сил и моментов. Критерии оптимизации управляющих сигналов пилотажного комплекса формируются в отклонениях действительного состояния ЛА от заданного (эталонного). Пилотажный комплекс, построенный по изложенным выше принципам, обеспечивает оптимальное, в смысле этого критерия, слежение управляемым ЛА за заданным состоянием или состоянием эталонной модели.
Рассмотрим задачу, в которой используемые рулевые органы характеризуются непрерывным во времени изменением положения. В число таких рулевых органов, как правило, входит большинство аэродинамических рулей.
С траекторного уровня приходят 6 переменных (3 силы и 3 угловых момента), которые необходимо отследить с помощью 5 управляющих воздействий
, 
, 
, 
, 
. Чтобы получить 6 управляющее воздействие, будем управлять левым и правым элероном независимо, т.е.: 
. (2.3.1)2.3.1 Настройка регулятора .
Запишем уравнение (1.2.2) в проекции на ось ОХ в виде
. (2.3.2)Для построения алгоритма управления необходимо найти оценки функций
и 
. Так как модель беспилотного летательного аппарата нам полностью известна, то при дифференцировании функции 
найдем значения и 
. 
(2.3.3) 
(2.3.4) 
(2.3.5)Для построения контроллера используем алгоритм пропорционального управления.
(2.3.6) 
(2.3.7)Исходя из условия сходимости был выбран коэффициент в уравнении (2.3.7):
Было проведено ЛА в среде Vissim на 3 траекториях:
1. движение по прямой со скоростью 30 м/с;
2. набор высоты с 1000м до 1200м за 30с на скорости 50 м/с;
3. мертвая петля радиусом 500м и начальной скоростью 50 м/с.
Моделирование проводилось при скорости ветра (1;1;5) м/с
2.3.2 Настройка регулятора .
Запишем уравнение (1.2.2) в проекции на ось ОY в виде
. (2.3.8)Для построения алгоритма управления необходимо найти оценки функций
и 
. Так как модель беспилотного летательного аппарата нам полностью известна, то при дифференцировании функции 
найдем значения и . 
(2.3.9) 
(2.3.10)
(2.3.11)Для построения контроллера используем алгоритм пропорционального управления.