УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ СТРУКТУРНО НЕУСТОЙЧИВОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА В УСЛОВИЯХ ДЕЙСТВИЯ ФАКТОРОВ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ
© В.Г.Динеев, С.В.Левин
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и механика космического полета"
2016 г.
Современные подходы к синтезу систем управления направлены на обеспечение робастности в части достижения устойчивости и качества процессов регулирования в условиях неопределенности моделей реальных физических систем. Возможность обеспечения робастности зависит от сложности конструкции летательного аппарата и наличия противоречивых требований к системе управления его движением. Так, например, для летательного аппарата с жидкостными двигателями, имеющими так называемую структурную неустойчивость колебаний жидкого наполнителя в топливных баках, вызываемую конструктивными особенностями расположения баков относительно центра масс, возникают противоположные требования к фазовым характеристикам автомата стабилизации на близких частотах. Цена вопроса обеспечения устойчивости средствами алгоритмов управления или конструктивными демпферами заключается в весовых затратах на создание демпферов. При этом алгоритмическими средствами обеспечения устойчивости могут являться различные фильтры: резонансные, полосовые, основанные на эталонных моделях объектов и др., эффективность которых должна быть подтверждена на стохастической модели движения летательного аппарата.
Следует отметить, что теория робастности оперирует с устойчивыми объектами и определенными типами ограниченных неопределенностей, что ограничивает её практическое применение при синтезе и анализе сложных систем. Вероятностная оценка робастности может быть получена путём статистических оценок устойчивости и требований к качеству переходных процессов при значительной неопределённости характеристик объекта управления [1].
В работе рассматривается вопрос обеспечения фазовой стабилизации разгонного блока путём подключения дополнительного к автопилоту параллельного контура управления с использованием резонансных фильтров высокой добротности на частоте структурно неустойчивого осциллятора в сочетании с полосовыми фильтрами для фазовой коррекции частотной характеристики резонансного фильтра на боковых частотах. Включение аддитивного контура управления позволяет выделить сигнал, синфазный с колебаниями структурно неустойчивого осциллятора, который, путем подключения к выходу автомата стабилизации летательного аппарата, обеспечивает фазовую стабилизацию структурно неустойчивых колебаний жидкого наполнителя в топливном баке. Однако для такой системы стабилизации, как и для всех других, для решения вопроса практической реализации встаёт вопрос о её робастности с учётом случайного характера параметров объекта управления.
Оценка робастности устойчивости выполнена частотным методом на стохастической модели движения летательного аппарата, параметры которой заданы номинальными значениями и разбросами её физических параметров. Оценка робастности качества процессов регулирования в условиях неопределенности модели реальной физической системы выполнена путём статистической оценки интегрально взвешенного модуля ошибки регулирования.
Результаты статистической оценки показали, что использование для фазовой стабилизации структурно неустойчивого осциллятора резонансных фильтров в рассмотренном примере летательного аппарата позволяет в условиях неопределенности модели обеспечить с учетом разбросов физических параметров летательного аппарата его активную стабилизацию с выполнением критериев робастности по устойчивости и переходным характеристикам.
Следует отметить, что для выполнения такого анализа необходимы вероятностные модели разбросов физических параметров ЛА.
Список литературы
1. Пупков К.А., Егупов Н.Д. Методы робастного нейро-нечёткого и адаптивного управления. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. – 742 с.