Интеллектуальная система управления автономным беспилотным летательным аппаратом Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Перспективные системы и комплексы на базе летательных аппаратов

УДК 519.711

В.М. Лохин, С.В. Манько, МЛ. Романов, И.Б. Гарцеев, Д.В. Евстигнеев,

КС. Колядин

Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (Технический университет)

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ АВТОНОМНЫМ БЕСПИЛОТНЫМ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТОМ

Создание дистанционно-управляемых и беспилотных летательных аппаратов (БЛА) различных типов и назначения является крайне важным и актуальным направлением развития современной авиации.

Существенное повышение автономности и надежности перспективных образцов БЛА, расширение диапазона их тактико-технических и эксплуатационных характеристик предполагает необходимость разработки нового поколения бортовых ,

быстротечности изменения воздушной обстановки, при наличии случайных возмущений среды и других факторов неопределенности на основе комплексного использования современных интеллектуальных технологий.

Очевидно, что требования к интеллектуальной системе управления БЛА будут определяться его прикладным назначением и заданным уровнем автономности. ,

образцов БЛА должны обеспечивать возможность решения следующих основных задач:

♦ обеспечение автоматическ их режимов взлета и посадки, в том числе и на неподготовленные площадки;

♦ обеспечение режимов автономного полета вдоль заданной последовательности опорных точек или к указанной цели без априорно установленного маршрута с уклонением от запретных зон, возникающих на пути препятствий, маневрирование на низких высотах и т.д.;

♦

и другой полезной информации, собираемой непосредственно в полете. Обобщенная структура интеллектуальной бортовой системы управления БЛА, объединяющая в своем составе стратегический уровень управления поведением и , -, :

♦ картографиче ская база знаний;

♦ система внешнего очувствления;

♦ система навигации;

♦ нечеткая система управлен ия поведением и целеуказания;

♦ нечеткая система управления полетом;

Известия ТРТУ

Тематический выпуск

♦ подсистема анализа глобальной обстановки;

♦ подсистема анализа локальной обстановки;

♦ нечеткая система управления исполнительными механизмами.

Картографическая база знаний (блок «цифровая карта») обеспечивает своевременное обновление исходных данных на входе стратегического уровня управления поведением и целеуказания и тактического уровня управления полетом БЛА. Этот блок хранит в себе полную карту местности с определенной дискретностью. Карта имеет две основных составляющих: карту высот и карту объектов. Эта карта может быть составлена как оператором перед запуском летательного аппарата, так и пополняться данными от системы внешнего очувствления.

Система управления представляет собой трехуровневую систему. Верхний (стратегический) уровень представлен в виде блока "нечеткая система управления поведением и целеуказания". На его вход подаются данные, полученные блоком "анадизатор глобальной обстановки", а также данные, полученные от системы на.

Тактический уровень системы управления представлен блоком "нечеткая система управления полетом". На вход этого блока поступают данные от системы навигации, от блока "анадизатора локальной обстановки", а также данные от стратегического уровня системы управления.

, , -ваются исполнительным уровнем системы управления.

Анализатор глобальной обстановки производит двухмерное сканирование карты местности большими фрагментами (на порядок большими, чем локальный ), . -вания каждой зоны анализируется средний уровень ее опасности, определяемый как плотность рассредоточения предметов на соответствующем участке местности.

Анализатор локальной обстановки также сканирует карту местности, выявляя . -лых зон с точностью до мелких предметов. Опасность направления определяется по максимальному показателю степени опасности просканированных точек. Глубина сканирования определяется текущей скоростью движения летательного аппа-.

Нечеткая система управления поведением и целеуказания выполняет роль стратегического уровня интеллектуального цифрового автопилота. Задача данного уровня - глобальное планирование траектории.

Практическая проверка развиваемого подхода к построению интеллектуальной бортовой системы управления БЛА, а также синтеза и отладки ее программноалгоритмического обеспечения потребовала создания специализированного моде, -:

♦ моделирование процессов функцио нирования ПСУ БЛА на основе комплексного применения аппарата нечеткой логики;

♦ моделирование автономного полета, совершаемого в априорно неизвестных условиях под контролем ПСУ;

♦ оперативный синтеза и моделирование произвольного рельефа местно-

;

♦ оперативное формирование, пополнение и редактирование базы нечетких знаний в интерактивном режиме;

♦ оперативная отладка базы з наний и настройка ПСУ БЛА;

♦ моделирование случайных возмущений внешней среды;

♦ управление автономным БЛА в ручном режиме;

♦ визуализация карты местности с отображением текущей наземной обстановки и траектории БЛА;

♦ изменение параметров динамической модели БЛА;

♦ изменение параметров моделей, определяющих эмуляцию случайных изменений внешней среды.

Разработанный комплекс позволил обеспечить проведение широкомасштабной серии экспериментальных исследований по моделированию автономного БЛА, отработке технологий интеллектуального управления на основе методов нечеткой ,

, , -тегии целесообразного поведения при решении требуемых прикладных задач в априорно неполнозаданных условиях при наличии внешних возмущений случайно.

Результаты компьютерного моделирования на практике подтвердили эффективность предложенного подхода, наглядно доказав, что интеллектуальная система управления, построенная на основе методов нечеткой логики, обеспечивает высокий уровень адаптивности, надежности и качества функционирования БЛА в раз, :

♦ автономную посадку на неподготовленную площадку под контролем бортовой системы технического зрения;

♦ автономный полет вдоль заданной последовательности опорных точек;

♦ целенаправленный полет без априорно установленного маршрута с уклонением от заранее известных или вновь обнаруженных областей и зон

;

♦ маневрирование на низких высотах с уклонением от возникающих на пути препятствий и т.д.

УДК 629.7.05

..

ФГУП НИИ авиационного оборудования», г. Жуковский

АРХИТЕКТУРА И АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МОДИФИЦИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЕРТОЛЕТОМ С УЧЕТОМ СПЕЦИФИКИ ПОЛЕТОВ В АРКТИКЕ

Введение

Процесс пилотирования вертолета из-за наличия сильных перекрестных связей между каналами управления и традиционно низкого уровня автоматизации требует от летчика высокой психофизиологической напряженности. Задачи, решаемые типовой системой улучшения устойчивости и управляемости (СУУ) вертолета, ограничиваются, как правило, демпфированием угловых колебаний крена, рыскания и тангажа. Для режимов ручного управления этого явно недостаточно. В [1] , 100 движений в минуту. Причем большая часть управлений осуществляется координированным отклонением двух-трех органов управления [1]. -

гическая загруженность экипажа негативно сказывается на безопасности полета и