Научная статья на тему 'Системы управления позиционированием и слежением мобильных спутниковых антенных установок'

Системы управления позиционированием и слежением мобильных спутниковых антенных установок Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
1053
211
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ / СЛЕДЯЩАЯ АНТЕННАЯ СИСТЕМА / НЕЧЕТКАЯ ЛОГИКА / СПУТНИКОВАЯ СВЯЗЬ / ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Мнушка О. В.

Проанализированы применяемые в мобильных антенных установках методы наведения и слежения за телекоммуникационными спутниками. Проанализированы способы построения, преимущества и недостатки разомкнутых и замкнутых систем управления позиционированием и стабилизацией платформы. Показаны преимущества применения нечетких регуляторов для таких систем управления

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Мнушка О. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Positioning and tracking control systems for mobile satellite antenna installations

The use of tracking antenna installations (AI) in mobile satellite telecommunications systems (STS) was discussed in the paper. The main purpose of the study is an analytical overview of the methods of positioning and tracking of artificial Earth satellites (AES) and ways of their implementation in AI control systems (CS), meant for working during transport vehicle (TV) movement. The methods of step-tracking (MST), conical scanning and program tracking in terms of their applicability in AI of mobile STS are discussed in the paper. Based on the analysis of parameters of commercial mobile AI, extreme ranges of their parameters for different types of TV were defined. The features of application of open-loop and closed-loop CS of tracking AI were studied. It is shown that open-loop CS provide three or four times higher velocity of angular displacement of AI compared to conventional closed-loop CS, making them more preferable for use in high-speed TV.On the other hand, open-loop CS require highly accurate determining of TV current position, they are susceptible to disturbances from buildings and tend to accumulate errors. Systems with PID and fuzzy controllers are the most widely used in closed-loop CS of tracking AI. Their use allows expanding the control range, improving the performance, enhancing the effectiveness of CS as a whole. The results of the study can be used by experts in the field of control systems for improvement of existing and construction of new mobile AI of STS

Текст научной работы на тему «Системы управления позиционированием и слежением мобильных спутниковых антенных установок»

------------------□ □----------------------

Проаналізовано застосовувані в мобільних антенних установках методи наведення і стеження за телекомунікаційними супутниками. Проаналізовано способи побудови, переваги та недоліки розімкнутих і замкнутих систем управління позиціонуванням антени і стабілізацією платформи. Показані переваги застосування нечітких регуляторів для таких систем управління

Ключові слова: система керування, слідкуюча антенна система, нечітка логіка, супут-никовийзв’язок, телекомунікації

□---------------------------------□

Проанализированы применяемые в мобильных антенных установках методы наведения и слежения за телекоммуникационными спутниками. Проанализированы способы построения, преимущества и недостатки разомкнутых и замкнутых систем управления позиционированием и стабилизацией платформы. Показаны преимущества применения нечетких регуляторов для таких систем управления

Ключевые слова: система управления, следящая антенная система, нечеткая логика, спутниковая связь, телекоммуникации ------------------□ □----------------------

УДК 681.51:621.396.676

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЕМ И СЛЕЖЕНИЕМ МОБИЛЬНЫХ СПУТНИКОВЫХ АНТЕННЫХ УСТАНОВОК

О. В. Мнушка

Аспирант

Кафедра информационных технологий и

мехатроники

Харьковский национальный автомобильнодорожный университет ул. Петровского, 25, г. Харьков, Украина, 61002 E-mail: [email protected]

1. Введение

Спутниковые телекоммуникационные системы (СТС) широко используются в специальных и гражданских применениях. При размещении искусственных спутников Земли (ИСЗ) на геостационарной орбите данные системы обладают следующими преимуществами: глобальная зона покрытия; широкая полоса пропускания каналов связи (Ки, К и Ка-диа-пазоны), что делает их пригодными для широкополосного доступа в Интернет и цифрового телевидения; неизменная стоимость передачи данных на различные

расстояния; малая вероятность ошибки и хорошо отработанные способы их устранения [1]. Мобильные СТС получают все более широкое распространение и обеспечивают возможность использования преимуществ СТС в процессе движения транспортных средств, оборудованных специализированными следящими антенными установками, обеспечивающими постоянство связи при значительных внешних воздействиях, что позволяет устанавливать их на большинстве видов общественного и личного транспорта - автомобилях, автобусах, железнодорожном транспорте, кораблях и яхтах (табл. 1) [2 - 4].

Таблица 1

Типовые параметры мобильных АУ

Модель TracPhone V3 [3] RaySat TM T5-R [4] SeaTel 3004 [2] TracVision R5 SL [3]

Тип рефлектор низко профильная рефлектор низко профильная

Работа в движении + + + +

Размер, см 82х79х 13.4 60x55x17 диаметр - 76 высота - 30 диаметр - 81

Азимут 7200 неогранич. ±3450 -

Угол места 7,5-750 15-800 -15... +1200 -

Скорость поворота (град / с) 300 300 300 -

Диапазон отклонения (град / 10 с) ±900 ±900 ±900 -

ЭИИМ, дБм >75 > 53 > 45 > 50

Сила ветра (ЕМЕ), км/ч 165 - - -

Скорость передачи данных загрузка до 4 Мбит/с, передача до 512 Кбит/с + - -

Цена, USD 18600 (комплект) 2500 (антенна) 19000 (комплект) 1400 (антенна)

©

Вне зависимости от вида транспорта основной проблемой является удержание направления на спутник под действием внешних влияющих факторов и траектории движения транспортного средства (ТС). При разработке АУ, устанавливаемых на ТС следует также учитывать назначение ТС, его тип - наземное, морское, воздушное, вследствие различной природы ошибок ориентации АУ. Переход к более высоким частотам обуславливает ужесточение требований к системам управления антенными установками (АУ) [2]. Применение систем VSAT (very small aperture terminal), обладающих достаточно мощными приемо-передающи-ми антеннами, налагает еще большие ограничения к точности позиционирования АУ, регламентированные в разных странах, для предотвращения помех другим пользователям и ИСЗ.

2. Анализ литературных данных и постановка проблемы

Типовая АУ мобильной СТС (рис. 1) состоит из антенны (А), стабилизированной платформы (СП), блока управления стабилизированной платформой (БСП), блока контроля и управления (БКУ) [2]. БКУ принимает сигналы управления (УС) от БСП, служебную информацию о положении ТС (СИ), уровень принимаемого сигнала (КУ) обеспечивает управление двигателями АУ с целью наведения и удержания направления на ИСЗ в процессе движения ТС.

Рис. 1. Антенная система мобильной спутниковой телекоммуникационной системы

Стабилизированная платформа обеспечивает компенсацию смещений АУ относительно горизонтального положения в процессе движения ТС и под воздействием внешних факторов [5, 6].

Исходными данными для построения системы управления являются: положение (координаты) ИСЗ на орбите (точка Р), параметры приемо-передающего тракта, параметры приемной антенны, направление движения транспортного средства (т. Н), координаты ТС, влияющие факторы различной природы (скорость движения, скорость ветра, погодные условия и т.п.) и

др. [1, 7, 8].

Анализируя [2 - 4] и типовые значения скоростей движения ТС можно определить границы допустимых

параметров мобильных АУ, существенных с точки зрения разработки СУ:

- угловое перемещение АУ, град/с: 30..100;

- скорость, км/ч: а) до 150-160 (автомобили, обычные поезда); б) до 300-400 км/ч (скоростные поезда); в) до 1000 (пассажирские самолеты); г) до 40-60 (морские суда);

- угол наклона ТС, град.: 5-25.

В связи с тем, что ошибки позиционирования приводят к существенному затуханию сигнала (рис. 2, [1, 7]), типовыми требованиями к системе управления для СТС сантиметрового диапазона являются: 1) погрешность установки АУ по каждой из координат ±10, а для систем миллиметрового диапазона - ±0,10; 2) смещения СП не более ±0,6480 относительно направления на ИСЗ для систем сантиметрового диапазона, и не более ±0,1420 для систем миллиметрового диапазона [8].

Рис. 2. Зависимость затухания сигнала в приемной антенне от ошибки позиционирования: а — отклонение от точки наведения, град, 0 — ширина основного лепестка диаграммы направленности антенны, град

Таким образом, эволюция мобильных СТС идет в направлении использования остронаправленных (ширина основного лепестка диаграммы направленности антенны на уровне 3 дБ не более десятых долей градуса) широкополосных антенн (с полосой пропускания до 3,5 ГГц), к системам наведения, сопровождения и стабилизации которых предъявляются повышенные требования, что, требует поиска новых и усовершенствования существующих АУ, в т.ч. за счет использования нечетких и робастных систем управления [8 - 12].

Целью исследования является аналитический обзор, выбор системы управления и метода слежения для построения следящей АУ мобильной СТС.

3. Методы позиционирования и слежения и их реализация в системах управления следящих антенных установок

3.1. Направление на ИСЗ (рис. 1) определяется двумя величинами - азимутом (Az) и углом места (Е1) [1]:

Az = arctg(tg9/sin у), El = arctg

cos у sin ф-r/R ф - (cos у cos ф)2

, (1)

где угол ф - разница между долготой ИСЗ и ТС, град.; угол у - широта ТС, град.; г - радиус Земли, км; R -расстояние до ИСЗ, км.

В процессе движения ТС происходит постоянное изменение координат ТС и отклонения приемной антенны от точки наведения на ИСЗ, при этом отклонение точки максимума потока энергии антенны от направления на ИСЗ приводит к изменению уровня принимаемого сигнала, которое может быть аппроксимировано следующей зависимостью [10];

S(AzT,ElT) = KaZ(AZt - AZ0)2 + Kel(ELt -Elo)2 + SMaX , (2)

где AzT,ElT - текущие значения азимута и угла места, град.; Az0,El0 - значения этих же углов, соответствующие максимальному уровню принимаемого сигнала, град.; KaZ, KeL - константы, зависящие от типа антенны; SMaX - значение уровня сигнала при точном наведении антенны на ИСЗ.

Изменение координат ТС в процессе движения требует постоянной коррекции углов азимута и места (1), что обеспечивается СУ следящих АУ

3.2. Методы наведения и слежения за ИСЗ.

Метод программного слежения используется для слежения за ИСЗ на основании предварительно рассчитанных данных о координатах приемной станции и координатах ИСЗ в указанный промежуток времени. Для краткосрочных периодов (до семи дней) возможно значительное упрощение вычислительной задачи, за счет аппроксимации известных соотношений и сокращения числа влияющих факторов (ВФ). На таком принципе основан метод IESS-412 компании Intelsat, позволяющий предсказать положение ИСЗ с погрешностью не более 0,010 [13, 14]. Для расчетов используется набор из одиннадцати параметров и эфемеридной информации, на основании которых для известной точки на земной поверхности с учетом рефракции в атмосфере и высоты над уровнем моря рассчитываются геометрические углы азимута и места (1). Преимущества метода - простота, высокая точность, возможность предварительного расчета данных и загрузка их по мере необходимости, возможность построения специализированных контроллеров управления. Недостатки - для подвижных систем требуются постоянные вычисления и значительный объем передаваемых данных, необходимо иметь достаточно подробную информацию

о параметрах движения ИСЗ на орбите Земли. Для подвижных систем подходы, реализованные в данном методе могут быть использованы для первоначального наведения АУ, а так же в разомкнутых системах управления в качестве модуля предсказания положения ИСЗ.

Метод пошагового слежения (рис. 3, а) основан на измерении уровня принимаемого сигнала (отношения сигнал/шум, BER и т.д.) при смещении антенны от точки максимума потока энергии антенны (2). Практически данный алгоритм реализует функцию max(S(AzT,ElT)). В процессе слежения попеременно определяются максимумы по угловым координатам на основе соотношений (1), затем фиксируется уровень принимаемого сигнала (очередной шаг) и производится поворот АУ на некоторый фиксированный шаг. Сравнивается новое значение уровня и принимается

решение о направлении [11, 12, 14, 15] и величине шага [16] следующего перемещения антенны.

сопровождение Антенна

а б

Рис. 3. Методы слежения: а — пошагового слежения; б — конического сканирования

Преимущества метода - простота реализации; можно использовать только приемные антенны; нет необходимости в постоянном определении координат; фиксированный и (или) переменный шаг регулирования. Недостатки - в процессе слежения уровень принимаемого сигнала находится в некоторой окрестности максимума, но не в самом максимуме; потери сигнала (ориентации на ИСЗ) вследствие резкого изменения направления движения ТС или под воздействием препятствий (здания, сооружения, деревья, столбы и т.д.). Для устранения указанного недостатка можно использовать: 1) системы с памятью, например, Enhanced Memory Track [14], способные предсказывать направление на ИСЗ по данным о его предыдущем движении; 2) дополнительную априорную информацию о положении ИСЗ относительно ТС, например, информационные карты [17, 18]; 3) другие методы слежения.

Метод конического сканирования [15, 19 - 21] (рис. 3, б) применяется в приемо-передающих антеннах СТС, в том числе в системах VSAT для организации широкополосного доступа к сети Интернет. В процессе слежения, когда антенна указывает на ИСЗ, уровень принимаемого сигнала не зависит от вращения и остается на постоянном уровне. Если антенна начинает отклоняться, происходит амплитудная модуляция принимаемого сигнала синхронно с движением контррефлектора, происходит формирование вектора ошибки на основе сравнения амплитуды и фазы модулированного сигнала с угловым положением контррефлектора и корректировка направления антенны.

Преимущества метода - высокая точность и скорость сканирования. Недостатки - более сложные конструкции антенн - антенны с электронным и механическим вращением луча, а также антенны Кассегре-на; снижение усиления антенны на несколько децибел вследствие существования угла отклонения между осью слежения и осью максимального потока энергии сигнала; чувствительность к флуктуациям амплитуды принимаемого сигнала и др.

Оптимизационные методы переводят проблему слежения в плоскость решения задачи параметрической оптимизации. Градиентные методы [22, 23], примененные для стационарных систем слежения за геостационарными ИСЗ, практически сложно применить для подвижных систем, т.к. требуется большое число точек, в которых рассчитывается уровень сигнала, при

......................................... Е

этом часть величин, таких как координаты приемной станции постоянно меняются, что не позволяет создать адекватную математическую модель.

Метод SPSA (simultaneous perturbation stochastic approximation) [10] применен для реализации метода слежения с учетом одновременного малого изменения амплитуд углов азимута и места. В данном методе решается задача параметрической оптимизации для функции min(-S(AzT,ElT)) , при этом для определения градиента в каждой точке используется только два измерения уровня сигнала. В предложенном методе для достижения искомой точки в среднем требуется не более шести шагов, в отличие от традиционного метода (рис. 4).

26 27 28 29 30 31

Азимут, гоад.

Рис. 4. Метод SPSA и метод пошагового слежения [10]

Преимущества метода - простота реализации метода и системы управления на его основе; высокое быстродействие; небольшой объем вычислений; возможность применения для существующих систем. Недостатки - не решена проблема потери сигнала вследствие воздействия ВФ рассмотренных выше.

3.3. Модель системы управления АУ. Для реализации рассмотренных выше методов слежения в основном применяют замкнутые СУ, а для высокоскоростных ТС - разомкнутые СУ.

Разомкнутые СУ характеризуются отсутствием обратной связи, следовательно, для управления положением АУ используется исходная модель устройства и данные о местоположении ТС и целевого ИСЗ [15, 24, 25]. В разомкнутых СУ АУ реализуют методы слежения, аналогичные методам программного слежения.

АУ [24] (рис. 5) предназначена для обеспечения широкополосного доступа (до 8 Мбит/с) к ИСЗ в Ku-диапазоне. АУ состоит из: БКУ, в котором на основе данных GPS (модуль ОК) вычисляются значения углов азимута и места (УМ), а также предсказывается будущее положение цели (модуль ПП); двухосевой системы позиционирования по углам азимута и места (СУ); антенны (А) в виде щелевой антенной решетки с шириной ДН около 40 на уровне -3 дБ (на частоте 15,4 ГГц); серводвигателя антенны с замкнутой СУ. Предложенный подход позволяет обеспечить высокое быстродействие системы, при этом обеспечивается стабилизация положения антенны. Суммарная погрешность позиционирования, обусловленная внешними факторами, составляет минимум (0,65-0,66)0 по обоим углам, которая возрастает с увеличением угла места.

Текущие коорд

I и скорость ТС

Рис. 5. Разомкнутая СУ следящей АУ [21]

В разомкнутой СУ для мобильных СТС L-диапазона, устанавливаемых на сухопутные ТС [25], стабилизация положения АУ обеспечивается при помощи фибероптического гироскопа (ФОГ), а определение координат ТС - при помощи магнитного компаса (МК). Предложен метод компенсации кумулятивных ошибок ФОГ на основе МК, обусловленных угловыми перемещениями ТС, а также метод компенсации воздействий крупных строительных конструкций на МК.

Предложенная система управления обеспечивает работу АУ с шириной ДН антенны не менее 100. На основе сравнения трехосевой и одноосевой СУ показано, что достаточно управления только по одной оси - азимуту.

Преимущества - простая модель СУ; высокое быстродействие; достижимый поворот антенны на угол до 1000 в секунду. Недостатки - требуются высокоточные датчики - гироскопы, магнитные компасы и т.п.; чувствительность СУ к скорости движения ТС и помехам естественного и искусственного происхождения; дополнительные погрешности, обусловленные ошибками определения координат ТС; накопление ошибок; нельзя измерить абсолютное направление на ИСЗ.

Замкнутые СУ по сравнению с разомкнутыми имеют контуры обратной связи, для реализации системы слежения используется информация об уровне принимаемого сигнала или специальный сигнал (beacon), специфичный для каждого ИСЗ [15]. В системах позиционирования АУ применяются СУ с пропорционально-интегральными (ПИ), линейно-квадратично-гауссовыми (ЛКГ), Н~, пропорционально-интегрально-дифференциальными (ПИД) регуляторами [9, 11, 26]. В последнее время получили распространение СУ на основе нечеткой логики и нейронных сетей [8, 12, 27 - 29]. Замкнутые СУ АУ реализуют методы пошагового слежения и конического сканирования.

В [12] проведено сравнение ПИД-регулятора и нечеткого регулятора на основе нечеткой логики (рис. 6) для реализации двухосевой системы стабилизации и слежения для модифицированной антенны SeaTel 1898. Показано, что нечеткий регулятор проще в реализации и имеет преимущество перед ПИД-регулятором для устранения влияния комбинаций внешних возмущений.

В [26] показано, что замена ПИ-регулятора на ЛКГ-регулятор в следящих АУ позволяет повысить производительность системы, снизить ошибки позиционирования, расширить полосу пропускания системы, путем замены контроллера без замены оборудования позиционирования АУ, а переход к Н~ требует полной замены оборудования АУ.

3

Таким образом, замкнутые СУ позволяют реализовать следящую АУ, в которой: 1) реали-зу ю т с я л ю б ые методы слежения;

2) время отклика определяется используемым контроллером и оборудованием АУ;

3) типовое значение угла поворота АУ - 30 град/с;

4) нет накопления ошибок.

Рис. 6. Сравнительная имитационная модель для оценки

В [28, 29] рассматривается вопрос применения нечетких регуляторов в системах слежения АУ в цепи обратной связи по уровню сигнала (рис. 7). Показаны преимущества применения нечетких регуляторов для малых изменений уровня сигнала и традиционных ПИД-регуляторов - для его больших изменений. Переход к нечетким регуляторам позволяет добиться большей производительности системы.

4. Выводы нечеткого и ПИД-регуляторов [12]

Мобильные АУ

являются достаточно сложными и дорогостоящими устройствами, как правило, ориентированными на продаваемые вместе с ними сервисы. Основное применение для услуг непосредственного приема цифрового спутникового телевидения и персональной спутниковой связи находят мобильные СТС Ки-диа-пазона, для организации широкополосного доступа -Ка-диапазона.

а б

Рис. 7. Варианты реализации системы управления позиционированием АУ (узел контроля уровня сигнала): а — с нечетким регулятором [28]; б — совмещенная СУ, включающая нечеткий и традиционный ПИД-регуляторы [29]

Преимущества - замкнутые СУ АУ позволяют эффективно реализовать различные методы слежения за ИСЗ; отсутствуют ошибки, обусловленные погрешностями вычисления координат ТС (GPS или МК); простой алгоритм для первоначального захвата ИСЗ. Недостатки - модель СУ сложнее по сравнению с разомкнутыми системами; чувствительность к влиянию помех в контурах управления; чувствительность к изменениям уровня принимаемого сигнала.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Переход к использованию Ка-диапазона помимо известных проблем, связанных с затуханием сигнала в атмосфере, требует совершенствования технических решений и существующих методов построения АУ, их систем управления позиционированием и слежением.

Среди методов слежения, применяемых в мобильных АУ, наиболее простыми и эффективными являются методы пошагового слежения и конического сканирования, которые достаточно просто реализуются

Е

традиционными замкнутыми СУ. Для функционирования подобных систем должно выполняться требование к постоянной прямой видимости ИСЗ.

Для стабилизации положения АУ, ее позиционирования и слежения используют одно-, двух и трехосевые системы.

Для наземного транспорта часто достаточно одноосевой системы слежения по азимуту, что существенно снижает стоимость устройства.

В коммерческих системах в основном применяются замкнутые СУ позиционированием и слежением. Разомкнутые СУ обеспечивают больший диапазон и

скорость угловых перемещений АУ, при этом целесообразно использовать антенные решетки, что налагает ограничения на их использования для ИСЗ вблизи горизонта.

Применение нечетких регуляторов по сравнению с традиционными ПИД-регуляторами позволяет добиться улучшения параметров СУ - быстродействия, точности, стабильности.

Перспективами дальнейших исследований является усовершенствование существующих замкнутых СУ позиционированием и слежением с целью улучшения параметров АУ в целом.

Литература

1. Спутниковая связь и вещание [Текст]: справочник / В. А. Бартеев, Г. В. Болотов, В. Л. Быков и др.; под ред. Л. Я. Кантора. -М. : Радио и связь, 1997. - 528 с.

2. Sea Tel Model 3011 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: \www/URL: http://www.cobham.com.

3. KVH Россия - мобильное спутниковое ТВ, Интернет и телефон [Электронный ресурс]. - Режим доступа: \www/URL: http://www.kvh.ru.

4. RaySat and RaySat Antenna Systems [Электронный ресурс]. - Режим доступа: \www/URL: http://www.raysat.com.

5. Leghmizi, S. A Survay of Fuzzy Control for Stabilized Platforms [Text] / S. Leghmizi, S. Liu // Int. J of Comp. Sc. & Eng. Surv. -2001. - Vol. 2. - No 3. - P.P. 48-57.

6. Ghahramani, A. Predictive Control of a Two Degrees of Freedom XY robot (Satellite Tracking Pedestal) and comparing GPC and GIPC algorithms for Satellite Tracking [Text] / A. Ghahramani, T. Karbasi, M. Nasirian, A. K. Sedigh // Contr., Instrum. and Autom. (ICCIA), 2nd Int. Conf., 2011. - P.P. 865-870.

7. Volakis, J. Antenna Engineering Handbook [Text] / ed. by J. Volakis. - McGraw-Hill. - 2007. - 1800 p.

8. Riling, D. The Evolution of U.S. Naval Satellite Systems Antenna Control Technology [Text] / D. Riling // Naval Engineer. J. -1994. - Vol. 106. - P.P. 94-107.

9. Jiang, J. Desired Compensation Adaptive Robust Control of Mobile Satellite Communication System with Disturbance and Model Uncertainties [Text] / [J. Jiang, Q. Chen, B. Yao, J. Guo ]. - Int. J of Innov. Comp., Informat. and Contr. - 2013. - Vol. 9. -No 1. - P.P. 153-164/

10. Hao, L. SPSA-based Step Tracking Algorithm for Mobile DBS Reception [Text] / L. Hao, M. Yao // Simul. Modell. Pract. and Theory. - 2011. - Vol. 19. - Iss. 2. - P.P. 837-846.

11. Ch, C. H. Antenna control system using step tracking algorithm with H~ controller [Text] / C. H. Ch, S. H. Lee, T. Y. Kwon,

C. Lee. - Int. J. of Control, Automation and Systems. - 2003. - Vol. 1, No1. - P.P. 83-92.

12. Kim, J.-K. Simplified Fuzzy-PID Controller of Data Link Antenna [Text] / J.-K. Kim, S.-H. Park, T. Jin // Q. Yang and G. Webb (Eds.) : PRICAI 2006, LNAI. - Springer, 2006. - P.P. 1083 - 1088.

13. Document IESS-412 (Rev. 2). [Text] / Intelsat, 2002, 13 p.

14. Model 7134. Antenna Control System [Text] / General Dynamics SATCOM Technologies. - 2010. - 4 p.

15. Debruin, J. Control Systems for Mobile Satcom Antennas [Text] / J. Debruin // Control Systems, IEEE. - 2008. - Vol. 28, No 1. -

Р.Р. 86-101.

16. Hao, L. A novel acquisition tracking algorithm for SATCOM on-the-move [Text] / L. Hao, Z. Ouya // 29th Chin. Contr. Conf. -2010. - P.P. 3234-3237.

17. Порівняльний аналіз методів імітаційного моделювання ймовірності помилки при передачі інформації в системах цифрового зв’язку [Текст] / О. Я. Ніконов, О. В. Мнушка, В. М. Савченко, В. В. Нарожний // Системи управління, навігації та зв’язку. - 2011. - Вип. 3(19). - С. 266-270.

18. Мнушка, О. В. Аналіз впливу помилок позиціонування антенних пристроїв земних станцій на ймовірність помилки в каналах супутникових систем цифрового зв’язку [Текст] / О. В. Мнушка // Системи управління, навігації та зв’язку. - 2012. -Вип. 3(23). - С. 247-250.

19. Tracking Antenna for Mobile Bi-Directional Satellite Communications in Ka-band [Text] / [H. Bayer, C. Volmer, A. Krauss и др..] // 2010 IEEE Int. Conf. on Wireless Informat. Techn. and Syst. (ICWITS). - 2010. - P.P. 1-4.

20. Nateghi, J. Analysis of the Conical Tracking Technique in LEO Satellite Stations [Text] / J. Nateghi, L. Mohammadi, G. R. Solat // 11th Int. Conf. on Adv. Comm. Techn. (ICACT 2009). - 2009. - Vol. 03. - P.P. 1950-1953.

21. TrackVision G8 Owner’s Manual [Text] / KVH Part # 54-0198 Rev. C. - KVH Industries, Inc., 2003. - 154 p.

22. Kenington, P.B. Electronic tracking systems for space communications [Text] / P. B. Kenington // Electron. & Comm. Engin. J. -1990. - Vol. 2, Iss. 3. - P.P. 95 - 101.

3

23. Richharia, M. An Improved Step Track Algorithm for Tracking Geosynchronous Satellites [Text] / M. Richharia // Int. J. of Sat. Comm. - 1986. - No 4. - P.P. 147-156.

24. Nazari, S. Rapid Prototyping and Test of a C4ISR Ku-band Antenna Pointing and Stabilization System for Communications on-the-move [Text] / S. Nazari, K. Brittain, D. Haessig // IEEE Mil. Comm. Conf. (MILCOM 2005). - 2005. - Vol. 3. - P.P. 15281534.

25. An Antenna Tracking Method for Land-Mobile Satellite Communications System [Text] / [S.-I. Yamamoto, K. Tanaka, H. Wak-ana and S. Ohrnori] // Electron. Comm. Jpn. - Pt. I. - Vol. 78. - No 9. -1995. - P.P. 91-102.

26. Gawronski, W. Antenna Control Systems: from PI to H~ [Text] / W. Gawronski // Anten. and Propag. Mag. - 2001. - Vol. 43. -No 1. - P.P. 52-60.

27. Palamar, M. Neurocontroller to Tracking Antenna Control of Information Reception from Earth Remote Sensing Satellites [Text] / M. Palamar // Intel. Data Acquis. and Adv. Comp. Syst/: Techn. and Appl. - 2005. - P.P. 340-344.

28. Lin, J.-M. Intelligent PD-type Fuzzy Controller Design for Mobile Satellite Antenna Tracking System with Parameter Variations Effect [Text] / J.-M. Lin, Po-K. Chang // IEEE Sym. on Comp. Intel. in Contr. and Autom. - 2011. - P.P. 1-5.

29. Chag, P.-K. Integrating traditional and fuzzy controllers for mobile satellite antenna tracking system design [Text] / Po-K. Chang, J.-M. Lin // Select. Pap. from: Comm. & Inf. Techn. 2008, Circ., Syst. and Sign. 2008, Appl. Math., Simul., Model. 2008. -Greece, 2008. - P.P. 102-108.

------------:-----п п-----------:---------

У статті описана методологія штучної

ортогоналізації планів пасивного експерименту з експериментальними значеннями функції виходу в багатовимірному факторному просторі малої вибірки нечітких даних. Реалізація описаних процедур, що формують методологію, дозволяє отримувати адекватні математичні моделі та знаходити оптимальне за кінцевим станом управління складними технологічними процесами в умовах невизначеності

Ключові слова: штучна ортогоналізації, інформаційно-керуюча система, математична модель, оптимальне управління

□---------------------------------□

В статье описана методология искусственной ортогонализации планов пассивного эксперимента по экспериментальным значениям функции выхода в многомерном факторном пространстве малой выборки нечетких данных. Реализация описанных процедур, формирующих методологию, позволяет получать адекватные математические модели и находить оптимальное по конечному состоянию управление сложными технологическими процессами в условиях неопределенности

Ключевые слова: искусственная ортогона-лизация, информационно-управляющая система, математическая модель, оптимальное управление________ __________________

УДК 681.5:519.24

ПРИМЕНЕНИЕ ИСКУССТВЕННОЙ ОРТОГОНАЛИЗАЦИИ В ПОИСКЕ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ

Д. А. Дёмин

Доктор технических наук, профессор Кафедра литейного производства Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт» ул. Фрунзе, 21, г. Харьков, Украина, 61002 E-mail: [email protected]

1. Введение

Результаты многочисленных исследований эффективности систем управления технологическими процессами в промышленном производстве показывают, что их целесообразно совершенствовать путем учета критериев качества управления, связанных с необходимостью минимизации отклонений показателей ка-

чества продукции от регламентированных значений на всех возможных этапах конкретного технологического процесса. Речь, таким образом, может идти об оптимальном управлении по конечному состоянию, поиск которого неизбежно связан с построением адекватной математической модели управляемого процесса. Одним из примеров таких сложных технологических процессов является процесс плавки, характерными

Е

©

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.