Как было отмечено в предыдущих главах, в состав бортового комплекса БЛА должна входить система автоматической посадки, обеспечивающая выполнение посадки с требуемой точностью и обладающая заданными характеристиками отказоустойчивости. Сложность построения такой системы обусловлена тем, что только часть координат БЛА может быть измерена с помощью бортовых датчиков. Введение в систему управления оптимального фильтра Калмана позволяет оценить некоторые не измеряемые координаты объекта управления на основании информации от штатных измерителей, тем самым обеспечить контроль за состоянием БЛА на всем протяжении посадки, а также использование полученных оценок в законе управления [7]. В данной работе исследуется процесс оценки необходимых координат при посадке только в боковом канале на наиболее ответственном этапе спуска по глиссаде и приземления.
Для более быстрой компенсации воздействия бокового ветра (по сравнению с применением классических законов управления) предлагается предварительно оценить силу бокового ветра для последующего использования полученной оценки при формировании закона управления. Для этого с помощью фильтра Калмана получим оценку угла скольжения БЛА (предполагается, что информация о всех остальных угловых скоростях и координатах может быть получена с внешних систем, обладающих некоторыми погрешностями измерений, максимальное значение которых известно заранее).
Модель движения БЛА в горизонтальной плоскости представлена в виде системы линеаризованных уравнений
где - угол скольжения ЛА;
– угловая скорость вращения ЛА вокруг оси Ох;
– угловая скорость вращения ЛА вокруг оси Оу;
– угол крена ЛА;
– угол курса ЛА;
Z – боковое отклонение от линии заданного пути;
– угол отклонения элеронов;
– угол отклонения рулей направления;
– коэффициенты математической модели бокового движения БЛА;
Рассмотрим линейный стационарный объект, описывающийся линейным дифференциальным уравнением вида:
Где - вектор переменных состояния БЛА;
- вектор измерений;
- сигнал управления;
- вектор ветрового возмущения;
- вектор шумов измерений;
- матрица объекта;
- матрица случайного ветрового возмущения на входе объекта;
- матрица измерений на выходе объекта;
B – матрица управления,
Матрицы предполагаются известными. Тогда
Зададимся погрешностями датчиков, имеющихся на борту самолета и среднеквадратичным значением скорости порывов ветра: при измерении углов - = 0.0172 рад;
= 0.05 рад; при измерении угловых скоростей -
= 0.0029 рад/сек;
= 0.0029 рад/с; среднеквадратичное значение скорости порывов ветра -
2 м/сек.
Оценивание неизмеряемых координат БЛА проводится с использованием фильтра Калмана. Предложенный Рудольфом Калманом в 1960 году алгоритм цифровой фильтрации сразу получил положительные отзывы специалистов: развитие вычислительной техники к тому времени уже находилось на достаточно высоком уровне, а кроме того существовал ряд задач (например, совместное использование навигационных систем разной природы), требовавших удобного средства обработки данных в реальном времени. Однако вскоре было признано, что практическое применение фильтра Калмана, несмотря на простоту алгоритма, требует особого внимания к построению математических моделей обрабатываемых процессов, а также к точности компьютерной арифметики. С учетом этих требований впоследствии было разработано и опробовано множество вариантов применения алгоритма Калмана при решении задач навигации, геодезии, геологии, океанографии, гидродинамики и многих других областей знания [6].
Другое по теме:
Разработка производственного корпуса по ремонту грузовых дизельных автомобилей
Автомобильный транспорт
играет важнейшую роль в транспортном комплексе страны. Главной задачей
автомобильного транспорта является полное, качественное и своевременное
удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в перевозках при
возможности минимальных затратах материальны ...
Организация технического обслуживания и материально-технического обеспечения машинно-тракторного парка
Период перехода страны к рыночной
экономике, превратившийся для неё в новый сокрушительный революционный процесс,
обусловленный принятием монетарной модели реформирования, а не гибкой стратегии
преобразований, ориентированных на бережливое отношение к созданным
материальным и другим ценн ...
Оборудование двухпутного участка железной дороги устройствами автоблокировки переменного тока
Перед железнодорожным транспортом
стоят ответственные задачи по полному и своевременному удовлетворению
потребителей народного хозяйства и населения в перевозках. Осуществление этих
задач имеет большое значение для динамичного развития всех отраслей народного
хозяйства, экономики страны, ...