Сюй Гуодун. Робастні автопілоти для малих безпілотних літальних апаратів, засновані на нечіткій логіці

Короткий опис

Сюй Гуодун. Робастні автопілоти для малих безпілотних літальних апаратів, засновані на нечіткій логіці : Дис... канд. наук: 05.13.03 - 2007.

Сюй Гуодун. Робастні автопілоти для малих безпілотних літальних апаратів, засновані на нечіткій логіці. Рукопис. Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.13.03 Системи і процеси управління. Національний авіаційний університет, Київ, 2007.
Дисертація присвячена проектуванню робастних систем стабілізації польоту малих безпілотних літальних апаратів (МБПЛА), заснованих на застосуванні як нечітких регуляторів (НР) в зовнішніх контурах управління, так і внутрішніх "чітких" зворотних зв'язків. Основою або прототипом для таких систем є "чіткий" робастний закон управління, синтезований за допомогою параметричної-оптимізації. Запропонований метод розділення отриманої системи на "чітку" і нечітку частини. Розроблений метод настройки параметрів функцій приналежності НР по мінімуму інтегральної квадратичної помилки між виходами замкнутої системи з НР і еталонної моделі, заснованої на чіткому” робастному прототипі. Розроблений закон управління польотом, заснований на навчанні НР в процесі управління за допомогою моделі нечіткої логічної інверсії і еталонної моделі.
Розроблені методи були застосовані для синтезу законів управління повздовжнім і бічним рухами МБПЛА за наявності невизначеностей в математичних моделях динаміки МБПЛА. Моделювання запропонованих систем при детермінованих і випадкових збуреннях показали їх високу ефективність.

У дисертації розроблені науково-обгрунтовані методики, а також їх алгоритмічне і програмне забезпечення для проектування робастних систем управління польотом, що включають як „чіткі” зворотні зв'язки, що стабілізують об'єкт і сприяють підвищенню якості управління замкнутої системи, так і нечіткі регулятори в зовнішніх контурах управління. Основні наукові і практичні результати дисертаційної роботи можна підсумувати таким чином.

На підставі докладного аналізу динамічних характеристик об’єкта управління (малого БПЛА) і збурень, що діють на нього, сформульовані основні вимоги до системи управління польотом і показана доцільність застосування нечітких систем управління для підвищення якості управління до робастності системи управління польотом.
Запропонована і обґрунтована структура системи управління складається із зовнішнього контуру, що включає нечіткий регулятор з одним входом і одним виходом, і внутрішнього контуру, синтезованого за допомогою методу робастної-оптимізації.
Запропонована процедура навчання еталонної моделі замкнутої системи, яка використовується для настройки параметрів функцій приналежності нечіткого регулятора.
Розроблена інтерактивна процедура настройки бази знань нечіткого регулятора за допомогою еталонної моделі. Ця процедура дозволяє вибирати не тільки оптимальні параметри функцій приналежності, але і варіювати розмір бази правил.
Розроблені конкретні структурні схеми комбінованих систем управління як подовжнім, так і бічним рухами малого БПЛА, що використовують прості одновимірні нечіткі регулятори.
Виконано моделювання цих систем і показана їх висока ефективність. Зокрема, порівняння динамічних характеристик замкнутих систем з традиційними «чіткими» регуляторами і систем, що використовують нечіткі регулятори в зовнішньому контурі, показує перевагу останніх в порівнянні з традиційними системами з погляду показників якості при детермінованих і випадкових зовнішніх збуреннях при збереженні рівня робастності.
Розроблені системи управління польотом з нечіткими регуляторами, що використовують механізм навчання, який заснований на моделі нечіткої логічної інверсії і автоматичному модифікаторі бази знань.
На підставі розроблених законів управління з механізмом навчання запропоновані конкретні структури систем управління комбінованого типу з нечіткими регуляторами, що навчаються, для управління як подовжнім, так і бічним рухами БПЛА.
Виконано моделювання систем управління подовжнім і бічним рухами БПЛА на основі навченого нечіткого регулятора і чітких внутрішніх зворотних зв'язків і показана висока ефективність таких систем. Показані переваги цих систем в порівнянні з традиційними „четкими” системами управління польотом.
Результати дисертаційної роботи упроваджені в учбовий процес кафедри систем управління ЛА для курсу «Основи сучасної теорії управління». Дисертаційна робота була нагороджена премією Міністерства освіти КНР для кращих дисертацій, виконаних китайськими аспірантами, що навчаються за кордоном (довідка приведена в Додатку).