RU2487052C1 - Method of generating drone stabilisation system control signal - Google Patents

Method of generating drone stabilisation system control signal Download PDF

Info

Publication number
RU2487052C1
RU2487052C1 RU2011145639/11A RU2011145639A RU2487052C1 RU 2487052 C1 RU2487052 C1 RU 2487052C1 RU 2011145639/11 A RU2011145639/11 A RU 2011145639/11A RU 2011145639 A RU2011145639 A RU 2011145639A RU 2487052 C1 RU2487052 C1 RU 2487052C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
control signal
control
normal overload
stabilization
uav
Prior art date
Application number
RU2011145639/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011145639A (en
Inventor
Олег Александрович Толпегин
Анастасия Александровна Сизова
Татьяна Юрьевна Емельянова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ")
Priority to RU2011145639/11A priority Critical patent/RU2487052C1/en
Publication of RU2011145639A publication Critical patent/RU2011145639A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2487052C1 publication Critical patent/RU2487052C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

FIELD: aircraft engineering.
SUBSTANCE: proposed method consists in generation of control signal input into stabilisation unit by its calculation on differential game basis. Said control signal is calculated proceeding from analysis of location of minimax region drone attainability domain constructed with due allowance for all possible disturbances satisfying preset constraints and preset normal overload magnitude.
EFFECT: control signal with compensated constrained disturbances with unknown statistical properties.
5 dwg

Description

Изобретение относится к области ракетостроения, а конкретно к способам управления БПЛА в условиях внешних возмущений с неизвестными статистическими свойствами, приводящих к изменению траектории движения. Оно может быть использовано в приборном обеспечении БПЛА.The invention relates to the field of rocket science, and in particular to methods for controlling an UAV under external disturbances with unknown statistical properties, leading to a change in the trajectory of movement. It can be used in the instrumentation of the UAV.

Известно, что динамические свойства БПЛА без бортовой системы стабилизации не обеспечивают требуемую точность управления (Проектирование зенитных управляемых ракет / Под ред. И.С.Голубева и В.Г.Светлова. - Изд. второе, перераб. и доп. - М.: Изд. МАИ, 2001). Это объясняется недостаточным моментом аэродинамического демпфирования и большой зависимостью реализуемой перегрузки от статической устойчивости БПЛА. Как следствие, реакция БПЛА на входную команду управления при действии внешних возмущений (случайные порывы ветра, взрывная волна от подрыва боевых частей других БПЛА) представляет собой длительно незатухающий колебательный процесс с большим перерегулированием, что приводит к колебательной форме траектории полета БПЛА, большим промахам (например, для ЗУР), а в некоторых случаях - к разрушению БПЛА на траектории.It is known that the dynamic properties of UAVs without an onboard stabilization system do not provide the required control accuracy (Design of anti-aircraft guided missiles / Edited by I.S. Golubev and V.G. Svetlov. - Second ed., Revised and enlarged. - M .: Publ. MAI, 2001). This is explained by the insufficient moment of aerodynamic damping and the large dependence of the realized overload on the static stability of the UAV. As a result, the UAV reaction to the input control command under the action of external disturbances (random gusts of wind, a blast wave from undermining the warheads of other UAVs) is a long-lasting undamped oscillatory process with great overshoot, which leads to the oscillatory form of the UAV flight path, large misses (for example , for SAM), and in some cases - to the destruction of the UAV on the trajectory.

Таким образом, управление высокоточными БПЛА возможно только с помощью бортовых систем стабилизации, включающих блоки компенсации действия возмущений.Thus, the control of high-precision UAVs is possible only with the help of on-board stabilization systems, including disturbance compensation units.

Известен способ формирования сигналов управления симметричной ракетой в автопилоте с помощью двух каналов поперечного управления в плоскостях крыльев ракеты, в каждом из которых измеряются текущие значения боковых ускорений и угловых скоростей вращения ракеты относительно поперечных осей, и на управление рулями передаются сигналы ошибки, пропорциональные измеренным параметрам, и канала управления вокруг продольной оси, в котором измеряется угол крена ракеты и передается пропорциональный ему сигнал на управление элеронами (Проектирование зенитных управляемых ракет / Под ред. И.С.Голубева и В.Г.Светлова. - Изд. второе, перераб. и доп. - М.: Изд. МАИ, 2001). Данный способ управления реализуется в контуре стабилизации нормальной перегрузки путем формирования в блоке формирования управления сигнала, пропорционального требуемой величине нормальной перегрузки, и вычислении ошибки стабилизации на основе сигналов, получаемых от дифференцирующего гироскопа и датчика линейных ускорений. На основе величины ошибки стабилизации вычисляется сигнал, поступающий на вход рулевого привода.A known method of generating control signals for a symmetrical rocket in autopilot using two lateral control channels in the planes of the wings of the rocket, in each of which the current values of lateral accelerations and angular velocities of rotation of the rocket relative to the transverse axes are measured, and error signals proportional to the measured parameters are transmitted to the rudders and a control channel around the longitudinal axis, in which the roll angle of the rocket is measured and a signal proportional to it is transmitted to control the ailerons (Project Anti-aircraft guided missiles / Under the editorship of I.S. Golubev and V.G. Svetlov. - Second ed., revised and enlarged. - M .: Ed. MAI, 2001). This control method is implemented in the stabilization circuit of normal overload by generating a signal in the control generation unit proportional to the required value of normal overload, and calculating the stabilization error based on the signals received from the differentiating gyroscope and the linear acceleration sensor. Based on the magnitude of the stabilization error, a signal is calculated that is input to the steering gear.

Системы стабилизации этого типа обеспечивают достаточно хорошее парирование ветровых регулярных и случайных возмущений. Но, тем не менее, требуется дальнейшее расширение их возможностей по компенсации действия любых возмущений, удовлетворяющих заданным ограничениям, и увеличение быстродействия.Stabilization systems of this type provide a fairly good parry wind regular and random disturbances. But, nevertheless, further expansion of their capabilities is required to compensate for the action of any perturbations that satisfy the given constraints, and an increase in speed.

За наиболее близкий аналог (прототип) заявляемого изобретения принят способ формирования сигнала управления в автопилоте (патент №2293686 «Автопилот для зенитной управляемой ракеты, стабилизированной по крену», 2005 г.). Данный способ расширяет функциональные возможности известного автопилота и заключается в следующем: управление формируется с помощью двух идентичных по структуре каналов поперечного управления в плоскостях крыльев ракеты, в каждом из которых измеряются текущие значения боковых ускорений и угловых скоростей вращения ракеты относительно поперечных осей и на управление рулями передаются сигналы ошибки, пропорциональные измеренным параметрам, при этом коэффициенты пропорциональности корректируются обратно пропорционально величине скоростного напора, и канала управления вокруг продольной оси, в котором измеряется угол крена ракеты и передается пропорциональный ему сигнал на управление элеронами.The closest analogue (prototype) of the claimed invention adopted a method of generating a control signal in autopilot (patent No. 2293686 "Autopilot for anti-aircraft guided missile stabilized roll", 2005). This method extends the functionality of the well-known autopilot and consists in the following: control is formed using two transverse control channels identical in structure in the planes of the wings of the rocket, in each of which the current values of lateral accelerations and angular velocities of rotation of the rocket relative to the transverse axes are measured and transferred to the rudders error signals proportional to the measured parameters, while the proportionality coefficients are adjusted inversely with the value korostnogo head, and a control channel about the longitudinal axis, wherein the measured roll angle of the missile and a proportional signal is transmitted to control the ailerons.

Основным недостатком известного способа является то, что управление в контуре стабилизации формируется без учета будущей реакции БПЛА на действующие внешние возмущения, а формируется только на основе измеренного текущего ускорения и угловой скорости вращения, что приводит к увеличению ошибки стабилизации и, как следствие (для ЗУР), к увеличению промаха при наведении.The main disadvantage of this method is that the control in the stabilization circuit is formed without taking into account the future UAV reaction to external disturbances, and is formed only on the basis of the measured current acceleration and angular velocity of rotation, which leads to an increase in stabilization error and, as a result (for SAM) to increase miss on hover.

Перед заявляемым изобретением поставлена задача - разработать способ формирования сигнала управления системой стабилизации БПЛА с учетом воздействия внешних возмущений с неизвестными статистическими свойствами.The claimed invention has the task to develop a method for generating a control signal for the UAV stabilization system, taking into account the effects of external disturbances with unknown statistical properties.

Решение поставленной задачи достигается за счет ввода в контур стабилизации нормальной перегрузки управляющего сигнала, сформированного в блоке формирования сигнала стабилизации на базе расчетов с использованием информации о текущем состоянии фазового вектора БПЛА, обеспечивающего заданное значение нормальной перегрузки и компенсирующего действующие возмущения.The solution of this problem is achieved by introducing into the stabilization circuit a normal overload of the control signal generated in the stabilization signal generating unit based on calculations using information about the current state of the UAV phase vector, which provides a given value of normal overload and compensates for the operating disturbances.

Задача компенсации внешних ограниченных возмущений в предлагаемой заявке решается на основе прогнозирования гарантированной ошибки системы стабилизации, которая не будет увеличиваться в процессе движения при действии любых возмущений, удовлетворяющих заданным ограничениям.The task of compensating for external limited disturbances in the proposed application is solved by predicting the guaranteed error of the stabilization system, which will not increase during the movement under the action of any disturbances that satisfy the given restrictions.

Заявляемый способ формирования управления нормальной перегрузкой БПЛА поясняется чертежами.The inventive method of forming control of the normal overload of the UAV is illustrated by the drawings.

На фиг.1 изображена структурная схема контура стабилизации нормальной перегрузки БПЛА.Figure 1 shows the structural diagram of the stabilization circuit of the normal overload of the UAV.

На фиг.2 показано взаимное расположение минимаксной области достижимости БПЛА (область G).Figure 2 shows the relative position of the minimax reachable UAV region (region G).

На фиг.3 приведены графики переходных процессов в системе стабилизации нормальной перегрузки.Figure 3 shows graphs of transients in the stabilization system of normal overload.

На фиг.4 и 5 приведены примеры в виде графиков изменения нормальной перегрузки ЗУР.Figures 4 and 5 show examples in the form of graphs of changes in the normal overload of missiles.

Поставленная задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.

В известный контур стабилизации нормальной перегрузки БПЛА 1 (фиг.1) с дифференцирующим гироскопом и датчиком линейных ускорений вводится дополнительный блок формирования сигнала стабилизации (БФСС) 2, в котором формируется сигнал управления, компенсирующий действие возмущений. Рассматриваемая система стабилизации (Фиг.1) включает БПЛА 1 как объект регулирования, рулевой привод (РП) 3 и две отрицательные обратные связи: по угловой скорости ωz, измеряемой дифференцирующим гироскопом (ДГ) 4, и по нормальной перегрузке Ny, измеряемой датчиком линейных ускорений (ДЛУ) 5. Входом для системы стабилизации является команда управления u, формируемая в блоке формирования сигнала стабилизации (БФСС) 2. Входами для БФСС является требуемое значение нормальной перегрузки Ny треб, формируемое в блоке формирования управления (БФУ) 6, и вектор текущего состояния БПЛА x. На БПЛА действует возмущение ξ. На схеме (Фиг.1) обозначено: ky, kДГ, kДЛУ - коэффициенты усиления, δВ - угол закладки руля высоты, ε - сигнал на входе рулевого привода. Позициями 7 и 8 обозначены блоки вычитания.An additional stabilization signal generating unit (BFSS) 2 is introduced into the well-known stabilization loop for UAV normal overload 1 (Fig. 1) with a differentiating gyroscope and a linear acceleration sensor, in which a control signal is generated that compensates for the effect of disturbances. The stabilization system under consideration (Fig. 1) includes a UAV 1 as an object of regulation, a steering gear (RP) 3 and two negative feedbacks: the angular velocity ω z measured by a differentiating gyroscope (DG) 4 and the normal overload N y measured by the sensor linear accelerations (DLU) 5. The input for the stabilization system is the control command u generated in the stabilization signal generating unit (BFSS) 2. The inputs for the BFSS are the required value of the normal overload N y required generated in the control forming unit (BFU) 6, and the vector of the current state of the UAV x. A disturbance ξ acts on the UAV. In the scheme (1) denotes: k y, k DW, k DLU - gains, δ B - Bookmarks rudder angle, ε - the signal input of the steering actuator. Positions 7 and 8 indicate the subtraction blocks.

Для оценки гарантированной ошибки стабилизации используется следующий подход.The following approach is used to evaluate the guaranteed stabilization error.

Расчет управляющего сигнала u, компенсирующего действие возмущений, происходит на основе решения следующей антагонистической дифференциальной игры, в которой участвуют два игрока, преследующие противоположные интересы. Первый игрок выбирает управление БПЛА, а второй игрок - внешнее возмущение.The calculation of the control signal u, which compensates for the action of disturbances, is based on the solution of the following antagonistic differential game, in which two players are involved, pursuing opposite interests. The first player chooses the control of the UAV, and the second player selects the external disturbance.

Пусть первый игрок, действующий в интересах БПЛА, ищет минимум критерия, определяемого как функционал:Let the first player acting in the interests of the UAV search for a minimum of a criterion defined as a functional:

J = ( N y ( T ) N y т р е б ) 2 + N ˙ y ( T ) 2

Figure 00000001
J = ( N y ( T ) - N y t R e b ) 2 + N ˙ y ( T ) 2
Figure 00000001

интересы второго игрока (возмущающего воздействия) противоположны.the interests of the second player (disturbance) are opposite.

Здесь Ny треб - требуемое значение нормальной перегрузки БПЛА, N ˙ y

Figure 00000002
- скорость изменения нормальной перегрузки. Момент окончания переходного процесса Т не задан и определяется в процессе стабилизации.Here N y req is the required value of the normal UAV overload, N ˙ y
Figure 00000002
- rate of change of normal overload. The end of the transition process T is not set and is determined in the stabilization process.

Требуется найти управление БПЛА, обеспечивающее минимум функционала в момент времени Т в предположении, что интересы второго игрока противоположны. В данной дифференциальной игре оптимальными способами выбора управлений игроков являются позиционные стратегии.It is required to find a UAV control that provides a minimum of functionality at time T under the assumption that the interests of the second player are opposite. In this differential game, positional strategies are the best ways to select player controls.

Для решения поставленной задачи используем подход, основанный на решении вспомогательных задач минимаксного программного управления.To solve this problem, we use an approach based on solving auxiliary problems of minimax program control.

Управления игроков будем выбирать в дискретные моменты времениPlayer controls will be selected at discrete points in time

t0=0, t0+Δt, t0+2Δt, …,t 0 = 0, t 0 + Δt, t 0 + 2Δt, ...,

и так далее, где Δt - шаг выбора управления.and so on, where Δt is the control selection step.

Для выбора управления в позиции {t*,z(t*)} (здесь z - вектор состояния системы) составляется вспомогательная минимаксная задача оптимального программного управления, которая ставится как исходная конфликтная задача, но решается она из позиции {t*,z(t*)} и управления игроков определяются только как функции времени на интервале времени [t*,T).To select a control in the position {t * , z (t * )} (here z is the state vector of the system), an auxiliary minimax optimal control problem is compiled, which is posed as the initial conflict problem, but it is solved from the position {t * , z (t * )} and player controls are defined only as functions of time on the time interval [t * , T).

В результате решения вспомогательной минимаксной задачи определяется программное управление u ˜ п р ( t )

Figure 00000003
и в качестве оптимального управления первого игрока в позиции {t*,z(t*)} принимаетсяAs a result of solving the auxiliary minimax problem, program control is determined u ˜ P R ( t )
Figure 00000003
and as the optimal control of the first player in the position {t * , z (t * )} is taken

u ˜ ( t * , z ( t * ) ) = u ˜ п р ( t ) | t = t *

Figure 00000004
. u ˜ ( t * , z ( t * ) ) = u ˜ P R ( t ) | t = t *
Figure 00000004
.

С выбранным управлением происходит переходной процесс в течение времени Δt. Одновременно реализуется некоторое возмущение ξ, которое не измеряется в процессе функционирования системы стабилизации. В позиции {t*+Δt,z(t*+Δt)} вновь составляется вспомогательная задача и т.д.With the selected control, a transient occurs over time Δt. At the same time, a certain perturbation ξ is realized, which is not measured during the operation of the stabilization system. In the position {t * + Δt, z (t * + Δt)} the auxiliary task is again drawn up, etc.

Решение вспомогательной задачи базируется на расчете для ряда будущих гипотетических моментов окончания переходного процесса минимаксной области достижимости (G) системы стабилизации в плоскости двух координат: нормальная перегрузка Ny и скорость ее изменения N ˙ y

Figure 00000005
(Фиг.2). Особенность вспомогательной задачи состоит в том, что минимаксная (область G на фиг.2) строится с учетом противодействия второго игрока.The solution of the auxiliary problem is based on the calculation for a number of future hypothetical moments of the end of the transition process of the minimax reachability region (G) of the stabilization system in the plane of two coordinates: normal overload N y and rate of change N ˙ y
Figure 00000005
(Figure 2). A feature of the auxiliary problem is that the minimax (region G in FIG. 2) is constructed taking into account the opposition of the second player.

Алгоритм вычисления управления u в позиции {t*,z(t*)} с использованием разработанного способа состоит из следующих операций.The algorithm for calculating the control u at the position {t * , z (t * )} using the developed method consists of the following operations.

1. Задается начальный гипотетический момент окончания переходного процесса T*=t*+ΔT, где ΔT - шаг изменения T*.1. The initial hypothetical moment of the end of the transient process T * = t * + ΔT, where ΔT is the change step T *, is set .

2. В плоскости координат O N y N ˙ y

Figure 00000006
строится минимаксная ОД игроков G для гипотетического момента окончания переходного процесса T* (фиг.2).2. In the coordinate plane O N y N ˙ y
Figure 00000006
the minimax OD of the players G is constructed for the hypothetical moment of the end of the transition process T * (Fig. 2).

3. Определяется точка общей ОД, ближайшая к заданной точке ( N y т р е б ,0 )

Figure 00000007
(точка А). Здесь заданная точка соответствует требуемому значению перегрузки, подаваемому на вход БФСС.3. The point of general OD closest to the given point is determined ( N y t R e b 0 )
Figure 00000007
(point A). Here, the set point corresponds to the required overload value supplied to the BFSS input.

4. Определяется гипотетический промах ε*(t*,T*).4. A hypothetical miss ε * (t * , T * ) is determined.

5. Определяется программа управления первого игрока u ˜ ( t )

Figure 00000008
, обеспечивающая перемещение из позиции {t*,z(t*)} в точку А в момент T* и управление и u ˜ ( t * , T * ) = u ˜ ( t * )
Figure 00000009
.5. The control program of the first player is determined u ˜ ( t )
Figure 00000008
providing movement from the position {t * , z (t * )} to point A at time T * and control and u ˜ ( t * , T * ) = u ˜ ( t * )
Figure 00000009
.

6. Гипотетический момент окончания переходного процесса увеличивается на величину ΔT и вновь определяется ε*(t*,T*+ΔТ), u ˜ ( t * , T * + Δ T )

Figure 00000010
) итак далее.6. The hypothetical moment of the end of the transition process increases by ΔT and again determined by ε * (t * , T * + ΔТ), u ˜ ( t * , T * + Δ T )
Figure 00000010
) and so on.

7. Оптимальный гипотетический момент окончания переходного процесса T ˜ *

Figure 00000011
в позиции {t*,z(t*)} находится из условия7. The optimal hypothetical moment of the end of the transition process T ˜ *
Figure 00000011
in the position {t * , z (t * )} is found from the condition

min t * T * τ ε * ( t * , T * )

Figure 00000012
, min t * T * τ ε * ( t * , T * )
Figure 00000012
,

где τ - максимальное время окончания переходного процесса.where τ is the maximum transition time.

8. В качестве оптимального управления u ˜ ( t * , z ( t * ) )

Figure 00000013
в позиции {t*,z(t*)} принимается u ˜ ( t * , z ( t * ) ) = u ˜ ( t * , T ˜ * )
Figure 00000014
, то есть управление, вычисленное по взаимному расположению ОД игроков и заданной точки в оптимальный гипотетический момент окончания переходного процесса T ˜ *
Figure 00000015
.8. As an optimal control u ˜ ( t * , z ( t * ) )
Figure 00000013
at the position {t * , z (t * )} is accepted u ˜ ( t * , z ( t * ) ) = u ˜ ( t * , T ˜ * )
Figure 00000014
, that is, the control calculated by the relative position of the OD of the players and the given point at the optimal hypothetical moment of the end of the transition process T ˜ *
Figure 00000015
.

Результаты применения предлагаемого способа формирования управления в контуре стабилизации нормальной перегрузки БПЛА для компенсации действия внешних возмущений поясняется следующими примерами.The results of applying the proposed method of forming control in the stabilization loop of the UAV normal overload to compensate for the effects of external disturbances is illustrated by the following examples.

На фиг.3 приведены графики переходных процессов в системе стабилизации нормальной перегрузки при действии возмущения вида ξ=ξmaxsin(ωt+φ), один из которых получен при формировании управления предложенным способом (кривая Б), второй получен при действии постоянного управляющего сигнала u ( t ) = N y т р е б = c o n s t

Figure 00000016
(кривая А). Требуемое значение нормальной перегрузки, подаваемое с БФУ, равнялось N y т р е б = 5
Figure 00000017
.Figure 3 shows the graphs of transients in the stabilization system of normal overload under the action of a perturbation of the form ξ = ξ max sin (ωt + φ), one of which is obtained by forming the control by the proposed method (curve B), the second is obtained by the action of a constant control signal u ( t ) = N y t R e b = c o n s t
Figure 00000016
(curve A). The required value of the normal overload supplied from the BFU was N y t R e b = 5
Figure 00000017
.

Результаты компьютерного моделирования при подаче постоянного входного сигнала управления u ( t ) = N y т р е б = c o n s t

Figure 00000018
и при действии одинаковых возмущений показали, что быстродействие системы стабилизации перегрузки БПЛА, управление в которой формируется предложенным способом выше, чем у известной системы стабилизации. Установившаяся ошибка управления в контуре стабилизации перегрузки БПЛА, управление которым формируется предложенным способом, всегда меньше, чем в прототипе при действии аналогичного возмущения.The results of computer simulation when applying a constant input control signal u ( t ) = N y t R e b = c o n s t
Figure 00000018
and under the action of the same disturbances, they showed that the speed of the UAV overload stabilization system, in which the control is formed by the proposed method, is higher than that of the known stabilization system. The steady-state control error in the stabilization circuit of the UAV overload, the control of which is formed by the proposed method, is always less than in the prototype under the action of a similar disturbance.

На фиг.4 и фиг.5 приведены примеры в виде графиков изменения нормальной перегрузки ЗУР в процессе наведения по методу пропорциональной навигации на маневрирующую цель при действии возмущения с использованием предложенного способа стабилизации.Figure 4 and figure 5 shows examples in the form of graphs of changes in the normal overload of missiles in the process of guidance by the method of proportional navigation to a maneuvering target under the action of a disturbance using the proposed stabilization method.

На этих графиках представлено:These graphs show:

- требуемое значение перегрузки, вычисляемое в блоке формирования управления (БФУ) (кривая А);- the required value of the overload, calculated in the control formation unit (BFC) (curve A);

- график изменения перегрузки в процессе наведения ЗУР на цель при формировании управления в контуре стабилизации перегрузки ЗУР предложенным способом (кривая Б).- a graph of the change in congestion in the process of pointing missiles to the target when forming control in the stabilization contour of the missiles in the proposed way (curve B).

Управление цели выбиралось по закону α ( t ) = { α m a x , 0 t < 1 c ; - α m a x , t 1 c .

Figure 00000019
Goal management was selected by law α ( t ) = { α m a x , 0 t < one c ; - α m a x , t one c .
Figure 00000019

Здесь управлением цели является угол атаки αцели, где αmax - максимально допустимый угол атаки.Here, the target control is the angle of attack α of the target , where α max is the maximum allowable angle of attack.

На ЗУР действовало возмущение вида ξ=ξmaxsin(ωt+φ).A SAM was affected by a perturbation of the form ξ = ξ max sin (ωt + φ).

Как видно из графиков, система стабилизации ЗУР, управление в которой формируется предложенным способом, превосходит как по точности, так и по быстродействию систему стабилизации прототипа, в результате возрастает точность наведения ЗУР. Так, например, промах, полученный при формировании управления системой стабилизации ЗУР предложенным способом, равняется 4,25 м, а при использовании системы стабилизации прототипа - 9,41 м, т.е. точность наведения возросла более чем в 2 раза.As can be seen from the graphs, the missile defense stabilization system, the control of which is formed by the proposed method, surpasses both the accuracy and speed of the prototype stabilization system, as a result, the accuracy of the missile guidance is increased. So, for example, the miss obtained in the formation of control of the missile stabilization system by the proposed method is 4.25 m, and when using the prototype stabilization system - 9.41 m, i.e. pointing accuracy increased by more than 2 times.

Таким образом, изобретение позволило получить технический результат, а именно повысить быстродействие и точность управления системой стабилизации нормальной перегрузки БПЛА, что привело к повышению точности управления (для ЗУР - к повышению точности наведения). В предлагаемом изобретении для вычисления управляющего сигнала, компенсирующего действие внешних возмущений, не требуется информация о характере возмущения, т.к. управление вычисляется на основе анализа взаимного расположения минимаксной области достижимости БПЛА, которая строится с учетом всевозможных возмущений, удовлетворяющих заданным ограничениям, и заданного значения нормальной перегрузки.Thus, the invention made it possible to obtain a technical result, namely, to increase the speed and accuracy of control of the stabilization system of the UAV normal overload, which led to an increase in control accuracy (for missiles - to increase the accuracy of guidance). In the present invention, to calculate the control signal that compensates for the action of external disturbances, information on the nature of the disturbance is not required, because control is calculated on the basis of the analysis of the relative position of the minimax reachability range of the UAV, which is built taking into account all kinds of disturbances that satisfy the given restrictions and the given value of the normal overload.

Claims (1)

Способ формирования сигнала управления системой стабилизации нормальной перегрузки беспилотного летательного аппарата, включающий измерение параметров движения беспилотного летательного аппарата, вычисление сигнала управления и ввод его в контур стабилизации нормальной перегрузки, отличающийся тем, что для вычисления сигнала управления на основе расчета областей достижимости в плоскости координат «нормальная перегрузка - скорость изменения нормальной перегрузки» для ряда будущих дискретных моментов времени окончания переходного процесса выбирают оптимальный гипотетический момент времени окончания переходного процесса, анализируют положение области достижимости в плоскости координат «нормальная перегрузка - скорость изменения нормальной перегрузки» в этот момент времени и на основе этого анализа вычисляют сигнал управления. The method of generating a control signal for the stabilization system of the normal overload of an unmanned aerial vehicle, including measuring the motion parameters of an unmanned aerial vehicle, calculating a control signal and inputting it into the stabilization loop of a normal overload, characterized in that for calculating a control signal based on the calculation of reachability areas in the coordinate plane "normal overload - the rate of change of the normal overload ”for a number of future discrete transition end times process of choosing optimal hypothetical time transient closure assayed position in the coordinate region of reachability "normal overload - rate of change of normal overload" plane at this time, and based on this analysis, calculating a control signal.
RU2011145639/11A 2011-11-09 2011-11-09 Method of generating drone stabilisation system control signal RU2487052C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011145639/11A RU2487052C1 (en) 2011-11-09 2011-11-09 Method of generating drone stabilisation system control signal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011145639/11A RU2487052C1 (en) 2011-11-09 2011-11-09 Method of generating drone stabilisation system control signal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011145639A RU2011145639A (en) 2013-05-20
RU2487052C1 true RU2487052C1 (en) 2013-07-10

Family

ID=48788187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011145639/11A RU2487052C1 (en) 2011-11-09 2011-11-09 Method of generating drone stabilisation system control signal

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2487052C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2601032C1 (en) * 2015-09-29 2016-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") Method of aircraft angular stabilization in roll signal generating with external disturbances estimation and compensation and device for its implementation
RU2697634C2 (en) * 2017-10-18 2019-08-15 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Control method of multisectional rudder of aircraft

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU44102U1 (en) * 2004-10-29 2005-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") DEVICE STABILIZATION HEIGHT OF UNMANNED AIRCRAFT
RU2293686C1 (en) * 2005-11-16 2007-02-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" им. акад. А.А. Расплетина" Autopilot for anti-aircraft roll-stabilized guided missile
RU2310899C1 (en) * 2006-05-25 2007-11-20 Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" Method for normalization of control and stabilization signal of longitudinal-balancing motion of flight vehicle and device for its realization
RU2338235C1 (en) * 2007-04-27 2008-11-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") Method for generating of flying aircraft angular motion adaptive control signal
RU2394263C1 (en) * 2009-07-03 2010-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") Adaptive device to generate signal controlling aircraft lengthwise-equalising motion

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU44102U1 (en) * 2004-10-29 2005-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") DEVICE STABILIZATION HEIGHT OF UNMANNED AIRCRAFT
RU2293686C1 (en) * 2005-11-16 2007-02-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" им. акад. А.А. Расплетина" Autopilot for anti-aircraft roll-stabilized guided missile
RU2310899C1 (en) * 2006-05-25 2007-11-20 Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" Method for normalization of control and stabilization signal of longitudinal-balancing motion of flight vehicle and device for its realization
RU2338235C1 (en) * 2007-04-27 2008-11-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") Method for generating of flying aircraft angular motion adaptive control signal
RU2394263C1 (en) * 2009-07-03 2010-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") Adaptive device to generate signal controlling aircraft lengthwise-equalising motion

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2601032C1 (en) * 2015-09-29 2016-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") Method of aircraft angular stabilization in roll signal generating with external disturbances estimation and compensation and device for its implementation
RU2697634C2 (en) * 2017-10-18 2019-08-15 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Control method of multisectional rudder of aircraft

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011145639A (en) 2013-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lee et al. Polynomial guidance laws considering terminal impact angle and acceleration constraints
Xiong et al. Hyperbolic tangent function weighted optimal intercept angle guidance law
CN103245257A (en) Guidance law of multi-constraint aircraft based on Bezier curve
Ohlmeyer et al. Nonlinear integrated guidance-control laws for homing missiles
De Ridder et al. Terminal area trajectory planning using the energy-tube concept for reusable launch vehicles
Zhao et al. Acceleration autopilot for a guided spinning rocket via adaptive output feedback
Ryoo et al. Energy optimal waypoint guidance synthesis for antiship missiles
Luo et al. A guidance law for UAV autonomous aerial refueling based on the iterative computation method
Kawaguchi et al. Stochastic approach to robust flight control design using hierarchy-structured dynamic inversion
Padhi et al. Neuro-adaptive augmented dynamic inversion based PIGC design for reactive obstacle avoidance of UAVs
RU2487052C1 (en) Method of generating drone stabilisation system control signal
Lin et al. Standoff tracking of a ground target based on coordinated turning guidance law
Viswanath et al. Disturbance observer based sliding mode control for proportional navigation guidance
Krasilshchikov et al. Development of high speed flying vehicle on-board integrated navigation, control and guidance system
Padhi et al. Nonlinear and linear autopilot performance comparison of tactical flight vehicle
Williams Real-time computation of optimal three-dimensional aircraft trajectories including terrain-following
Kim et al. Missile guidance law considering constraints on impact angle and terminal angle of attack
Chrpa et al. Smoothed hex-grid trajectory planning using helicopter dynamics
Viswanath et al. Homing missile guidance using LOS rate and relative range measurement
de Almeida Waypoint navigation using constrained infinite horizon model predictive control
Viswanath et al. A new nonlinear guidance law formulation for proportional navigation guidance
Sayadi et al. Robust optimal control for precision improvement of guided gliding vehicle positioning
Mattei et al. Nonlinear robust autopilot for rolling and lateral motions of an aerodynamic missile
Tennakoon et al. Design and simulation of a UAV controller system with high maneuverability
Luo et al. Autopilot design for bank to turn missile

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171110