Настройка контуров управления беспилотного воздушного судна самолетного типа с использованием генетического алгоритма
Авторы: Кошкина А.А., Масленников А.Л., Бабенко М.Д., Чулин Н.А.
Опубликовано в выпуске: #2(158)/2025
DOI: 10.18698/2308-6033-2025-2-2427
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов
Рассмотрена задача настройки системы управления беспилотного воздушного судна самолетного типа с применением генетического алгоритма. Используется «полная» математическая модель беспилотного воздушного судна, в которой учитываются аэродинамические характеристики, полученные с помощью прикладного пакета SolidWorksFlowSimulation. Система управления состоит из четырех контуров: по высоте, скорости, курсу и боковой перегрузке, которые дополнительно включают внутренние контуры регулирования. Контуры управления реализованы на ПИ-регуляторах, коэффициенты которых подбираются с применением трех последовательных оптимизационных процедур. Сначала подбираются параметры контура управления по скорости, затем по высоте, а потом совместно по углу курса и боковой перегрузке. Приведена общая постановка оптимиза- ционной задачи и критерии минимизации для каждого случая, которые связываются с показателями качества переходных процессов в зависимости от подбираемых коэффициентов регуляторов. Для проверки предложенного подхода был проведен вычислительный эксперимент, результаты которого показали, что генетические алгоритмы вполне применимы для решения поставленной задачи.
EDN VUIMBS
Литература
[1] Khalil H.K. Nonlinear Systems. 3rd edition. Prentice-Hall, 2002, 750 p.
[2] Денисенко В. ПИД-регуляторы: Принципы построения и модификации. Современные технологии автоматизации, 2006, № 4, с. 66–75.
[3] Лысухо Г.В., Масленников А.Л. Квадрокоптер: динамика и управление. Политехнический молодежный журнал, 2020, № 05 (46). DOI: 10.18698/2541-8009-2020-5-604
[4] Заика В.В., Масленников А.Л. Цифровая система управления трехзвенного сферического маятника с координированным управлением. Автоматизация. Современные технологии, 2022, т. 76, № 12, с. 566–572. DOI: 10.36652/0869-4931-2022-76-12-566-572.
[5] Tan W., Liu J., Chen T., Marquez H.J. Comparison of some well-known PID tuning formulas. Computers & Chemical Engineering, 2006, vol. 30, iss. 9, pp. 1416–1423.
[6] Гаркушенко В.И., Дегтярев Г.Л. Теория автоматического управления. Казань, Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2010, 274 с.
[7] Ким Д.П. Теория автоматического управления. Т. 2. Многомерные, нелинейные, оптимальные и адаптивные системы. 2-е изд., испр. и доп. Москва, Физматлит, 2016, 440 с.
[8] Бураков М.В. Генетический алгоритм: теория и практика. Санкт-Петербург, ГУАП, 2008, 164 с.
[9] Hadian M., Aarabi A., Makvand A.B., Mehrshadian M. A new event-based PI controller using evolutionary algorithms. Journal of Control, Automation and Electrical Systems, 2019, vol. 30, pp. 841–849.
[10] Кузнецов М.А., Масленников А.Л. Настройка системы регулирования двухроторной аэродинамической системы с использованием генетического алгоритма. Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2023, № 4, с. 33–38. DOI: 10.25791/pribor.4.2023.1403
[11] Тедеев Г.И., Жукова А.Б., Масленников А.Л. Применение генетического алгоритма для формирования программы тангажа в задаче выведения ракеты-носителя. Авиакосмическое приборостроение, 2021, № 12, с. 19–27. DOI: 10.25791/aviakosmos.12.2021.1254
[12] Пушкарева А.Д., Масленников А.Л. Настройка системы стабилизации космического аппарата CubeSat в режиме разгона двигателей маховиков с использованием генетического алгоритма. Авиакосмическое приборостроение, 2024, № 5, с. 37–49.
[13] Лебедев А.А., Чернобровкин Л.С. Динамика полета беспилотных летательных аппаратов. Москва, Машиностроение, 1973, 616 с.
[14] Чепурных И.В. Динамика полета самолетов. Комсомольск-на-Амуре, КнАГТУ, 2014, 112 с.
[15] ГОСТ 20058–80. Динамика летательных аппаратов в атмосфере. Термины, определения и обозначения.
[16] Ткаченко Е.Д., Масленников А.Л. Определение аэродинамических коэффициентов ракеты класса «земля — воздух» методами вычислительной гидродинамики в SolidWorks Flow Simulation. Политехнический молодежный журнал, 2020, № 06 (47). http://dx.doi.org/10.18698/2541-8009-2020-06-615