Оптимальное управление группой беспилотных планирующих летательных аппаратов

Рассмотрен алгоритм управления группой беспилотных планирующих летательных аппаратов, отличительной особенностью которых является отсутствие двигательной установки. Полет совершается за счет использования запаса полной механической энергии, полученной беспилотным планирующим летательным аппаратом в момент воздушного старта. Задача группового полета с автономностью каждого летательного аппарата из группы в настоящее время является актуальной. Создание алгоритма управления группой беспилотных планирующих летательных аппаратов и формирование траектории каждого аппарата позволяет решать широкий круг практических задач. Настоящая работа предполагает постановку задачи, включающую в себя максимизацию дальности полета с заданием граничных условий на концах траекторий. Траектория каждого беспилотного планирующего летательного аппарата из группы формируется с помощью задания опорной функции для каждой фазовой координаты (xg, yg, zg). Максимизация дальности полета группы осуществляется в результате решения краевой задачи методом Ритца --- Галёркина, основанным на оптимизации функции нескольких переменных, и в отличие от классических методов оптимизации позволяет решать рассматриваемую оптимизационную задачу с достаточной в практическом смысле точностью, не требуя для своей реализации больших вычислительных ресурсов. Данный метод существенно отличается от ранее известных работ как в части постановки задачи, так и в части требований, предъявляемых к динамическим возможностям летательного аппарата

Литература

[1] Флетчер К. Численные методы на основе метода Галёркина. М., Мир, 1988.

[2] Тараненко В.Т., Момджи В.Г. Прямой вариационный метод в краевых задачах динамики полета. М., Машиностроение, 1986.

[3] Лам Т.Т. Решение краевой задачи формирования траектории движения самолета при выполнении пространственного маневра. Труды МАИ, 2014, № 78. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=53732&eng=N

[4] Воронов Е.М., Карпенко А.П. Построение эффективных программ сближения--уклонения с учетом связей, ограничений и возмущений. Известия высших учебных заведений. Авиационная техника, 1979, № 4, с. 108--110.

[5] Чикрий А.А., Шишкина Н.Б. О задаче группового преследования при наличии фазовых ограничений. Автоматика и телемеханика, 1985, № 2, с. 59--68.

[6] Петров Н.Н. Об одном классе задач группового преследования с фазовыми ограничениями. Автоматика и телемеханика, 1994, № 3, с. 42--49.

[7] Ибрагимов Г.И. Об одной задаче группового преследования. Автоматика и телемеханика, 2005, № 8, с. 24--35.

[8] Емельянова Т.Ю. Дифференциально-игровой метод сближения группы летательных аппаратов с группой маневрирующих объектов. Гироскопия и навигация, 2006, № 2, с. 107--112.

[9] Банников А.С. Нестационарная задача группового преследования. Известия РАН. ТиСУ, 2009, № 4, с. 29--34.

[10] Воронов Е.М., Ефремов В.А., Кусля А.М. и др. Методические основы формирования рационального облика перспективных авиационных средств поражения при одиночном и групповом применении. Морская радиоэлектроника, 2017, № 2, с. 48--51.

[11] Воронов Е.М., Микрин Е.А., Обносов Б.В., ред. Стабилизация, наведение, групповое управление и системное моделирование беспилотных летательных аппаратов. Современные подходы и методы. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018.

[12] Воронов Е.М., Никитенко А.И., Репкин А.Л. Оптимизация управления активными ресурсами группировки управляемых средств поражения в конфликтной ситуации с группой ракетных катеров. Тр. ХХ Междунар. конф. "Проблемы управления и моделирования в сложных системах". Самара, Офорт, 2018, с. 196--205.

[13] Ефремов В.А., Сычев С.И., Хамаев Н.В. и др. Групповое построение управляемых средств поражения при залповом применении. Радиоэлектронные технологии, 2018, № 3, с. 66--70.

[14] Карпежников Е.И. Групповое применение беспилотных планирующих летательных аппаратов. Тр. ХII Всерос. съезда по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики. Т. 1. Уфа, БГУ, 2019, с. 469--471.

[15] Грумондз В.Т., Полищук М.А., Черторыжская С.С. Выбор параметров аэродинамического и динамического облика беспилотного планирующего летательного аппарата. Вестник МАИ, 2012, т. 19, № 4, с. 5--12.

[16] Грумондз В.Т., Полищук М.А., Черторыжская С.С. и др. Синтез системы управления малого беспилотного планирующего летательного аппарата с крылом большого удлинения. Известия высших учебных заведений. Авиационная техника, 2012, № 3, с. 22--27.

[17] Грумондз В.Т., Полищук М.А. Алгоритм формирования множества начальных состояний беспилотного планирующего ЛА в задаче о достижимости заданного набора навигационных точек. Вестник МАИ, 2013, т. 20, № 3, с. 154--159.

[18] Грумондз В.Т., Карпежников Е.И., Полищук М.А. и др. Алгоритмы построения областей начальных состояний беспилотных планирующих крылатых летательных аппаратов. Известия высших учебных заведений. Авиационная техника, 2017, № 4, с. 51--58.

[19] Грумондз В.Т., Полищук М.А., Карпежников Е.И. Управление спуском в атмосфере беспилотного планирующего крылатого летательного аппарата. Полет, 2017, № 9-10, с. 42--48.