СИНЕРГЕТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫМ ДВИЖЕНИЕМ КОСМИЧЕСКИХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
DOI:
https://doi.org/10.52167/1609-1817-2025-139-4-193-205Ключевые слова:
космический летательный аппарат, синтез регулятора, трехканальный автопилот, робастность, синергетический синтезАннотация
В данной статье рассматривается проектирование пространственного движения космического летательного аппарата (КЛА) методом синергетического синтеза. В методе синергетического синтеза в пространстве состояний системы управления вводятся понятия притягивающих инвариантных многообразий. Для нахождения управления используются функциональные уравнения, записанные относительно соответствующих макропеременных, описывающих инвариантные многообразия. Во-первых, приводится математическое описание системы управления, использующее нелинейную модель КЛА. В соответствие с рассматриваемым синергетическим синтезом построена расширенная нелинейная модель объекта управления, учитывающая внешние возмущающие воздействия и определены управления. Для анализа эффективности синтезированного синергетического регулятора проведено компьютерное моделирование замкнутой системы управления. Приведенные результаты компьютерного моделирования подтверждают, что регуляторы способны обеспечить системе управления устойчивость и робастность к внешним возмущениям, а также могут послужить теоретической основной для проектирования нелинейных систем управления.
Библиографические ссылки
[1] R. А. Hess, “Robust flight control design to minimize aircraft loss-of-control incidents,” Aerospace, vol. 1, рр. 1-17, 2014, doi: 10.3390/aerospace1010001.
[2] Y. Wu, J. Dong, “Fault estimation and fault tolerant control for Т-S fuzzy systems,” in Proceedings of the 3rd International Conference on Informative and Cybernetics for Computational Social Systems, рр. 97–102, 26-29 Aug. 2016, doi: 10.1109/ICCSS.2016.7586431.
[3] А. Ben Brahim, S. Dhahri, F. Ben Hmida, А. Sellami, “Multiplicative fault estimation-based adaptive sliding mode fault-tolerant control design for non-linear systems,” Complexity, vol. 2018, 2018, doi: 10.1155/2018/1462594.
[4] С. Kasnakoǧlu, “Investigation of multi-input multi-output robust control methods to handle parametric uncertainties in autopilot design,” PLoS ONE, vol. 11, no. 10, Oct. 2016, art. no. e0165017, doi: 10.1371/journal.pone.0165017.
[5] R. Takase, М. Sato, А. Marcos, S. Suzuki, “Hardware-in-the-loop evaluation of a robust C* control law on MuPAL-α research aircraft,” IFAC-PapersOnLine, vol. 53, pp. 122-127, Jan. 2020, doi: 10.1016/j.ifacol.2020.12.1927.
[6] Н. Alwi, С. Edwards, “Robust fault reconstruction for linear parameter varying systems using sliding mode observers,” International Journal of Robust and Nonlinear Control (IJRNC), vol. 24, no. 14, рр. 1947-1968, 2014, doi: 10.1002/rnc.3009.
[7] М. Rodrigues, Н. Hamdi, D. Theilliol, С. Mechmeche, N. Benhadj Braiek, “Actuator fault estimation based adaptive polytopic observer for a class of LPV descriptor systems,” IJRNC, vol. 25, рр. 673-688, 2015, doi: 10.1002/rnc.3236.
[8] F.-R. Lopez-Estrada, J.-С. Ponsart, D.Theilliol, С.-М. Astorga-Zaragoza, J.-L. Camas-Anzueto, “Robust sensor fault estimation for descriptor–LPV systems with unmeasuarble gain scheduling functions: application to an anaerobic bioreactor,” International Journal of Applied Mathematics and Computer Science, vol. 25, рр. 233-244, 2015, doi: 10.1515/amcs-2015-0018.
[9] D. Navarro-Tapia, Р. Simplício, А. Iannelli, А. Marcos, “Robust flare control design using structured H∞ synthesis: a civilian aircraft landing challenge,” IFAC-PapersOnLine (IFACPOL), vol. 50, no. 1, рр. 3971-3976, Jul. 2017, doi: 10.1016/j.ifacol.2017.08.769.
[10] Р. Simplício, D. Navarro-Tapia, А. Iannelli, А. Marcos, “From standard to structured robust control design: application to aircraft automatic glide-slope approach,” IFACPOL, vol. 51, no. 25, pp. 140-145, 2018, doi: 10.1016/j.ifacol.2018.11.095.
[11] X. Wang, Y. Sang, G. Zhou, “Combining stable inversion and H∞ synthesis for trajectory tracking and disturbance rejection control of civil aircraft autolanding,” Applied Sciences, Switzerland, vol. 10, no. 4, Feb. 2020, art. no. 1224, doi: 10.3390/app10041224.
[12] J.-M. Biannic, С. Roos, A. Knauf “Design and robustness analysis of fighter aircraft flight control laws,” European Journal of Control, vol. 12, 2006, рр. 74-82, doi: 10.3166/ejc.12.71-85.
[13] А. Iannelli, Р. Simplício, D. Navarro-Tapia, А. Marcos, “LFT modeling and μ analysis of the aircraft landing benchmark,” IFACPOL, vol. 50, no. 1, рр. 3965-3970, Jul. 2017, doi: 10.1016/j.ifacol.2017.08.766.
[14] L. Chu, Q. Li, F. Gu, Х. Du, Y. Не, Y. Deng, “Design, modeling, and control of morphing aircraft: A review,” Chinese Journal of Aeronautics, vol. 35, no. 5, рр. 220-2146, 2022, doi: 10.1016/j.cja.2021.09.013.
[15] М. R. Ghazali, М. А. Ahmad, R. М. Т. Raja Ismail, “A multiple-node hormone regulation of neuroendocrine-PID control for nonlinear MIMO systems,” IETE Journal of Research, vol. 68, рр. 4476-4482, Jul. 2022, doi: 10.1080/03772063.2020.1795939.
[16] M. R. Ghazali, М. А. Ahmad, Н. Ishak, “А data-driven sigmoid-based secretion rate of neuroendocrine-PID Control for TRMS System,” 2021 IEEE 11th IEEE Symposium on Computer Applications & Industrial Electronics (ISCAIE), May 2021, doi: 10.1109/ISCAIE51753.2021.9431795.
[17] М. Kiselev, S. Levitsky, М. Shkuri, “Influence of control system algorithms on the maneuvering characteristics of the aircraft,” Aerospace Systems, vol. 5, рр. 123-130, 2022, doi: 10.1007/s42401-021-00124-8.
[18] М. Idrissi, М. Salami, F. Annaz, “A review of quadrotor unmanned aerial vehicles: applications, architectural design and control algorithms,” Journal of Intelligent & Robotic Systems, vol. 104, art. no. 22, 2022, doi: 10.1007/s10846-021-01527-7.
[19] D. Satybaldina, ZH. Kalmaganbetova, “Robust control for a tracking electromechanical system,” IJECE, vol. 12, no. 5, рр. 4883-4891, Oct. 2022, doi: 10.11591/ijece.v12i5.pp 4883-4891.
[20] D. Satybaldina, Z. Amirzhanova, А. Mashtayeva, “Robust control of aircraft flight in conditions of disturbances,” IJECE, vol. 12, no. 4, рр. 3572-3582, Aug. 2022, doi: 10.11591/ijece.v12i4. Pp3572-3582.
[21] D. Satybaldina, A. Dabayeva, N. Kissikova, G. Uskenbayeva, A. Shukirova, “Mixed H2/H∞ robust controllers in aircraft control problem,” IJECE, vol. 13, no. 6, рр. 6249-6258, Dec. 2023, doi: 10.11591/ijece.v13i6.pp6249-6258.
[22] Колесников А.А. Новые нелинейные методы управления полетом. - М.: ФИЗМАТЛИТ. – 2013. – 196 с.
[23] Колесников А.А. Синергетическая теория управления. Таганрог: ТРТУ, М.: Энергоатомиздат. - 1994. – 344 с.
[24] Красовский А. А. Системы автоматического управления полетом и их аналитическое конструирование. - М.: Наука.- 1973.- 558 с.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Категории
Лицензия
Copyright (c) 2025 Дана Сатыбалдина, Амангүл Әуез, Нургуль Кисикова, Зияш Ниязова, Расул Кошжанов
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
