Кочешков М.А., Белявская А.Д

Анализ методов управления инерциальными навигационными системами

Методы управления инерциальными навигационными системами (ИНС) предполагают компенсацию ошибок ИНС в структуре системы. Эта необходимость обусловлена увеличением углов отклонения гиростабилизированной платформы с течением времени.

Существенное повышение точностных характеристик ИНС достигается с помощью корректирующих устройств.

Наиболее эффективными являются такие корректирующие устройства, в которых информация о навигационных параметрах движения летательного аппарата (ЛА) поступает как от ИНС, так и от внешних источников информации. В качестве последних используются доплеровские измерители относительной скорости движения ЛА и радиопеленгационные системы, выдающие информацию о местоположении ЛА.

Коррекция ИНС осуществляется посредством передачи сигнала, пропорционального разности в показаниях ИНС от внешнего источника информации на входы первых интеграторов и датчиков моментов горизонтальных гироскопов, предварительно пропущенного через звенья с заданными передаточными функциями KW(s)\K(s)W(s).

Повысить точность коррекции ИНС можно путем использования высокоточных алгоритмов управления, так как современные вычислители позволяют реализовать их на борту ЛА.

Рассмотрена задача стохастического управления. Для стохастической задачи управления необходимо решить матричные дифференциальные уравнения Риккати при синтезе закона оптимального управления и при оптимальном оценивании вектора состояния системы. Поскольку матричное дифференциальное уравнение Риккати лишь в некоторых тривиальных случаях имеет аналитическое решение, то обычно оно решается с помощью численных методов.

Рассмотрен синтез робастного управления на основе H_∞-теории оптимизации.

Достоинством параметризации класса регуляторов является то, что параметр линейно входит в выражение передаточной функции замкнутой системы и позволяет проводить более простой поиск оптимальных регуляторов. Использование центрального регулятора приводит к получению робастной системы, с удовлетворительным качеством, которое принято в пространстве Н_∞.

Достоинство классического метода построения регулятора в свободном выборе желаемых характеристик переходных процессов, а недостатком является высокий порядок регулятора. Возможно использование для управления оптимального Н₂-регулятора.

Этот регулятор имеет линейную структуру и предусматривает определение в результате линеаризации матрицы представления объекта в пространстве состояний.

Алгоритм синтеза оптимального Н_∞-регулятора несколько более трудоемкий. В отличие от Н₂-варианта, Н_∞-регулятор требует специальной итерационной процедуры.

Представленный алгоритм является субоптимальным. Построение Н_∞-регулятора предусматривает решение двух уравнений Риккати в каждом цикле выбора коэффициента толерантности.

В системах управления ЛА используются линейные и нелинейные алгоритмы управления. Линейные алгоритмы отличаются простотой, надежностью и хорошо отработаны на практике. Поэтому в практических приложениях обычно осуществляется линеаризация математических моделей управляемых объектов.

Таким образом, рассмотренные адаптивные алгоритмы управления, отличающиеся высокой точностью. При синтезе конкретной системы управления необходимо построить математическую модель динамического объекта и осуществить выбор базового адаптивного алгоритма. В качестве структуры системы управления могут быть использованы универсальные структуры. Затем, в зависимости от внешних условий функционирования и возможностей реализации, проводится выбор адаптивного подхода к управлению динамическим объектом. На последнем этапе осуществляется адаптация разработанной системы управления к реальным условиям функционирования.