 |
||
|
||
ПРОБЛЕМЫ ПОДДЕРЖКИ КАЧЕСТВА ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ В АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ С ЭЛЕМЕНТАМИ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
А.В. Земсков, Г.Н. Выдрук, А.С. Конюхов
Военный артиллерийский университет, Санкт-Петербург
Конструкторское бюро машиностроения, Коломна
Abstract — The concept of construction of automatic control systems of a movement of flying devices is considered. The opportunities of an effective utilization of a number of original algorithms of support of quality of processes of management in a real time scale are shown.
Современное состояние теории и практики автоматических систем (АС) характеризуется достаточно интенсивными попытками внедрения технологий искусственного интеллекта. Исходя из разнообразия и сложности функций, выполняемых АС управления движением беспилотных летательных аппаратов (БЛА) класса
’’земля-земля’’, актуальными представляются задачи формирования облика перспективных систем на первом этапе и детализация соответствующих блоков и подсистем на последующих. Традиционно нуждающимися в поддержке интеллектуальными технологиями считаются задачи распознавания текущих ситуаций (образов) при обнаружении целей и собственной диагностике технического состояния, а также прогнозирования динамики развития сложной системы и принятия решения в реальном масштабе времени. Видимо, частично ошибочными в концептуальном плане следует признать направления исследований ’’биологического’’ типа, суть которых безусловно привлекательна, но и тупиковость в попытке очеловечивания всех без исключения типов технических систем очевидна. Более реальным представляется последовательное использование имеющегося опыта в рамках совершенствования тех или иных образцов, построенных по модульному принципу.В подавляющем большинстве БЛА рассматриваемого класса системы управления движением десятилетиями строились по единым функциональным, алгоритмическим, а часто и компоновочным принципам. На рисунке представлена типичная схема соответствующей АС.
Функциональная схема АС
управления движением БЛА
Согласно последней при реализации принципа замкнутого управления с обратной связью блок измерительных элементов (1) измеряет рассогласование между требуемым (
X) и текущим (Y) состояниями параметров АС и преобразует его к виду, удобному для использования в канале управления. Регулятор (2) преобразует сигнал рассогласования в соответствии с законом управления и усиливает до мощности, необходимой для работы исполнительного устройства (3), которое, в свою очередь, воздействуя на объект управления (4), стремится свести к минимуму (нулю) разницу между сигналами X и Y. Кроме того, на АС действуют различные возмущения, не показанные на схеме. Принципиальный состав интеллектуальной системы управления движением БЛА достаточно очевиден и, в целом, совпадает с приведенным на схеме. Предположительно в состав блока измерительных элементов должна быть включена интеллектуальная подсистема распознавания образов с превалированием логических моделей. Подсистема распознавания технического состояния бортовой аппаратуры должна быть реализована отдельно или в составе всех блоков АС. При этом вероятно использование датчиков состояния с нейросетевой структурой. Наиболее же сложной представляется реализация интеллектуального регулятора.Решение соответствующей задачи тесно связано с проблемой формирования базы знаний интеллектуального вычислителя. В состав базы знаний целесообразно на первом этапе включение математических моделей, основанных на традиционных методах теории автоматических систем. Накопление научных результатов в совокупности с успехами технической реализации различных нематематических моделей должно позволить последовательное совершенствование АС за счет изменения структуры регулятора при неизменных, в основном, измерительных и исполнительных устройствах, не говоря уже об объекте управления. Указанное отчасти реализует модульный принцип, который целесообразно заложить в основу создаваемых в настоящий момент БЛА.
Среди математического обеспечения регуляторов АС объектов рассматриваемого класса бортовое функционирование характерно для узкого числа задач, связанных с управлением дальностью полета. Из других задач наиболее актуальной представляется проблема поддержки качества процессов управления движением относительно центра масс БЛА в реальном масштабе времени.
Использование в базе знаний интеллектуальной АС большинства существующих алгоритмов, исходя из возможных вычислительных мощностей бортовых процессоров, оказывается затруднительным. В этой связи целесообразна разработка эффективных алгоритмов построения, исследования и коррекции математических моделей в реальном масштабе времени.
Анализ выполняемых АС БЛА функций показывает, что в полете в комплексе должна осуществляется идентификация параметров, прогнозирование поведения (динамики) и при необходимости коррекция структуры и параметров регулятора.
Задача параметрической идентификации является сложной и многообразной, но в то же время доступной в плане возможности реализации с помощью интеллектуальных технологий. Прогнозирование динамики АС БЛА предполагает построение и обработку математических моделей в виде сложных систем дифференциальных уравнений (в том числе в переменных состояния) или в виде матриц передаточных функций. Коррекция структуры и параметров регулятора сводится к изменению вида закона управления и передаточных коэффициентов с целью достижения наилучших динамических свойств.
Решение указанных задач оказывается достаточно эффективным в случае применения ряда подходов, обоснованных в работах
[1-4]. Их использование может осуществляться при построении модульных АС БЛА с элементами искусственного интеллекта.Литература
| Site of Information
Technologies Designed by inftech@webservis.ru. |
|