Половинчук Николай Яковлевич, профессор кафедры «Авиационные электросистемы и пилотажно-навигационные комплексы», кандидат технических наук, профессор,
344029, Ростов-на-Дону, пр. Шолохова, 262
Polovinchuk, Nikolay Y., professor of the Airborne Electrical Systems and Navigation Instrumentation Department, Cand.Sci. (Eng.), professor
62c, Sholokhov pr., Rostov-on-Don
Иванов Станислав Валерьевич, доцент кафедры «Автоматизация производственных процессов», кандидат технических наук,
344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Ivanov, Stanislav V., associate professor of the Production Automation Department, Cand.Sci.
1, Gagarin sq., Rostov-on-Don, 344000
Жукова Мария Юрьевна, аспирант кафедры «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем»
344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Zhukova, Maria Y., postgraduate of the Computer and Automated Systems Software Department, Cand.Sci.
1, Gagarin sq., Rostov-on-Don, 344000
Белоножко Дмитрий Григорьевич, адъюнкт
350035, г. Краснодар, ул. Красина, 4
Belonozhko, Dmitry G., adjunct,
4, ul. Krasina, Krasnodar, 350035
Introduction. The solution to the problem on the centroidal motion control synthesis (guidance problem) of an unmanned aerial vehicle (UAV) with long-range capabilities in the boost phase is considered. Control condition requires optimum fuel consumption. The principle of dynamic programming considering the restrictions to the vector modulus of the thrust output is used to solve the problem. The implementation of terminal guidance requires the formation of control as a function of the object state at the end of the ascent phase. The attainment of these boundary conditions determines the further transition to the ballistic flight phase.
Materials and Methods. Bellman’s principle of dynamic programming is the most reasonable from the point of view of the implementability of the computationally efficient on-board algorithms and the solution to the problems in the form of synthesis. With natural scarcity of thrust and energy resources on board, this principle enables to obtain solutions free from the switching functions. In this case, the optimal control is a smooth function (without derivative discontinuity) of the current and final parameters of the UAV.
Research Results. A new algorithmic method for the synthesis of terminal motion control is developed. Its difference is that the UAV movement control in the ascent phase is formed by the function of the motion actual and terminal parameters. This ensures movement along an energetically optimal trajectory into the given region of space. The problem solution results enable to build closed terminal guidance algorithms for the boost phase of the UAV trajectory with long-range capabilities. Such algorithms have good convergence and injection accuracy due to the prediction of parameters during the flight at a shorter time interval.
Discussion and Conclusions. The most preferred is the principle of dynamic programming. It should be used when solving the problem on the centroidal motion control synthesis (guidance problem) of the UAV with long-range capabilities in the boost phase.
Введение. Статья посвящена решению задачи синтеза управления движением центра масс (задача наведения) беспилотного летательного аппарата (БЛА) с большой дальностью полета на разгонном участке. Условие управления: оптимальный расход топлива. Для решения задачи используется принцип динамического программирования с учетом ограничений на модуль вектора тяги двигателя. Реализация терминального наведения требует формирования управления как функции состояния объекта в конце участка выведения. Достижение этих граничных условий определяет дальнейший переход к баллистической фазе полета.
Материалы и методы. Принцип динамического программирования Беллмана является наиболее рациональным с точки зрения реализуемости эффективных в вычислительном отношении бортовых алгоритмов и решения задачи в форме синтеза. При естественной ограниченности величины тяги и энергетических ресурсов на борту данный принцип позволяет получить решения, не содержащие функции переключения. Оптимальное управление в этом случае является гладкой функцией (без разрыва производной) текущих и конечных параметров БЛА.
Результаты исследования. Разработан новый алгоритмический способ синтеза терминального управления движения. Его отличие в том, что управление движением БЛА на разгонном участке траектории формируется функцией текущих и конечных параметров движения. Таким образом обеспечивается движение по энергетически оптимальной траектории в заданную область пространства. Результаты решения задачи позволяют строить замкнутые алгоритмы терминального наведения для разгонного участка траектории БЛА с большой дальностью полета. Такие алгоритмы обладают хорошей сходимостью и точностью выведения за счет прогнозирования параметров в процессе полета на сокращающемся интервале времени.
Обсуждение и заключения. Наиболее предпочтительным представляется принцип динамического программирования. Именно его следует использовать при решении задачи синтеза оптимального по расходу топлива управления движением центра масс (задача наведения) БЛА с большой дальностью полета на разгонном участке.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.