Идентификация стохастической модели беспилотного летательного аппарата

Решается задача идентификации параметров и одновременного оценивания фазовых координат упрощенной математической модели плоского движения беспилотного летательного аппарата (БПЛА), заданной стохастическими уравнениями, включающими случайные функции. В качестве входного сигнала рассматривается угол отклонения руля высоты, а в качестве выходного сигнала – угол тангажа БПЛА, полученные в результате экспериментальных исследований полета БПЛА, и в результате структурной и параметрической идентификации детерминированной математической модели БПЛА. В качестве случайных функций рассматриваются уравнения формирующих фильтров, моделирующих влияние на угловую ориентацию БПЛА турбулентности атмосферы. Выполнены соответствующие преобразования математической модели, позволяющие представить векторно-матричное уравнение модели в линейной форме. Для данной математической постановки задачи обоснован выбор метода одновременного оценивания и параметрической идентификации, основанный на расширении вектора состояния и применении алгоритма калмановской фильтрации. Результаты компьютерного моделирования подтвердили обоснованность применения рассматриваемой стохастической модели и метода идентификации. Данный подход может использоваться для оценивания и идентификации более сложных стохастических математических моделей систем управления техническими объектами.

1. Справочник по теории автоматического управления / А. Г. Александров, В. М. Артемьев, В. Н. Афанасьев [и др.] ; под ред. А. А. Красовского. М. : Наука, 1987. 711 с.

2. Методы классической и современной теории автоматического управления : в 5 т. / под ред. К. А. Пупкова, Н. Д. Егупова. Изд. 2-е, перераб. и доп. Т. 2 : Статистическая динамика и идентификация систем автоматического управления. М. : Изд-во МГТУ, 2004. 638 с.

3. Цыпкин, Я. З. Информационная теория идентификации / Я. З. Цыпкин. М. : Наука, 1995. 336 с.

4. Методы идентификации нечетких и стохастических систем / С. В. Соколов, С. М. Ковалев, П. А. Кучеренко, Ю. А. Смирнов. М. : Физматлит, 2018. 427 с.

5. Лобатый, А. А. Параметрическая идентификация стохастической системы неградиентным случайным поиском / А. А. Лобатый, В. Ю. Степанов // Наука и техника. 2017. Т. 16, № 3. С. 256–261. DOI: 10.21122/2227-1031-2017-16-3-256-261.

6. Абуфанас, А. С. Поисковый алгоритм параметрической идентификации электропривода системы мониторинга / А. С. Абуфанас, А. А. Лобатый, А. Г. Шведко // Системный анализ и прикладная информатика, 2017. № 2. С. 39–45. DOI: 10.21122/2309-4923-2017-2-39-46.

7. Моисеев, В. С. Прикладная теория управления беспилотными летательными аппаратами / В. С. Моисеев. Казань : Респ. центр мониторинга качества образования, 2013. 768 с.

8. Яцына, Ю. Ф. Компьютерное моделирование контура управления беспилотного авиационного комплекса для обеспечения устойчивости и управляемости / Ю. Ф. Яцына, Ю. В. Гриднев // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя фізіка-тэхнічных навук. 2018. T. 63, № 3. C. 368–380. DOI: 10.29235/1561-8358-2018-63-3-368-380.

9. Идентификация упрощенной математической модели беспилотного летательного аппарата / А. А. Лобатый, Ю. Ф. Яцына, С. С. Прохорович, Е. А. Хвитько // Системный анализ и прикладная информатика. 2020. № 2. С. 26–33. DOI: 10.21122/2309-4923-2020-2-26-33.

10. Дмитриевский, А. А. Внешняя баллистика / А. А. Дмитриевский,

11. Л. Н. Лысенко. Изд. 4-е, перераб. и доп. М. : Машиностроение, 2005. 608 с.

12. Казаков, И. Е. Статистическая теория систем управления в пространстве состояний / И. Е. Казаков. М. : Наука, 1975. 432 с.

13. Кирьянов, Д. В. Mathcad 15 / Mathcad Prime 1.0. / Д. В. Кирьянов. СПб. БХВ-Петербург, 2012. 428 с.