Кафедра301 Рациональное управление объектами теория и приложения

3. Kulik, A. Development of technical solution for realization of intelligent transport systems / A. Kulik, K. Dergachev, N. Kharina // Transport Ploblems. – 2013. – V. 8. − Issue 1. − P. 27−33.

4. Kulik, A. Binocular technical vision for wheeled robot controlling / A. Kulik, K. Dergachov, A. Radomskyi // Transport Problems, Faculty of Transport, Silesian University of Technology. – 2015. – Р. 55–62.

5. Кулик, А. С. Рациональное управление работоспособностью автономных летательных аппаратов. Ч. 2 / А. С. Кулик // Проблемы управления и информатики. – 2017. – № 4. – С. 87–104.

6. Обработка и анализ изображений в задачах машинного зрения / Ю. В. Визильтер, С. Ю. Желтов, А. В. Бондаренко, М. В. Ососков,

А. В. Mopжин. – М. : Физматкнига, 2010. – 689 с.

7. Гридин, В. Н. Адаптивные системы технического зрения / В. Н. Гридин,

В. С. Титов, М. И. Труфанов. – СПб. : Наука, 2009. – 442 с.
8. Техническое	зрение	роботов	/	В.	И.	Мошкин,

А. А. Петров, В. С. Титов, Ю. Г. Якушенков. – М. : Машиностроение, 1990. – 272 с.

9. Быстрые алгоритмы в цифровой обработке изображений / Т. С. Хуанг, Дж.-О. Эклунд, Г. Дж. Нуссбаумер и др. / под ред. Т. С. Хуанга. – М. : Радио и связь, 1984. – 224 с.

10. Форсайт, Дэвид А. Компьютерное зрение. Современный подход / Форсайт Дэвид, Понс Жан; пер. с англ. – М. : Издательский дом "Вильямс",

2004. – 928 с.
11.	Методы	компьютерной	обработки		изображений /		под ред.
В. А. Сойфера. – М. : ФИЗМАТЛИТ, 2003. – 784 с.
12.	Обработка и анализ изображений в задачах машинного зрения: курс
лекций	и	практических	занятий	/	Ю.	В.	Визильтер,

С. Ю. Желтов, А. В Бондаренко, М. В. Ососков, А. В. Моржин. – М. : Физматкнига, 2010. – 672 с.

13. Краснов, Л. О. Основи побудови сучасних мобільних систем технічного зору : навч. посіб. Ч. 1. / Л. О. Краснов, К. Ю. Дергачов, С. В. Багинський // Комп`ютери і засоби програмування. – Харків : Нац. аерокосм. ун-т ім. М. Є. Жуковського «Харків. авіац. ін-т», 2018. – 104 с.

14. Краснов, Л. О. Основи побудови сучасних мобільних систем технічного зору: навч. посіб. В 2 ч. Ч. 2. Обробка зображень і відеоданих / Л. О. Краснов, К. Ю. Дергачов, С. В. Багинський. – Харків : Нац. аерокосм. ун-т ім. М. Є. Жуковського «Харків. авіац. ін-т», 2018. – 92 с.

300

К главе VII

1. Фірсов, С. М. Експериментальне дослідження статичних і динамічних характеристик рульових машин і сервоприводів систем управління : навч. посібник по лаб. практикуму / С. М. Фірсов. – Харків : Нац. аерокосм. ун-т ім. Н. Е. Жуковского. «Харків. авіац. ін-т», 2007. – 100 с.

2. Кулик,	А. С.	Основы моделирования	систем	: учеб. пособие /
А. С. Кулик.	– Харьков : Нац. аэрокосм.		ун-т им.	Н. Е. Жуковского
«Харьков. авиац. ин-т»,		1998. – 95 с.

3.Кулик, А. С. Обеспечение отказоустойчивости систем управления : учеб. пособие / А. С. Кулик. – Харьков : «Харьков. авиац. ин-т», 1991. – 90 с.

4.Кулик, А. С. Сигнально-параметрическое диагностирование систем управления / А. С. Кулик. – Харьков : ХАИ, 2000. – 260 с.

5.Кулик, А. С. Элементы теории рационального управления объектами / А. С. Кулик. – Харьков : Нац. аэрокосм. ун-т им. Н. Е. Жуковского «Харьков.

авиац. ин-т», 2016. – 255 с.

6.Кулик, А. С. Рациональное управление работоспособностью автономных летательных аппаратов. Ч. 1 / А. С. Кулик // Проблемы управления и автоматики. – 2017. – № 3. – С. 25–38.

7.Пат. 116162 Україна, МПК G05D 1/10, G05B 13/02. Система автоматичного раціонального керування / А. С. Кулік, І. А. Кулік ; заявник і власник пат. Нац. аерокосм. ун-т ім. М. Є. Жуковського «Харків. авіац. ін-т». –

№116162 ; заявл. 04.04.16 ; опубл. 12.02.18, Бюл. № 3.

301

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ……………………………………………..……….. 3

ГЛАВА I РАЦИОНАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ СОСТОЯНИЯМИ ОБЪЕКТОВ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ В УСЛОВИЯХ СОБЫТИЙНОЙ

НЕОПРЕДЕЛЁННОСТИ…………………………………………….. 9

1.1Концепция рационального управления работоспособностью... 9

1.2Инструментальные средства проектирования рациональных систем управления……………………………………………….. 20

1.3 Направления экспериментальных исследований……………… 33

ГЛАВА II ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ РАЦИОНАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТЬЮ МАКЕТНОГО БЛОКА

ЭЛЕКТРОМАХОВИЧНЫХ ПРИВОДОВ…………………………. 44

2.1Назначение, устройство и принцип действия электромаховичных приводов………………………………….. 44

2.2Исследование линейных моделей ОАС при изменении параметров………………………………………………………... 50

2.3Диагностические модели объекта автоматической стабилизации……………………………………………………... 55

2.4Диагностирование и восстановление работоспособности

электромаховичного привода…………………………………… 59

2.5Машинные алгоритмы диагностирования и управления электромаховичным приводом………………………………….. 67

2.6 Моделирование	алгоритмов	диагностирования
и восстановления	работоспособности	электромаховичного

привода…………………………………………………………… 76

302

ГЛАВА ІІІ МОДЕЛИРОВАНИЕ УДАРОСТОЙКОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА КАК ОБЪЕКТА РАЦИОНАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ………………………………

88

3.1Устройство и принцип действия ударостойкого летательного аппарата…………………………………………………………... 88

3.2Построение математической модели………………………….... 91

3.2.1Определение числа степеней свободы изучаемой материальной системы…………………………………... 92

3.2.2 Выбор и обоснование систем отсчета

икоординат……................................................................ 94

3.2.3Выбор произвольного положения материальной механической системы для составления уравнений движения……................................................................ 96

3.2.4	Действующие в полете силы и моменты………………	97
3.2.5	Определение обобщённых сил системы………………	102

3.2.6Определение кинетической энергии материальной системы………………………………………………….. 103

3.3Линеаризованная математическая модель продольного движения………………............................................................ 107

3.4Общие положения диагностирования объекта……………….. 114

3.4.1Формирование диагностических моделей……………. 114

3.4.2 Моделирование динамики ЛА с дестабилизацией…… 121

ГЛАВА ІV РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ БЕСПЛАТФОРМЕННЫХ ИНЕРЦИАЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ С РАЦИОНАЛЬНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ИЗБЫТОЧНОСТЯМИ…………………………. 127

4.1БИНС с неортогональным расположением датчиков………... 127

4.2Особенности определения углов ориентации относительно центра масс……………………………………………………... 131

4.2.1Кинематические параметры ориентации……………... 133

4.3Математическая модель измерительного блока……………... 133

303

4.3.1 Инерциальная система ориентации…………………… 133

4.3.2Комплексирование блока датчиков канала ориентации……………………………………………… 137

4.4Моделирование КО БИНС в среде Matlab/Simulink…………. 140

4.4.1 Алгоритм ориентации с углами Эйлера−Крылова…… 140

4.4.2Алгоритм ориентации с направляющими косинусами. 140

4.4.3Алгоритм ориентации с кватернионами………………. 141

4.5	Результаты моделирования алгоритмов ориентации………… 141
4.6	Конструкция экспериментального блока КО БИНС

с неортогональным расположением датчиков………………... 150

4.7Экспериментальное исследование влияния избыточности датчиков на точность и ресурсные характеристики КО БИНС…………………………………………………………….. 151

4.8	Математическая модель канала навигации БИНС……………	153
4.9	Моделирование канала навигации БИНС в среде
	Matlab / Simulink………………………………………………..	155

4.10Конструкция экспериментальной БИНС……………………… 161

4.11Экспериментальное исследование БИНС с неортогональным расположением датчиков………………………………………. 162

4.12Построение диагностической модели БИНС…………………. 165

4.12.1Алгоритм поиска неисправного измерителя…………. 173

ГЛАВА V ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ОБУЧЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНОМУ УПРАВЛЕНИЮ РАБОТОСПОСОБНОСТЬЮ БЛОКА ГИРОСКОПИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ……………………………………………………………. 177

5.1Особенности интеллектуальных компьютерных обучающих программ………………………………………………………… 177

5.2Блок гироскопических датчиков как предметная область интеллектуального обучения…………………………………... 181

5.2.1Алгоритмы диагностирования БГД…………………… 184

5.2.2Обнаружение отказа и поиск его места……………….. 188

304

5.2.3 Установление класса отказа…………………………… 191

5.2.3.1Математическая модель класса отказов

«Обрыв»……………………………………….. 192

5.2.3.2Математическая модель класса отказов

«Дрейф»…......................................................... 192

5.2.3.3Математическая модель класса отказов

«Коэффициент» и «Дрейф−Коэффициент»…. 193 5.2.4 Определение вида отказа……………………………… 195

5.2.4.1Математическая модель видов отказов класса

«Обрыв»………………………………………... 196

5.2.4.2Математическая модель видов отказов класса

«Дрейф»………………………………………... 196

5.2.4.3Математическая модель видов отказов класса

«Коэффициент»……………………………….. 197

5.2.4.4Математическая модель видов отказов класса «Дрейф−Коэффициент»………………………. 198

5.2.5Методы восстановления БГД………………………….. 200

5.2.6Формирование компонентов знаний предметной области…………………………………………………... 203

5.3Особенности интеллектуальных компьютерных обучающих программ………………………………………………………… 205

5.3.1Методы анализа студенческих решений в ИКОП……. 206

5.3.2Байесовские сети для оценивания компонентов знаний…………………………………………………… 209

5.4 Интеллектуальный аппаратно-программный комплекс для обучения основам рационального управления…………... 215

5.4.1Описание программного обеспечения………………... 216

5.4.2Результаты экспериментальных исследований ИКОП. 220

ГЛАВА VI ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ АВТОНОМНЫХ РОБОТОВ ПО ВИЗУАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ………………………………………………………. 222

6.1Особенности подхода к диагностированию внешней среды…………………………………………………………… 222

305

6.2Постановка задач диагностирования……………………….. 224

6.3Решение задачи определения местоположения автономного робота с системой технического зрения………………………………………………………….. 229

6.4Обнаружение и локализация визуального ориентира автономным роботом…………………………………………... 238

ГЛАВА VII ИССЛЕДОВАНИЕ СЕРВОПРИВОДА 15Л464

В ШТАТНОМ И НЕШТАТНОМ РЕЖИМАХ…………………….. 248

7.1Назначение и устройство сервопривода 15Л464…………... 248

7.1.1Принцип действия сервопривода……………………… 250

7.2Получение экспериментальных характеристик сервопривода……………………………………………………. 250

7.2.1Получение статических характеристик привода……... 251

7.2.2Получение переходных характеристик сервопривода.. 253

7.3Формализация преобразовательных свойств сервопривода…………………………………………………… 254

7.3.1Линеаризация статических характеристик сервопривода……………………………………………. 254

7.3.2Формирование передаточных функций элементов сервопривода……………………………………………. 258

7.4	Исследование	линеаризованного	сервопривода
	в номинальном режиме……………………………………….... 260
7.5	Исследование	нелинейной модели	сервопривода

вноминальном режиме………………………………………… 261

7.5.1Оценка показателей качества исходной нелинейной системы………………………………………………….. 263

7.6Исследование влияния изменения характеристик нелинейностей на качество переходных процессов системы……….………………………………………………… 264

7.7Разработка алгоритма обнаружения нештатной ситуации

в сервоприводе 15Л464………………………………………… 269

7.8Исследование алгоритмов обнаружения нештатных ситуаций………………………………………………………… 275

306

7.9Исследование алгоритма поиска места возникновения нештатной ситуации…………………………………………… 283

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………….. 292

Библиографический список…………..……………………………… 294

307

Навчальне видання

Гавриленко Олена Володимирівна, Дергачов Костянтин Юрійович, Краснов Леонід Олександрович та ін.

РАЦІОНАЛЬНЕ УПРАВЛІННЯ ОБ’ЄКТАМИ : ТЕОРІЯ Й ЗАСТОСУВАННЯ

(Російською мовою)

Редактор В. І. Філатова

Зв. план, 2018 Підписано до друку 16.10.2018

Формат 60х84 1/16. Папір офс. № 2. Офс. друк Ум. друк. арк. 17,1. Обл.-вид. арк. 19,25. Наклад 100 пр. Замовлення 315. Ціна вільна

Видавець і виготовлювач Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського

«Харківський авіаційний інститут» 61070, Харків-70, вул. Чкалова, 17 http://www.khai.edu

Видавничий центр «ХАІ» 61070, Харків-70, вул. Чкалова, 17 [e-mail]

Свідоцтво про внесення суб'єкта видавничої справи до Державного реєстру видавців, виготовлювачів і розповсюджувачів

видавничої продукції сер. ДК № 391 від 30.03.2001