Управление положением и движением летательных аппаратов в системах автоматической посадки: Аналитический обзор

Авиационная и ракетно-космическая техника

Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов


DOI: 10.34759/vst-2020-3-7-22

Авторы

Погосян М. А. 1*, Верейкин А. А. 2**

1. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия
2. Компания «Сухой» , ул. Поликарпова, д. 23А, а/я 483, Москва, 125284, Россия

*e-mail: mai@mai.ru
**e-mail: aautres@gmail.com

Аннотация

Автоматическое управление положением и движением (далее – автоматическое управление) летательных аппаратов (ЛА) на этапе посадки является одной из основных проблемных областей разработки систем автоматической посадки (САП) ЛА. Представлен обзор литературы, посвящённой вопросам автоматического управления ЛА на этапе посадки. Выявлены основные проблемные области, изучению которых посвящены найденные источники информации. Проанализированы технические решения, предлагаемые в рамках выделенных проблемных областей, выявлены их преимущества и недостатки. Представлены основные тенденции развития САП ЛА в части управления их положением и движением, предложены рекомендации по их построению.

Ключевые слова:

летательный аппарат, беспилотный летательный аппарат, автоматическая посадка, управление положением и движением летательного аппарата, система автоматической посадки

Библиографический список

  1. Верейкин А.А., Лернер И.И. К вопросу фильтрации нестационарных процессов применительно к задачам автоматической посадки // Новые технологии, материалы и оборудование российской авиакосмической отрасли – АКТО-2016: Сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием: в 2-х т. – Казань: Изд-во Академии наук Республики Татарстан, 2016. Т. 2. С. 404-409.

  2. Колесников А.А., Кобзев В.А., Никитин А.И. Синергетический синтез законов векторного управления системы автоматической посадки самолёта // Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2011. Т. 119. № 6. С. 125-139.

  3. Siegel D., Hansman R.J. Development of an Autoland System for General Aviation Aircraft. Report No. ICAT-2011-09, September, 2011. MIT International Center for Air Transportation (ICAT), Department of Aeronautics & Astronautics, Massachusetts Institute of Technology. Cambridge, MA 02139 USA, 208 p.

  4. Мазур В.Н., Мельникова Е.А. Автоматическое управление посадкой самолёта ИЛ-96-300 по категории IIIA // Труды ФГУП «НПЦАП». Системы и приборы управления. 2010. № 1. С. 44-53.

  5. Мазур В.Н., Мельникова Е.А. Определение параметров алгоритма управления боковым движением тяжелого неманевренного самолета при автоматической посадке // Труды МИЭА. Навигация и управление летательными аппаратами. 2011. № 4. С. 48-61.

  6. Мазур В.Н., Хлгатян С.В., Скрипник Н.П. Разработ каалгоритма захвата глиссады, формируемого по координатам от навигационного комплекса при выполнении посадки «сверху» // Труды МИЭА. Навигация и управление летательными аппаратами. 2011. № 4. С. 74-83.

  7. Мазур В.Н., Хлгатян С.В. Автоматическая посадка без выхода на высоту круга // Труды МИЭА. Навигация и управление летательными аппаратами. 2010. № 2. С. 17-29.

  8. Gonzalez P.J., Boschetti P.J., Cárdenas of a Landing Control System which considers Dynamic Ground Effect for an Unmanned Airplane // 1st WSEAS International Conference on Aeronautical and Mechanical Engineering – AEME’13 (Vouliagmeni, Atenas, Grecia), pp. 143-148. URL: http://www.wseas.us/e-library/conferences/2013/Vouliagmeni/MRME/MRME-21.pdf

  9. Подоплёкин Ю.Ф., Толмачёв С.Г., Шаров С.Н. Информационно-управляющая система приведения беспилотных летательных аппаратов на движущееся судно // Информационно-управляющие системы. 2012. № 3(58). С. 22-28.

  10. You D.I., Jung Y.D., Cho S.W., Shin H.M., Lee S.H., Shim D.H. A Guidance and Control Law Design for Precision Automatic Take-off and Landing of Fixed-Wing UAVs // American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) Guidance, Navigation, and Control Conference (13-16 August 2012, Minneapolis, Minnesota), 19 p. DOI: 10.2514/6.2012-4674

  11. Лернер И.И., Верейкин А.А., Орехов М.И. Технологии автоматической посадки для перспективных авиационных комплексов «ОКБ Сухого» // Навигация, наведение и управление летательными аппаратами: сборник тезисов Третьей Всероссийской Научно-технической конференции (21-22 сентября 2017, Москва, ГосНИИАС). – М.: Научтехлит-издат, 2017. Т. 1. С. 200-201.

  12. Верейкин А.А. Система автоматической посадки для перспективных авиационных комплексов «ОКБ Сухого» // XXI Научно-техническая конференция молодых учёных и специалистов (30 октября – 3 ноября 2017, Королёв): Тезисы докладов. — Королёв: Изд-во РКК «Энергия» им. С.П. Королёва, 2017. Т. 1. С. 42-43.

  13. Биттер В.В., Михайлин Д.А. Фильтр Калмана в системе автоматической посадки БЛА // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2009. Т. 7. № 7. C. 10-14.

  14. Conte G., Doherty P. Vision-Based Unmanned Aerial Vehicle Navigation Using Geo-Referenced Information // EURASIP Journal on Advances in Signal Processing. 2009. Article no. 387308, 18 p. DOI: 10.1155/2009/387308

  15. Костюков В.М., Чинь В.Т., Нгуен Н.М. Формирование желаемой траектории автоматической посадки пассажирского самолета на основе антропоцентрического принципа // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23. № 1. С. 123-135.

  16. Костюков В.М., Чинь В.Т., Нгуен Н.М. Реализация алгоритма формирования желаемой траектории автоматической посадки пассажирского самолёта на основе антропоцентрического принципа // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23. № 3. С. 84-95.

  17. Lakovic E., Lotinac D. Aircraft Landing Control Using Fuzzy Logic and Neural Network. 8 p. URL: https://pdfs.semanticscholar.org/9635/94433580c9350c05dd4e5daec60942e31056.pdf?_ga=2.175876130.1085320079.1553197709-490411002.1553197709

  18. Raj K.D.S., Tattikota G. Design of Fuzzy Logic Controller for Auto Landing Applications // International Journal of Scientific and Research Publications. 2013. Vol. 3. No. 5, 9 p. URL: http://www.ijsrp.org/research-paper-0513/ijsrp-p1790.pdf

  19. Kashyap S.K., Gopalarathnam G. Fuzzy Controller for Aircraft Auto-landing // UKIERI WORKSHOP (2-3 December 2010, IIT Bombay), 8 p.

  20. Кузин А.В., Курмаков Д.В., Лукьянов А.В., Михайлин Д.А. Нейросетевая реализация автоматического управления безопасной посадкой беспилотного летательного аппарата // Труды МАИ. 2013. № 70. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=44540

  21. Ульянов Г.Н., Иванов С.А., Владыко А.Г. Модель канала управления беспилотного летательного аппарата с нечётким логическим контроллером // Информационно-управляющие системы. 2012. № 4. С. 70-73.

  22. Фуртат И.Б. Робастное субоптимальное управление боковым движением летательного аппарата в режиме захода на посадку // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2013. № 3(85). С. 51-55.

  23. Кузьмин В.П., Ярошевский В.А. Оценка предельных отклонений параметров траекторий самолёта при автоматической посадке // Ученые записки ЦАГИ. 1984. Т. XV. № 2. С. 43-56.

  24. Кузьмин В.П., Парышева Г.В. Определение статистических характеристик движения самолёта при автоматическом заходе на посадку // Ученые записки ЦАГИ. 1985. Т. XVI. № 6. С. 55-66.

  25. Кузьмин В.П. Оценки точности автоматического управления боковым движением самолёта при посадке // Ученые записки ЦАГИ. 1987. Т. XVIII. № 5. С. 65-69.

  26. Кузьмин В.П. Анализ возможных значений предельных отклонений параметров траектории самолёта при автоматической посадке // Ученые записки ЦАГИ. Т. XXIX. 1998. № 3-4. С. 134-143.

  27. Кузнецов А.А., Кузьмин В.П. Использование метода существенной выборки при моделировании автоматической посадки // Ученые записки ЦАГИ. 2004. Т. 35. № 3-4. С. 70-78.

  28. Кузнецов А.Г., Александровская Л.Н. Непараметрические методы «измерения» малых рисков в задачах оценки соответствия требований к безопасности автоматической посадки самолётов нормам лётной годности // Труды МИЭА. Навигация и управление летательными аппаратами. 2011. № 3. С. 2-11.

  29. Верейкин А.А., Лернер И.И., Суматохин Д.В. Некоторые особенности системы автоматических взлёта и посадки беспилотного летательного аппарата, работоспособной в условиях деградации информационных ресурсов // Новые технологии, материалы и оборудование российской авиакосмической отрасли – АКТО-2018: Сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием (8-10 августа 2018). – Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2018. Т. 3. С. 63-69.

  30. Шеваль В.В., Крылов И.Г. Сравнительные экспериментальные и имитационные исследования автоматической посадки беспилотного летательного аппарата // Вестник Московского авиационного института. 2009. Т. 16. № 6. С. 150-154.

  31. Aviation Safety Network (ASN) Aircraft accident Boeing-747-412FTC-MCL Bishkek-Manas International Airport (FRU). URL: https://aviation-safety.net/database/record.php?id=20170116-0

  32. Буренок В.М., Найденов В.Г., Поляков В.И. Математические методы и модели в теории информационно-измерительных систем. – М.: Машиностроение, 2011. – 336 с.

  33. Рыбаков К.А. Решение нелинейных задач оценивания при обработке навигационных данных с использованием непрерывного фильтра частиц // Гироскопия и навигация. 2018. Т. 26. № 4(103). С. 82-95.

  34. Гудвин Г.К., Гребе С.Ф., Сальгадо М.Э. Проектирование систем управления / Пер. с англ. А.М. Епанешникова. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004. – 911 с.

  35. Kálmán R.E. A new approach to linear filtering and prediction problems // Transactions of the ASME – Journal of Basic Engineering. 1960. Vol. 82. No.1 (Series D), pp. 35-45. DOI: 10.1115/1.3662552

  36. Kálmán R.E., Bucy R. New results in linear filtering and prediction theory // Transactions of the ASME – Journal of Basic Engineering. 1961. Vol. 83, pp. 95-107.

  37. Luenberger D. Observing the state of a linear system // IEEE Transactions on Military Electronics. 1964. Vol. 8. No. 2, pp. 74-80. DOI: 10.1109/TME.1964.4323124

  38. Luenberger D. An introduction to observers // IEEE Transactions on Automatic Control. 1972. Vol. 16. No. 6, pp. 596-602. DOI: 10.1109/TAC.1971.1099826

  39. Cho A., Kim J., Lee S., Kim B., Park N., Kim D., Kee C. Fully automatic taxiing, takeoff and landing of a UAV based on a single-antenna GNSS receiver // 17th World Congress The International Federation of Automatic Control – IFAC (6-11 July 2008, Seoul, Korea). Vol. No. 2, pp. 4719-4724. DOI: 10.3182/20080706-5-KR-1001.00794

  40. Marcus G. Deep learning: A critical appraisal // arXiv preprint 1801.00631. 2018. URL: https://arxiv.org/abs/1801.00631

  41. Верейкин А.А. Проект дорожной карты развития систем управления беспилотными летательными аппаратами // Молодёжь и будущее авиации и космонавтики: сборник аннотаций 10-го Всероссийского межотраслевого молодёжного конкурса научно-технических работ и проектов (19-23 ноября 2018, МАИ). – М.: Изд-во МАИ, 2018. С. 36-38.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2020