Модификация оптимальной модели управляющих действий летчика и ее приложение к разработке критериев оценки пилотажных характеристик

Авторы

Ефремов А. В.^*, Ефремов Е. В., Гришина А. Ю.^**

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: pvl@mai.ru
**e-mail: GrishinaAY@mai.ru

Аннотация

Предложена модификация оптимальной модели летчика, которая позволяет добиться близких результатов экспериментальных исследований и математического моделирования. Модифицированная модель дополнена обратными связями по акселерационной и проприоцептивной информации, вводимыми летчиком, что расширяет возможности ее использования для решения прикладных задач. Полученная модификация оптимальной модели летчика была применена для улучшения прогностических свойств «Нового критерия МАИ», а также для разработки критерия оценки пилотажных характеристик, определяющих требования к системам самолет–летчик в боковом канале управления и учитывающих влияние акселерационной информации.

Ключевые слова:

система самолет–летчик, модификация оптимальной модели характеристик управляющих действий летчика, критерии оценки пилотажных характеристик, задачи многомодального управления, рычаги управления, акселерационная информация

Список источников

1. Архангельский Ю.А., Зайчик Л.Е., Кузьмин П.В., и др. Необходимый объем акселерационной информации для моделирования на пилотажном стенде случаев сваливания пассажирского самолета // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 2. С. 169-178. DOI: 10.34759/vst-2023-2-169-178
2.  Тихонов В.Н. Анализ точностных, вероятностных характеристик и экспертных оценок летчиками управляемости самолета при дозаправке в полете // Вестник Московского авиационного института. 2021. Т. 28. № 4. С. 219-231. DOI: 10.34759/vst-2021-4-219-231
3.  McRuer D., Graham D., Krendel E., et al. Human pilot dynamics in compensatory systems: Theory, models, and experiments with controlled element and forcing function variations. Technical Report AFFDL–TR–65–15, 1965.
4.  Hess R.A. Structural model of the adaptive human pilot // Journal of Guidance, Control and Dynamics. 1979. Vol. 3. No. 5, pp. 416-423. Article No. 79-1784R. DOI: 10.2514/3.56015
5.  Kleinman D.L., Baron S., Levison W.H. An Optimal Control Model of Human Behavior // Proceedings of the 5th NASA - University annual conference on manual control. NASA-SP 215. 1969. p. 343-366.
6.  Верещиков Д.В., Журавский К.А., Костин П.С. Оценка качества управления движением самолета // Вестник Московского авиационного института. 2021. Т. 28. № 2. С. 191-205. DOI: 10.34759/vst-2021-2-191-205
7.  Xu S., Tan W., Sun L. Modeling Shared Control System Between Human Pilot and Autopilot for a Carrier-Based Aircraft Landing Task // IEEE Transactions on Human-Machine Systems. 2025. Vol. 55. No. 1, pp. 102-111. DOI: 10.1109/THMS.2024.3502178
8.  Pontryagin L.S., Boltyanskii V.G., Gamkrelidze R.V., et al. The mathematical theory of optimal processes. New York/London: John Wiley & Sons., 1962. 360 p. DOI: 10.1002/ZAMM.19630431023
9.  Irgaleev I.K., Efremov A.V., Grishina A.Yu., et al. Optimal Control Model as an Approach to the Synthesis of a Supersonic Transport Control System // Aerospace Systems. 2025. Vol. 8, pp. 117–124. DOI: 10.1007/s42401-024-00291-4
10.  Kalman R.E. A new approach to linear filtering and prediction problems // Transactions of the ASME – Journal of Basic Engineering (Series D). 1960. Vol. 82, pp. 35-45.
11.  Kleinman D.L., Baron S., Levison W.H. An optimal control model of human response. Part I: theory and validation // Automatica. 1970. Vol. 6. No. 3, pp. 357–369. DOI: 10.1016/0005-1098(70)90051-8
12.  Schmidt D.K. Optimal Flight Control Synthesis via Pilot Modeling // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 2008. Vol. 2. No. 4, pp. 308–312. Article No. 78-1286. DOI: 10.2514/3.55880
13.  Ефремов А.В. Система самолет–летчик. Закономерности и математические модели поведения летчика. М.: Изд-во МАИ, 2017. 193 с.
14.  Efremov A.V., Efremov E.V., Grishina A.Yu. Modification of the Optimal Control Model of the Pilot and Its Application to the Selection of Inceptor Characteristics // IFAC PapersOnLine. 2024. Vol. 58. No. 30, pp. 192–196. DOI: 10.1016/j.ifacol.2025.01.179
15.  Curry R.E., Hoffman W.C., Young L.R. Pilot modeling for manned simulation. Final report AFFDL-TR-76-124, 1976. 187 p.
16.  Shirley R.S., Laurence R.Y. Motion Cues in Мan-Vehicle Control. IEEE  Transactions on Man-Machine Systems. 1968. Vol. 9. No. 4, , pp. 291-293.
17.  Ефремов А.В., Ефремов Е.В. Модификация структурной модели управляющих действий летчика и ее приложение к задаче выбора характеристик и типа рычага управления // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 1. С. 167-179. DOI: 10.34759/vst-2023-1-167-179
18.  Ефремов А.В., Оглоблин А.В., Родченко В.В., и др. Летчик как динамическая система. М.: Машиностроение, 1992. 330 с.
19.  Monagan S.J., Smith R.E., Bailey R.E. Lateral flying qualities of highly augmented fighter aircraft. Technical Report AFWAL-TR-81-3171, 1982. 283 p.
20.  MIL-STD-1797A. Flying qualities of piloted aircraft. Dayton, Ohio: Wright Paterson Air Force Base, 2004. 723 p.
21.  Efremov A.V., Efremov E.V., Tiaglik M.S. Advancements in Predictions of Flying Qualities, Pilot-Induced Oscillation Tendencies, and Flight Safety // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 2020. Vol. 43. No. 1, pp. 4–14. DOI: 10.2514/1.G004409