Оптимизация траекторного управления летательным аппаратом

Цель работы:
1. Изучение способов управления движением летательного аппарата
(ЛА) по линии заданного пути (ЛЗП): а) курсового; б) путевого; в) маршрутного.
2. Изучение функционала обобщенной работы как критерия оптимального траекторного управления.
3. Изучение законов управления боковым движением и изменением
высоты.
4. Изучение алгоритма маршрутного метода навигации и определение оптимального закона управления ЛА в боковой плоскости.
5. Изучение численного решения задачи оптимизации траекторного
управления.
6. Определение оптимальных коэффициентов по отклонению (k_Z) и
по скорости (kZ) методом чисел Фибоначчи.

1. Способы управления движением летательного аппарата
по линии заданного пути
Управление движением ЛА по заданной траектории осуществляется
путем последовательного его вывода в поворотные пункты маршрута
(ППМ) [2, 3]. При путевом способе управление движением в боковом
направлении осуществляется с помощью путевого пеленга ППМ O_W
(рис. 1, а). Для полета по ЛЗП и последующего вывода ЛА в ППМ
вектор путевой скорости W должен быть направлен в заданную точку.
Для этого угол путевого пеленга O_W необходимо выдерживать равным
нулю:

• O_W= ЗПУ – ФПУ = ЗПУ – (ИК + a) = 0,

(1)

где ЗПУ – заданный путевой угол, ФПУ – фактический путевой угол,
ИК – истинный курс, a – угол сноса. Это условие обеспечит полет к
заданной точке по кратчайшему расстоянию по ортодромии, проходящей через данную точку и ППМ. Это достоинство путевого способа.
Однако при отклонении ЛА от ЛЗП способ не обеспечивает выхода на
нее, что является его недостатком. Если параметры ветра неизвестны,
то экипаж считает угол сноса равным нулю, и путевой способ превращается в курсовой.
В курсовом способе управление движением в боковом направлении
осуществляется с помощью курсового пеленга O_V (рис. 1, б), который
1

выдерживается равным нулю. При отсутствии ветра ЛА будет подходить к ППМ по кратчайшему расстоянию, а в условиях ветра – по сложной траектории, не совпадающей с ЛЗП. В ряде случаев возможны значительные отклонения линии фактического пути (ЛФП) от ЛЗП и значительные отклонения ФПУ от ЗПУ.

а)
б)
в)

C

ИК ФПУ
V

a

W
C

ИК
V

Z

ЗПУ
ЛЗП
o_W
ППМ

ЛЗП
o_V

ППМ

ЛЗП
S

ППМ

Рис. 1. Способы управления полетом по ЛЗП
Маршрутный способ полета по ЛЗП и вывода ЛА в ППМ реализуется, когда обеспечивается непрерывное определение и индикация координат Z и S. Задача решается в системе земных координат, одной из осей
которой служит ЛЗП, а второй – перпендикулярное к ней направление
(рис. 1, в). Управляющий параметр в маршрутном способе – линейное боковое отклонение от ЛЗП Z. При Z = 0 ЛА следует по ЛЗП и обеспечивается