ВНИМАНИЕ!
Новый адрес редакций журналов Колодезный пер., 2 А.
ООО «Издательство «Инновационное машиностроение»
- КНИГИ Прайс-лист
- ЖУРНАЛЫ Прайс-лист
Книги и журналы, просмотренные ранее
Статьи автора
К последнему номеру журналаВсе статьи автора в журнале: Неусыпин К.А.
- Способ прогнозирования промаха при поражении целиMiss prediction method for direct hitАвторы статьиAuthorsНеусыпин К.А.Neusypin K.А.
Способ прогнозирования промаха при поражении цели
Рассмотрены способы определения промаха при поражении цели ракетами различных классов, прогнозирование промаха ракеты при невозможности распознать цель из исходной точки пространства, в котором находится летательный аппарат, несущий ракеты. Прогноз осуществляется на основе анализа погрешностей инерциальной навигационной системы
Ключевые слова
летательный аппарат, промах, прогноз
Miss prediction method for direct hit
Miss definition methods for direct hit with different classes rockets, rocket miss prediction methods, when impossibly to target recognize from initial spaces point, where carrying rockets flying apparatus is situated, are considered. Prediction is realized from an analysis of the inertial navigation system errors
Keywords
flying apparatus, miss, prediction
- Разработка алгоритмов прогноза для информационной системы электорснабжения железной дорогиForecast algorithm deve- lopment for the information system of the railway power supplyАвторы статьиAuthorsНеусыпин К.А.Neusypin K.А.
Разработка алгоритмов прогноза для информационной системы электорснабжения железной дороги
Разработаны алгоритмы построения прогнозирующих моделей для информационной системы электроснабжения железной дороги. Алгоритмы основаны на использовании генетического подхода и теории самоорганизации
Ключевые слова
система электроснабжения железной дороги, самоорганизация, генетический ал¬горитм
Forecast algorithm deve- lopment for the information system of the railway power supply
Prediction models building algorithms for the information system of the railway power supply are developed. Algorithms are based through the use of the genetic approach and self-organization theory
Keywords
railway power supply system, self-organization, genetic algorithm
- Алгоритм предварительной фильтрации сигналов навигационных систем летательных аппаратовSignals preliminary filtration algorithm of the flying devices navigation systemsАвторы статьиAuthorsКэ ФанKe FanНеусыпин К.А.Neusypin K.А.
Алгоритм предварительной фильтрации сигналов навигационных систем летательных аппаратов
Исследованы алгоритмические методы коррекции инерциальных навигационных систем. Вычисление модели погрешностей навигационной системы осуществляется на борту летательного аппарата. При вычислении моделей предложено проводить предварительную фильтрацию измерительных сигналов с помощью модифицированного тренда Демарка.
Ключевые слова
инерциальная навигационная система, математические модели, тренд Демарка.
Signals preliminary filtration algorithm of the flying devices navigation systems
Correction algorithmic methods of the inertial navigation systems are investigated. Calculation of error model of the navigation system is carried out on an aircraft side. Preliminary filtration of the measuring signals at models calculation was offered to carry out by means of Demark modified trend.
Keywords
inertial navigation systems, mathematical models, Demark trend
- Реализация акцептора действия интеллектуальной системы управления летательного аппаратаActivity acceptor implementation of the intellectual aircraft control systemАвторы статьиAuthorsНеусыпин К.А.Neusypin K.А.
Реализация акцептора действия интеллектуальной системы управления летательного аппарата
Разработан акцептор действия интеллектуальной системы, включающий алгоритм самоорганизации. Предложен способ селекции переменных состояния и структур самоорганизующихся моделей. Эффективность разработанного способа реализации акцептора действия продемонстрирована на примере построения моделей погрешностей инерциальной навигационной системы
Ключевые слова
интеллектуальная система, акцептор действия, летательный аппарат
Activity acceptor implementation of the intellectual aircraft control system
Intellectual system activity acceptor with self-organization algorithm is devised. Variable selection method of the self-organization models state and structures is proposed. Devised method efficiency of the activity acceptor implementation is illustrated as an example of errors models construction for nertial navigation system
Keywords
intellectual system, activity acceptor, aircraft
- Управление и наведение ракет, основанное на теории дифференциальной геометрииRockets control and pointing based on the differential geometry theoryАвторы статьиAuthorsДзя Ли СиньDzya Li SinКэ ФанKe FanНеусыпин К.А.Neusypin K.А.
Управление и наведение ракет, основанное на теории дифференциальной геометрии
Для ракет, управляемых комбинированным способом с помощью вектора тяги двигателя и аэродинамических сил, предложена точная линеаризация динамической модели с использованием обратной связи, основанная на теории дифференциальной геометрии. Разработаны независимые законы управления ракетами, проведено моделирование наведения ракеты на маневрирующий объект в вертикальной плоскости. Результаты моделирования продемонстрировали эффективность применения разработанного метода линеаризации.
Ключевые слова
линеаризация, дифференциальная геометрия, самонаведение.
Rockets control and pointing based on the differential geometry theory
The exact dynamic model linearization through the use of feedback based on the differential geometry theory is proposed for the rockets with combined control mode by means of the engine draft vector and aerodynamic forces. Independent rockets control laws are developed, the rocket pointing modeling on the object maneuvering in a vertical plane is carried out. Modeling results have shown application efficiency of the developed linearization method.
Keywords
linearization, differential geometry, self-pointing.
- Некоторые аспекты реструктуризации системы управления современными учебно-научными центрамиSome restructuring aspects of the modern educational-scientific centers control systemАвторы статьиAuthorsНеусыпин К.А.Neusypin K.А.Цибизова Т.Ю.TSibizova T.YU.
Некоторые аспекты реструктуризации системы управления современными учебно-научными центрами
Рассмотрена система управления образовательными организациями и гибридная структура системы управления современными учебно-научными центрами. Предложена решётчатая организационная структура на всех иерархических уровнях системы управления учебным комплексом.
Ключевые слова
образовательная организация, гибридная структура, управление учебным комплексом.
Some restructuring aspects of the modern educational-scientific centers control system
The educational organizations control system and the control system hybrid structure of modern educational-scientific centers are considered. The lattice organizational structure at all control system hierarchical levels of the educational complex is proposed.
Keywords
educational organization, hybrid structure, educational complex management.
- Разработка системы подготовки принятия решений для врача-психологаPreparation system deve- lopment of the decision acceptance for the doctor- psychologistАвторы статьиAuthorsНикольская Н.С.Nikolskaya N.S.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.
Разработка системы подготовки принятия решений для врача-психолога
Разработана информационная система подготовки принятия решений, позволяющая проводить эффективную психологическую реабилитацию пациентов трансплантационной хирургии. Система основана на использовании теории функциональных систем и подходе к самоорганизации
Ключевые слова
функциональные системы, самоорганизация, психологическая реабилитация
Preparation system deve- lopment of the decision acceptance for the doctor- psychologist
The preparation information system of the decision acceptance allowingto carry out effective psychological rehabilitation of the transplantation surgery patients is developed. The system is based on use of the functional systems theory and the self-organizing approach
Keywords
functional systems, self-organizing, psychological rehabilitation
- Формирование ансамбля критериев селекции компактного алгоритма самоорганизацииSelection criteria ensemble formation of the self-organization compact algorithmАвторы статьиAuthorsНеусыпин К.А.Neusypin K.А.Пролетарский А.В.Proletarskiy A.V.Вайс Ю.Л.Vays YU.L.Шолохов Д.О.SHolohov D.O.
Формирование ансамбля критериев селекции компактного алгоритма самоорганизации
Разработан ансамбль критериев селекции алгоритма самоорганизации, используемого для построения модели погрешностей бесплатформенной навигационной системы. Предложен критерий простоты модели, позволяющий упростить реализацию алгоритма самоорганизации на борту летательного аппарата
Ключевые слова
алгоритм самоорганизации, бесплатформенная навигационная система
Selection criteria ensemble formation of the self-organization compact algorithm
Selection criteria ensemble of the self-organization algorithm used for the error model construction for the without platform navigation system is developed. The model simplicity criterion allowing to simplify of the self-organization algorithm realization on the aircraft board is proposed
Keywords
self-organization algorithm, without platform navigation system
- Методы коррекции навигационных систем беспилотных летательных аппаратовCorrection methods of unmanned aircraft navigation systemsАвторы статьиAuthorsНеусыпин К.А.Neusypin K.А.Пролетарский А.В.Proletarskiy A.V.Ким ЧжэсуKim CHjesu
Методы коррекции навигационных систем беспилотных летательных аппаратов
Приведены типы исследуемых беспилотных летательных аппаратов и их навигационные системы. Рассмотрены алгоритмические методы компенсации погрешностей навигационных систем. Представлены способы использования алгоритмов автономной коррекции инерциальньа навигационных систем, алгоритмов оценивания, управления, комплексирования и прогнозирования
Ключевые слова
автономная навигационная система, модель ошибок навигационной системы, алгоритм оценивания, комплексирование, алгоритм самоорганизации, генетический алгоритм
Correction methods of unmanned aircraft navigation systems
Researched unmanned aircraft types and their navigation systems are adduced. Algorithmic methods of the navigation systems errors compensation are considered. Utilization methods of the algorithms for inertial navigation systems autonomous correction, the algorithms for estimation, management, interconnecting and prediction are presented
Keywords
autonomous navigation system, navigation system mistakes model, estimation algorithm, interconnecting, self-organization algorithm, genetic algorithm
- Анализ погрешностей проведения измерений конструкций судовAnalysis of measurement errors in vessel designsАвторы статьиAuthorsШашурин В.Д.Shashurin V.D.Селезнева М.С.Selezneva M.S.Клычников В.В.Klychnikov V.V.Лукьянова Н.В.Lukyanova N.V.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.Дьяченко И.Л.Dyachenko I.L.
Анализ погрешностей проведения измерений конструкций судов
Рассмотрены способы контроля положения конструкций судов при проведении работ в доках. Исследованы погрешности аппаратуры при проведении измерений конструкторских параметров судов. Получены формализованные зависимости погрешностей измерения от параметров используемых измерителей.
Ключевые слова
теодолит; погрешности измерений; док; преддоковая площадка
Analysis of measurement errors in vessel designs
The ways of monitoring the position of ship structures during work in docks are considered. The equipment inaccuracies during measurements of vessel design parameters are investigated. Formalized dependences of measurement inaccuracy on the parameters of the utilized measuring instruments are obtained.
Keywords
theodolite; measurement inaccuracy; dock; predocks ground
- Алгоритмы обработки информации инерциальных навигационных системAlgorithms for information processing of inertial navigation systemsАвторы статьиAuthorsКлычников В.В.Klychnikov V.V.Селезнева М.С.Selezneva M.S.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.Пролетарский А.В.Proletarskiy A.V.Шэнь К.Shen K.Лу В.Lu V.Сюетин Ч.Syuetin C.
Алгоритмы обработки информации инерциальных навигационных систем
Рассмотрены нелинейная и линейная модели погрешностей инерциальных навигационных систем. Повышение точности определения навигационной информации осуществляется алгоритмическим путём. Исследованы алгоритмы коррекции инерциальных навигационных систем различных классов точности: линейный и нелинейный адаптивные фильтры Калмана. Качество работы представленных алгоритмов продемонстрировано с помощью моделирования по данным полунатурного эксперимента с системой АИСТ-350. Проведена оценка вычислительных затрат, необходимых при реализации алгоритмов на борту летательного аппарата.
Ключевые слова
алгоритм коррекции; инерциальная навигационная система; фильтр Калмана; алгоритм оценивания
Algorithms for information processing of inertial navigation systems
Nonlinear and linear models of inertial navigation systems errors are considered. Increasing the accuracy of determining navigation information is realized algorithmically. Correction algorithms for inertial navigation systems of different accuracy classes are researched: linear and nonlinear adaptive Kalman filters. The quality of the presented algorithms is demonstrated by modeling from the data of a semi-real experiment with the AIST-350 system. An estimation of the computational costs necessary for the realization of algorithms on board an aircraft is carried out.
Keywords
correction algorithm; inertial navigation system; Kalman filter; estimation algorithm
- Модификация федеративного фильтра Калмана в схеме коррекции навигационных систем летательных аппаратов авианосного базированияModification of the federated Kalman filter in the correction scheme of the navigation systems for aircraft carrier aircraftАвторы статьиAuthorsШэнь К.Shen K.Лифэй Ч.Lifey C.Селезнева М.С.Selezneva M.S.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.
Модификация федеративного фильтра Калмана в схеме коррекции навигационных систем летательных аппаратов авианосного базирования
Рассмотрена схема коррекции навигационной информации летательного аппарата при совершении манёвров взлёта и посадки на движущийся авианосец. В качестве алгоритма оценивания навигационной информации предложено использовать федеративный фильтр Калмана и специальную процедуру, позволяющую ускорить процесс получения достоверных оценок погрешностей навигационных систем. Работоспособность разработанной модификации фильтра Калмана подтверждена результатами математического моделирования.
Ключевые слова
летательный аппарат авианосного базирования; взлёт и посадка на авианосец; навигационная система; коррекция; федеративный фильтр Калмана; степень наблюдаемости
Modification of the federated Kalman filter in the correction scheme of the navigation systems for aircraft carrier aircraft
The scheme of the navigation information correction of the aircraft when making take-off and landing maneuvers on a moving aircraft carrier is considered. As an algorithm for estimating navigation information, is proposed to use a federated Kalman filter and a special procedure to speed up the process of obtaining reliable estimates of the errors of navigation systems. The developed modification operability of the Kalman filter is confirmed by the results of mathematical modeling.
Keywords
aircraft carrier aircraft; taking off and landing on an aircraft carrier; navigation system; correction; Kalman federated filter; degree of observability
- Разработка компактных алгоритмов параметрической идентификации для беспилотных летательных аппаратовDevelopment of compact parametric identification algorithms for unmanned aircraftАвторы статьиAuthorsХу Ц.Hu TS.Лукьянова Н.В.Lukyanova N.V.Селезнева М.С.Selezneva M.S.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.
Разработка компактных алгоритмов параметрической идентификации для беспилотных летательных аппаратов
Рассмотрены подходы к решению задачи параметрической идентификации в системах управления беспилотными летательными аппаратами малого класса при использовании математических моделей с неизвестными параметрами. Выбраны компактные алгоритмы параметрической идентификации, основанные на скалярном подходе. Работоспособность алгоритмов подтверждена методом математического моделирования.
Ключевые слова
беспилотный летательный аппарат; математическая модель; критерий идентифицируемости; идентификация параметров модели; компактный алгоритм идентификации
Development of compact parametric identification algorithms for unmanned aircraft
Approaches to solving the problem of parametric identification in the control systems of small-class unmanned aircrafts using mathematical models with unknown parameters are considered. Compact parametric identification algorithms based on a scalar approach are selected. The efficiency of the algorithms is confirmed by the method of mathematical modeling.
Keywords
unmanned aircraft; mathematical model; identifiability criterion; identification of model parameters; compact identification algorithm
- Моделирование алгоритмов оценивания погрешностей инерциальных навигационных систем по данным лабораторного экспериментаModeling of algorithms for estimating errors of inertial navigation systems according to a laboratory experiment data areАвторы статьиAuthorsХу Ц.Hu TS.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.Пролетарский А.В.Proletarskiy A.V.Селезнева М.С.Selezneva M.S.
Моделирование алгоритмов оценивания погрешностей инерциальных навигационных систем по данным лабораторного эксперимента
Рассмотрены алгоритмы оценивания, используемые в схемах коррекции инерциальных навигационных систем летательных аппаратов. Исследованы фильтр Калмана и его адаптивные модификации, способные функционировать в условиях отсутствия априорной информации о статистических характеристиках входного и измерительного шумов. Оценка точности алгоритмов проведена с помощью математического моделирования и моделирования по данным полунатурного эксперимента с реальной инерциальной навигационной системой. Определение точности компенсации погрешностей проведено с помощью специальной методики.
Ключевые слова
летательный аппарат; инерциальная навигационная система; фильтр Калмана; адаптивный алгоритм оценивания; полунатурное моделирование
Modeling of algorithms for estimating errors of inertial navigation systems according to a laboratory experiment data are
The estimation algorithms used in the correction schemes of aircraft inertial navigation systems are considered. The Kalman filter and its adaptive modifications capable to function in the absence of a priori information about the statistical characteristics of the input and measuring noise are studied. Evaluation of the algorithms accuracy by using a mathematical modeling and modeling according to the data of a semi-natural experiment with a real inertial navigation system is carried out. The accuracy of error compensation was determined by using a special methodology.
Keywords
aircraft; inertial navigation system; Kalman filter; adaptive estimation algorithm; semi-natural modeling
- Способы определения качественных характеристик моделей динамических системMethods for determining the qualitative characteristics of dynamic systems modelsАвторы статьиAuthorsНеусыпин К.А.Neusypin K.А.neysipin@mail.runeysipin@mail.ru
Способы определения качественных характеристик моделей динамических систем
УДК 681.513
Представлены критерии оценки наблюдаемости, управляемости, параметрической идентифицируемости линейных стационарных и нестационарных систем, а также нелинейных систем. Рассмотрены некоторые известные подходы к решению задач определения степени наблюдаемости, управляемости, параметрической идентифицируемости и адаптивности линейных и нелинейных моделей динамических систем.
Ключевые слова
модель динамического объекта; структурные свойства; качественные характеристики; степень управляемости; степень наблюдаемости; степень параметрической идентифицируемости; степень адаптивности
Methods for determining the qualitative characteristics of dynamic systems models
The assessment criteria of observability, controllability, parametric identifiability for linear stationary and non-stationary systems, as well as for non-linear systems, are introduced. Some known approaches to solving problems of determining the degree of observability, controllability, parametric identifiability and adaptability of linear and nonlinear models of dynamical systems are considered.
Keywords
model of a dynamic object; structural properties; quality characteristics; degree of controllability; degree of observability; degree of parametric identifiability; degree of adaptability
- Алгоритм распознавания цветовых сигналов при посадке беспилотного летательного аппарата на авианосец в автономном режимеThe algorithm of the color signal recognition at landing an unmanned aerial vehicle on an aircraft carrier in autonomous modeАвторы статьиAuthorsЧжоу Ж.CHjou J.Рязанова Н.Ю.Ryazanova N.YU.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.neysipin@mail.runeysipin@mail.ru
Алгоритм распознавания цветовых сигналов при посадке беспилотного летательного аппарата на авианосец в автономном режиме
УДК 681.513
Исследовано движение по глиссаде беспилотного летательного аппарата при посадке на авианосец. Реализация данной задачи осуществляется в условиях радиомолчания авианосца. Разработан алгоритм обработки информации от оптической системы посадки, установленной на авианосце. Алгоритм распознавания цветовых сигналов предполагает использование метода предварительной обработки кадра изображения с помощью функции downsample, выполняющей процесс децимации, модели HSV, алгоритма Оцу вычисления порога бинаризации для полутонового изображения и метода выделения связных компонентов Two-Pass.
Ключевые слова
беспилотный летательный аппарат; авианосец; заход на посадку; глиссада; оптическая система посадки; алгоритм распознавания цветовых сигналов; децимация; связные компоненты; бинаризация полутонового изображения
The algorithm of the color signal recognition at landing an unmanned aerial vehicle on an aircraft carrier in autonomous mode
The movement along the glide path of an unmanned aerial vehicle during landing on an aircraft carrier is investigated. The implementation of this task is realized in the conditions of radio silence of the aircraft carrier. The algorithm for treatment information from an optical landing system installed on an aircraft carrier is developed. The algorithm of the color signal recognition assumes the usage of the image frame preliminary treatment method via a downsample function, that performs the decimation process, the HSV model, the Otsu’s method for calculating the binarization threshold for a halftone image, and the method of separating the connected Two-Pass components.
Keywords
unmanned aerial vehicle; aircraft carrier; approach; glide path; optical landing system; color signal recognition algorithm; decimation; connected components; halftone image binarization
- Алгоритм оценивания навигационного комплекса летательного аппарата авианосного базированияAlgorithm for evaluation the navigation complex of a carrier-based aircraftАвторы статьиAuthorsШахтарин Б.И.Shakhtarin B.I.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.Селезнева М.С.Selezneva M.S.Лифэй Ч.Lifey C.m.s.selezneva@mail.rum.s.selezneva@mail.ru
Алгоритм оценивания навигационного комплекса летательного аппарата авианосного базирования
УДК 681.518
DOI: 10.36652/0869-4931-2020-74-4-176-180
Исследованы особенности совершения захода на посадку летательного аппарата на движущийся авианосец. Основными измерительными системами, используемыми при заходе на посадку летательного аппарата корабельного базирования, являются инерциальная и спутниковая навигационные системы. Совместная обработка сигналов в навигационном комплексе осуществляется с помощью адаптивного фильтра Калмана, способного функционировать в условиях отсутствия априорной информации о статистических характеристиках входного шума. Адаптивный фильтр Калмана основан на использовании свойств обновляемой последовательности. Результаты моделирования по данным полунатурного эксперимента показали его высокую эффективность.
Ключевые слова
летательный аппарат; авианосец; инерциальная навигационная система; коррекция; фильтр Калмана; адаптивный алгоритм оценивания; свойства обновляемой последовательности; полунатурный эксперимент
Algorithm for evaluation the navigation complex of a carrier-based aircraft
The features of an aircraft landing approach on a moving aircraft carrier are studied. The main measuring systems used in landing approach for a carrier-based aircraft are inertial and satellite navigation systems. Joint signals processing in the navigation system is carried out by using an adaptive Kalman filter that can operate in the absence of a priori information about the statistical characteristics of the input noise. Kalman adaptive filter is based on using the properties of the updated sequence. The simulation results according to the semi-natural experiment showed its high efficiency.
Keywords
aircraft; aircraft carrier; inertial navigation system; correction; Kalman filter; adaptive estimation algorithm; properties of the updated sequence; semi-natural experiment
- Разработка структуры навигационного комплекса высокоточного беспилотного летательного аппарата для полёта в атмосфереDevelopment of the navigation complex structure for a high-precision unmanned aerial vehicle for flight in the atmosphereАвторы статьиAuthorsЧыонг Ф.С.CHyiong F.S.Селезнева М.С.Selezneva M.S.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.truongpx@mta.edu.vntruongpx@mta.edu.vn
Разработка структуры навигационного комплекса высокоточного беспилотного летательного аппарата для полёта в атмосфере
УДК 681.513
DOI: 10.36652/0869-4931-2020-74-8-357-361
Исследованы навигационные системы в составе навигационного комплекса высокоточного беспилотного летательного аппарата в условиях разновысотного полёта. Сформированы рабочие контуры навигационного комплекса с алгоритмами коррекции для беспилотного летательного аппарата при высотных и низковысотных полётах. Представлены математические модели погрешностей инерциальной навигационной системы, применяемые в нелинейном и линейном фильтрах Калмана. Результаты математического моделирования продемонстрировали эффективность рабочих контуров навигационного комплекса с алгоритмами коррекции.
Ключевые слова
высокоточный беспилотный летательный аппарат; навигационный комплекс; разновысотный полёт; рабочий контур; пассивные помехи; фильтр Калмана; коррекция
Development of the navigation complex structure for a high-precision unmanned aerial vehicle for flight in the atmosphere
The navigation systems as part of the navigation complex of a high-precision unmanned aerial vehicle in conditions of different altitude flight are investigated. The working contours of the navigation complex with correction algorithms for an unmanned aerial vehicle during high-altitude and low-altitude flights are formed. Mathematical models of inertial navigation system errors used in non-linear and linear Kalman filters are presented. The results of mathematical modeling demonstrate the effectiveness of the working contours effectiveness of the navigation complex with correction algorithms.
Keywords
high-precision unmanned aerial vehicle; navigation complex; multi-altitude flight; work circuit; passive noises; Kalman filter; correction
- Исследование БИНС низкой точности для беспилотной машиныResearching of the low-precision SINS research for an unmanned vehicleАвторы статьиAuthorsХу Ц.Hu TS.Клычников В.В.Klychnikov V.V.Пролетарский А.В.Proletarskiy A.V.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.Селезнева М.С.Selezneva M.S.hqchqc3@gmail.comhqchqc3@gmail.com
Исследование БИНС низкой точности для беспилотной машины
УДК 681.513
DOI: 10.36652/0869-4931-2020-74-10-463-469
Исследована малогабаритная инерциальная навигационная система Gyrolab GL VG 109. Показано, что система обладает низкой точностью, поэтому применять её для определения параметров беспилотного автомобиля в автономном режиме нельзя. Коррекция системы от спутниковой навигационной системы существенно повышает точность определения параметров беспилотного автомобиля, но только в условиях устойчивых сигналов спутниковой навигационной системы (СНС). Сформировано алгоритмическое обеспечение системы коррекции навигационной системы на базе скалярного адаптивного алгоритма оценивания и процедуры идентификации. Использование алгоритмической коррекции БИНС от СНС с помощью алгоритма оценивания позволяет достичь точности, которая соответствует системам третьего класса точности.
Ключевые слова
бесплатформенная инерциальная навигационная система; беспилотный автомобиль; коррекция; спутниковая навигационная система; алгоритм скалярного оценивания; скалярная идентификация; анализ точности
Researching of the low-precision SINS research for an unmanned vehicle
A small-sized inertial navigation system (SINS) Gyrolab GL VG 109 is researched. It is shown that this system has low accuracy; therefore it cannot be used to determine the parameters of an unmanned vehicle in an autonomous mode. Correction of the system from the satellite navigation system significantly increases the accuracy of determining the parameters of an unmanned vehicle, but only under conditions of stable signals from the satellite navigation system (SNS). The algorithmic support for the correction facility of the navigation system based on the scalar adaptive estimation algorithm and identification procedure is formed. The use of algorithmic correction of SINS from SNS using an estimation algorithm allows achieving an accuracy that corresponds to systems of the third accuracy class.
Keywords
inertial navigation system without platform; unmanned vehicle; correction; satellite navigation system; scalar estimation algorithm; scalar identification; analysis of accuracy
- Параметрическая идентификация модели погрешностей инерциальной навигационной системы летательного аппаратаParametric identification of the error model for the aircraft inertial navigation systemАвторы статьиAuthorsХу Ц.Hu TS.Селезнева М.С.Selezneva M.S.Пролетарский А.В.Proletarskiy A.V.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.hqchqc3@gmail.comhqchqc3@gmail.com
Параметрическая идентификация модели погрешностей инерциальной навигационной системы летательного аппарата
УДК 681.511
DOI: 10.36652/0869-4931-75-2021-75-7-317-321
Исследована задача повышения точности оценивания погрешностей инерциальных навигационных систем с помощью идентификации параметров модели. Представлена схема коррекции навигационных систем с алгоритмом оценивания. Определена точность оценивания погрешностей инерциальной навигационной системы с помощью нестационарного адаптивного фильтра Калмана при изменении средней частоты изменения случайного дрейфа гироскопа. Предложен простой способ параметрической идентификации средней частоты изменения случайного дрейфа с использованием настроечного коэффициента. Проведён анализ результатов моделирования алгоритма оценивания с использованием данных лабораторных экспериментов с серийной навигационной системой Ц-060К. В моделях алгоритма оценивания использованы различные значения средней частоты изменения случайного дрейфа.
Ключевые слова
летательный аппарат; инерциальная навигационная система; алгоритм оценивания; параметрическая идентификация; средняя частота случайного дрейфа гироскопа; настроечный коэффициент; точность оценивания
Parametric identification of the error model for the aircraft inertial navigation system
The problem of increasing the accuracy at estimating the inertial navigation systems errors by using identifying the parameters of the model is investigated. A scheme for correcting navigation systems with an estimation algorithm is presented. The accuracy of the errors estimation for the inertial navigation system by using the nonstationary adaptive Kalman filter when the average frequency of the gyroscope random drift changes is determined. A simple method for parametric identification of the change average frequency of a random drift by using a tuning coefficient is proposed. The results analysis of the estimation algorithm modeling by using the data of laboratory experiments with the serial navigation system Ts-060K is carried out. In the models of the estimation algorithm different average frequency values of the random drift change are used.
Keywords
aircraft; inertial navigation system; estimation algorithm; parametric identification; average frequency of random gyroscope drift; tuning factor; estimation accuracy
- Исследования коррекции интегрированной навигационной системы при отсутствии спутникового сигналаStudies of the integrated navigation system correction in the absence of a satellite signaАвторы статьиAuthorsСинькэ Ч.Sinke CH.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.Селезнева М.С.Selezneva M.S.Цзыжуй В.TSzyijuy V.zxk0060@126.comzxk0060@126.com
Исследования коррекции интегрированной навигационной системы при отсутствии спутникового сигнала
УДК 681.5
DOI: 10.36652/0869-4931-2021-75-11-510-515
Приведены схемы коррекции навигационных систем. Проанализирован режим работы самолёта во время навигации. Для коррекции навигационной информации использована адаптивная модификация линейного фильтра Калмана. Сформирован алгоритм прогнозирования сигнала коррекции на основе нейронной сети при потере сигнала коррекции СНС. Результаты экспериментов показывают эффективность алгоритма.
Ключевые слова
летательный аппарат; инерциальная навигационная система; спутниковая система; фильтр Калмана; нейронные сети; генетический алгоритм
Studies of the integrated navigation system correction in the absence of a satellite signa
The schemes of navigation systems correction are considered. The operation mode of the aircraft during navigation is analyzed. An adaptive modification of the linear Kalman filter is used to correct the navigation information. An algorithm for predicting a correction signal based on a neural network in the event of a loss of a SNS correction signal is formed. Experimental results show the effectiveness of the algorithm.
Keywords
aircraft; inertial navigation system; satellite system; Kalman filter; neural networks; genetic algorithm
- Алгоритм построения моделей акустических характеристик материаловAlgorithm for constructing models of materials acoustic characteristicsАвторы статьиAuthorsНеусыпин К.А.Neusypin K.А.Иванов М.В.Ivanov M.V.Тотунов С.С.Totunov S.S.Гаврильев С.А.Gavrilev S.A.Лаухин Д.А.Lauhin D.A.Лушкин А.А.Lushkin A.A.ars.lushkin@mail.ruars.lushkin@mail.ru
Алгоритм построения моделей акустических характеристик материалов
УДК 534-14
DOI: 10.36652/0869-4931-2021-75-12-560-564
Рассмотрены проблемы избыточного шума и доброкачественности специальных композитных материалов как важных аспектов проектирования изделий. Предложен алгоритм измерений и вычислений, с помощью которого можно вычислить важные акустические параметры: коэффициент передачи и характеристический импеданс материала, а также потери при прохождении звуковой волны через материал.
Ключевые слова
акустика; коэффициент звукопоглощения; коэффициент потери при передаче; метод переходной матрицы
Algorithm for constructing models of materials acoustic characteristics
The problems of excessive noise and good quality of special composite materials as important aspects of product design are considered. An algorithm for measurements and calculations, which can be used to calculate important acoustic parameters: the transmission coefficient and characteristic impedance of the material, as well as losses during the passage of a sound wave through the material is proposed.
Keywords
acoustics; sound absorption coefficient; transmission loss ratio; transition matrix method
- Адаптивное управление углами пространственного положения дирижабля в режиме висенияAdaptive control of the dirigible attitude angles in hover modeАвторы статьиAuthorsТан НинTan NinУ ГоU GoСелезнева М.С.Selezneva M.S.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.Фу ЛиFu Lining_bhm@163.comning_bhm@163.com
Адаптивное управление углами пространственного положения дирижабля в режиме висения
УДК 681.513.6
DOI: 10.36652/0869-4931-2022-76-2-67-73
Разработана динамическая модель дирижабля. Решена задача управления углами пространственного положения дирижабля в режиме висения, которая является обшей и важной задачей для ретрансляционной станции. На основе модели при неопределённых параметрах дирижабля разработан закон адаптивного управления. Проведён анализ устойчивости замкнутой системы при управлении с помощью функции Ляпунова. Эффективность алгоритма доказана путём математического моделирования.
Ключевые слова
дирижабль, режим висения, неопределённые параметры, адаптивное управление, функция Ляпунова, устойчивость
Adaptive control of the dirigible attitude angles in hover mode
The dirigible dynamic model is developed. The angles control problem of the spatial position of the dirigible in hover mode, which is a common and important task for a relay station, is solved. The law of adaptive control is developed on the basis of the model with undefined parameters of the dirigible. The stability analysis of the closed-loop system under control using the Lyapunov function is carried out. The effectiveness of the algorithm is proven by mathematical modeling.
Keywords
dirigible, hover mode, undefined parameters, adaptive control, Lyapunov function, stability
- Алгоритмы формирования моделей погрешностей спутниковых навигационных систем и коррекции навигационных комплексов летательных аппаратовThe formation algorithm of errors models for satellite navigation systems and correction algorithm for aircraft navigation systemsАвторы статьиAuthorsМасленников А.Л.Maslennikov A.L.Селезнева М.С.Selezneva M.S.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.m.s.selezneva@mail.rum.s.selezneva@mail.ru
Алгоритмы формирования моделей погрешностей спутниковых навигационных систем и коррекции навигационных комплексов летательных аппаратов
УДК 681.513
DOI: 10.36652/0869-4931-2022-76-3-120-126
Рассмотрен навигационный комплекс летательного аппарата в составе инерциальной навигационной системы, спутниковой навигационной системы и адаптивного нелинейного фильтра Калмана. В фильтре Калмана при расходимости процесса оценивания модель строится с помощью эволюционного алгоритма. Используемые индикаторы расходимости анализируют измеряемые сигналы, а непосредственно неизмеряемые переменные состояния не исследуются. Предложен критерий расходимости непосредственно неизмеряемых переменных состояния на основе приведенных измерений и дисперсий приведенных измерительных шумов. Эффективность проведенной модификации алгоритма продемонстрирована с использованием данных летного эксперимента.
Ключевые слова
навигационный комплекс, адаптивный нелинейный фильтр Калмана, индикатор расходимости, приведённые измерения, данные летного эксперимента
The formation algorithm of errors models for satellite navigation systems and correction algorithm for aircraft navigation systems
An aircraft navigation complex as a part of an inertial navigation system, a satellite navigation system and an adaptive nonlinear Kalman filter is considered. In the Kalman filter, when the estimation process diverges, the model is constructed using an evolutionary algorithm. The used divergence indicators analyze the measured signals; the directly unmeasured state variables are not examined. A divergence criterion of directly unmeasured state variables is proposed on the grounds of the reduced measurements and the variances of the reduced measurement noises. The algorithm modification effectiveness is demonstrated by using the flight experiment data.
Keywords
navigation complex, adaptive nonlinear Kalman filter, divergence indicator, reduced measurements, flight experiment data
- Исследование критерия степени управляемости переменных состояния линейных динамических системInvestigation of the controllability degree criterion for the state variables of linear dynamical systemsАвторы статьиAuthorsХу ЮйхуэйHu YUyhueyНеусыпин К.А.Neusypin K.А.Шень КайSHen Kayneysipin@mail.runeysipin@mail.ru
Исследование критерия степени управляемости переменных состояния линейных динамических систем
УДК 681.513
DOI: 10.36652/0869-4931-2022-76-4-171-179
Представлен новый подход к решению задачи определения степени управляемости переменных состояния линейных динамических систем. Разработан численный критерий степени управляемости переменных состояния линейных нестационарных систем. Критерий, построенный по принципу управления с минимизацией расхода энергии, учитывает нормализацию оригинальной матрицы системы и позволяет проводить сравнительный анализ степени управляемости динамических систем с различными параметрами. Приведен пример управления перевернутым маятником на тележке с использованием предложенного критерия и намечены дальнейшие направления исследования.
Ключевые слова
критерий степени управляемости, линейная нестационарная система, переменные состояния
Investigation of the controllability degree criterion for the state variables of linear dynamical systems
A new approach to solving the problem of the controllability degree determining for the state variables of linear dynamical systems is presented. A numerical criterion for the state variables controllability degree of linear nonstationary systems is developed. The criterion, built on the principle of control with minimizing energy consumption, takes into account the normalization of the system original matrix and allows carrying out a comparative analysis of the controllability degree for dynamic systems with different parameters. A control example of an inverted pendulum on a trolley by using the proposed criterion is given and further research directions are outlined.
Keywords
criterion of the controllability degree, linear non-stationary system, state variables
- Наведение ракеты на место посадки на основе сопоставления изображенийMissile guidance to landing sites based on image correlationАвторы статьиAuthorsМинмин ЧжанMinmin CHjanНеусыпин К.А.Neusypin K.А.neysipin@mail.runeysipin@mail.ru
Наведение ракеты на место посадки на основе сопоставления изображений
УДК 681.513
DOI: 10.36652/0869-4931-2022-76-7-303-307
Предложена схема алгоритма наведения ракеты на основе сопоставления спутниковых и оптических изображений. Оценка параметров положения ракеты по сопоставлению изображений при посадке осуществляется на основе использования трехмерной пространственной информации. Информация с непрерывного изображения каждого кадра разлагается на пространственную информацию относительного движения ракеты при посадке путем обработки параметров движения отдельных точек пикселей и всего изображения. Достигается соответствие изображения точки посадки ракеты и опорного изображения со спутника, а затем выводится информация об ориентации полета ракеты.
Ключевые слова
наведение ракеты, оптическое изображение, совмещение изображений, позиционирование, посадка ракеты
Missile guidance to landing sites based on image correlation
A missile guidance algorithm based on a correlation of satellite and optical images is proposed. Estimation of the rocket position parameters by images correlation during landing is carried out on the basis of the use of three-dimensional spatial information. Information from the continuous image of each frame is decomposed into spatial information of the rocket relative motion during landing by processing the motion parameters of individual pixel points and the entire image. A correspondence between the image of the rocket landing point and the reference image from the satellite is achieved, and then information about the orientation of the rocket flight is displayed.
Keywords
missile guidance, optical image, image alignment, positioning, missile landing
- Метод иерархического исследования управляемости спуска космического аппарата в атмосфере МарсаMethod for hierarchical study of spacecraft descent controllability in the Martian atmosphereАвторы статьиAuthorsХу ЮйхуэйHu YUyhueyШень КайSHen KayСелезнева М.С.Selezneva M.S.Пролетарский А.В.Proletarskiy A.V.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.m.s.selezneva@mail.rum.s.selezneva@mail.ru
Метод иерархического исследования управляемости спуска космического аппарата в атмосфере Марса
УДК 681.513
DOI: 10.36652/0869-4931-2022-76-8-364-374
Рассмотрена проблема определения степени управляемости линейной нестационарной системы (ЛНС) и предложен скалярный метод иерархического исследования управляемости для комплексирования системы высокодинамичного наведения автономной посад ки космических аппаратов. Новый критерий степени управляемости (DOC) разработан по задаче оптимального управления с минимизацией расхода энергии путём вычисления сингулярных значений и числа обусловленности матрицы управляемости Грамиана. Предлагаемый критерий DOC позволяет измерять степени управляемости системы и каждой переменной состояния. Кроме того, метод нормализации и модификации был применён при вычислении степени управляемости. Приведено математическое моделирование процесса наведения космического аппарата при спуске в атмосфере Марса по схеме отслеживания программной траектории с использованием алгоритма управления с активной компенсацией возмущений (ADRC) и ПИД. По результатам моделирования можно оценить и сравнить оптимальность различных опорных траекторий с помощью критерия DOC. Критерий DOC может функционировать как индикатор для исследования влияния параметров траектории на процесс посадки с точки зрения управляемости.
Ключевые слова
критерий степени управляемости, линейная нестационарная система, космический аппарат, спуск в атмосфере
Method for hierarchical study of spacecraft descent controllability in the Martian atmosphere
The problem of determining the degree of controllability of a linear non-stationary system (LNS) is considered and a scalar method of hierarchical controllability study for the integration of a highly dynamic guidance system for an autonomous landing of spacecraft is proposed. A new criterion of the controllability degree (DOC) for the problem of optimal control with minimization of energy consumption by calculating the singular values and the condition number of the Gramian controllability matrix is developed. The proposed DOC criterion allows to measure the degree of controllability of the system and each state variable. In addition, the normalization and modification method has been applied in calculating the degree of controllab ility. Mathematical modeling of the spacecraft guidance process during descent in the Martian atmosphere according to the tracing scheme of the program trajectory using the control algorithm with active disturbance compensation (ADRC) and PID is presented. Based on the results of the simulation, it is possible to evaluate and compare the optimality of various reference trajectories using the DOC criterion. The DOC criterion can function as an indicator to investigate the effect of trajectory parameters on the landing process from a controllability point of view.
Keywords
criterion of controllability degree, linear unsteady system, spacecraft, atmospheric descent
- Управление пространственным движением дирижабля на основе метода АКАРAirship spatial motion control based on the analytical design of aggregated adjuster methodАвторы статьиAuthorsТан НинTan NinСелезнева М.С.Selezneva M.S.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.Фу ЛиFu Lining_bhm@163.comning_bhm@163.com
Управление пространственным движением дирижабля на основе метода АКАР
УДК 681.513.6
DOI: 10.36652/0869-4931-2022-76-9-403-407
Разработана динамическая модель дирижабля. Решена задача управления пространственным движением дирижабля в процессе взлета и крейсерского полета. На основе метода АКАР (аналитического конструирования агрегированных регуляторов) синтезировано векторное управление, обеспечивающее сходимость движения к желаемым многообразиям. Проведен анализ устойчивости замкнутой системы управления. Эффективность алгоритма доказана путем математического моделирования.
Ключевые слова
дирижабль, взлет, крейсерский режим, АКАР, многообразия, устойчивость
Airship spatial motion control based on the analytical design of aggregated adjuster method
A dynamic model of the airship is developed. The problem of controlling the airship spatial movement during take off and cruising flight is solved. Based on the method of analytical design of aggregated adjuster (ADAA) method, a vector control is synthesized that ensures the convergence of the motion to the desired manifolds. An analysis of the stability of a closed control system was carried out. The efficiency of the algorithm by mathematical modeling is proven.
Keywords
airship, takeoff, cruising, ADAA, manifolds, stability
- Исследование степени управляемости космического аппарата при полете по опорной траектории в атмосфере МарсаStudy of the degree of controllability of a spacecraft during flight along a reference trajectory in the atmosphere of MarsАвторы статьиAuthorsЮйхуэй ХуYUyhuey HuШэнь КайSHen KayСелезнева М.С.Selezneva M.S.Пролетарский А.В.Proletarskiy A.V.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.m.s.selezneva@mail.rum.s.selezneva@mail.ru
Исследование степени управляемости космического аппарата при полете по опорной траектории в атмосфере Марса
УДК 681.513
DOI: 10.36652/0869-4931-2022-76-10-457-462
Исследован процесс посадки космического летательного аппарата на Марс или другую планету. При спуске летательного аппарата в атмосфере выбрана тестовая математическая модель наведения. Для определения степени управляемости при движении по различным траекториям применен критерий степени управляемости. Приведено математическое моделирование процесса наведения космического аппарата при спуске в атмосфере Марса по схеме отслеживания программной траектории с использованием алгоритма управления с активной компенсацией возмущений и пропорционально-интегрально-дифференцирующего (ПИД) регулятора. По результатам моделирования можно оценить и сравнить оптимальность различных опорных траекторий с помощью критерия, который используется как индикатор для исследования влияния параметров траектории на процесс посадки с точки зрения управляемости.
Ключевые слова
космический летательный аппарат, критерий степени управляемости, линейная нестационарная система, наведение по опорной траектории, управление с активной компенсацией возмущений
Study of the degree of controllability of a spacecraft during flight along a reference trajectory in the atmosphere of Mars
The process of landing a spacecraft on Mars or another planet is studied. During the descent of the aircraft in the atmosphere, a test mathematical model of guidance is chosen. The criterion of the controllability degree is applied to determine the degree of controllability when moving along various trajectories. Mathematical modeling of the spacecraft guidance process during descent in the Martian atmosphere according to tracking scheme of the program trajectory by using a control algorithm with active disturbance compensation and a proportionalintegralderivative (PID) adjuster is considered. Based on the results of the simulation, it is possible to evaluate and compare the optimality of various reference trajectories by using a criterion that is used as an indicator to study the influence of trajectory parameters on the landing process from the point of view of controllability.
Keywords
spacecraft, degree of controllability criterion, linear non-stationary system, reference trajectory guidance, control with active disturbance compensation
- Адаптивное робастное управление креном для летательного аппарата с подвижной массойAdaptive robust list control for an aircraft with a moving massАвторы статьиAuthorsЧжэн ЦзинчжунCHjen TSzinchjunСелезнева М.С.Selezneva M.S.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.Ху ЮйхуэйHu YUyhueyj.z.zheng@yandex.ruj.z.zheng@yandex.ru
Адаптивное робастное управление креном для летательного аппарата с подвижной массой
УДК 681.513
DOI: 10.36652/0869-4931-2022-76-11-500-506
Статья посвящена разработке высокоточного алгоритма управления углом крена для летательного аппарата с одинарной подвижной массой. С учётом немоделируемой неопределенности и параметрических неопределенностей в системе предлагается адаптивный робастный алгоритм управления, основанный на схеме бэкстеппинга. Алгоритм состоит из робастной и адаптивной структур. Робастная структура нивелирует немоделируемые неопределенности и возмущения в системе, а адаптивная структура оценивает параметры системы. Предложенный регулятор теоретически гарантирует глобальную ограниченную способность отслеживания согласно методу анализа Ляпунова. Приведены результаты моделирования, подтверждающие эффективность предложенного алгоритма.
Ключевые слова
адаптивное робастное управление, бэкстеппинг, система управления подвижной массой, маневрирующий возвращаемый аппарат
Adaptive robust list control for an aircraft with a moving mass
The article is devoted to the development of a high-precision list angle control algorithm for an aircraft with a single moving mass. Taking into account the nonmodulated uncertainty and parametric uncertainties in the system, an adaptive robust control algorithm based on the backstepping scheme is proposed. The algorithm consists of robust and adaptive structures. The robust structure levels out nonmodulated uncertainties and disturbances in the system, while the adaptive structure estimates the system parameters. The proposed controller theoretically guarantees a global limited tracking capability according to the Lyapunov analysis method. The simulation results, confirming the effectiveness of the proposed algorithm are presented.
Keywords
adaptive robust control; backstepping; moving mass control system; maneuvering reentry vehicle
- Разработка алгоритмического обеспечения обнаружения авианосца с использованием техники машинного зрения для автоматической посадки БПЛАDevelopment of algorithmic support for detecting an aircraft carrier using machine vision technology for automatic landing of UAVАвторы статьиAuthorsЖуйян ЧжоуJuyyan CHjouНеусыпин К.А.Neusypin K.А.Цзинчжун ЧжэнTSzinchjun CHjenneysipin@mail.runeysipin@mail.ru
Разработка алгоритмического обеспечения обнаружения авианосца с использованием техники машинного зрения для автоматической посадки БПЛА
УДК 681.513:004.93
DOI: 10.36652/0869-4931-2022-76-12-545-550
Рассмотрена задача обнаружения авианосца для измерения положения и ориентации беспилотного летательного аппарата (БПЛА). Предложен алгоритм выделения ROI-областей с использованием детектирования движения и анализа значимости методом спектрального остатка. На основе модели BoW построен алгоритм классификации, в котором сочетаются выделение признаков SIFT, кластеризация методом K-средних и классификатор SVM. Результаты тестирований подтвердили высокое быстродействие и адекватную точность обнаружения авианосца при использовании предложенного комплекса алгоритмов.
Ключевые слова
посадка на авианосец, БПЛА, обнаружение объектов, детектирование движения, метод спектрального остатка, признак SIFT, кластеризация K-средних, метод опорных векторов
Development of algorithmic support for detecting an aircraft carrier using machine vision technology for automatic landing of UAV
The problem of detecting an aircraft carrier to measure the position and orientation of an unmanned aerial vehicle (UAV) is considered. An algorithm for selecting ROI regions by using motion detection and significance analysis via the spectral residual method is proposed. Based on the BoW model, a classification algorithm is constructed that combines SIFT feature extraction, K-means clustering, and the SVM classifier. The test results confirmed the high performance and adequate accuracy of aircraft carrier detection by using the proposed set of algorithms.
Keywords
aircraft carrier landing, UAV, object detection, motion detection, spectral residual method, SIFT feature, K-means clustering, support vector method
- Управление ориентацией маневрирующего спускаемого аппарата с компенсацией возмущений с помощью нейронной сетиOrientati on control of a maneuvering descent vehicle with disturbance compensation using a neural networkАвторы статьиAuthorsЧжэн ЦзинчжунCHjen TSzinchjunСелезнева М.С.Selezneva M.S.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.Хэ БиньHe Binj.z.zheng@yandex.ruj.z.zheng@yandex.ru
Управление ориентацией маневрирующего спускаемого аппарата с компенсацией возмущений с помощью нейронной сети
УДК 681.513
DOI: 10.36652/0869-4931-2023-77-3-128-133
Модели спускаемых аппаратов характеризуются сильной неопределенностью параметров и внешних возмущений, что не позволяет обеспечивать требуемую точность их отслеживания. Для эффективного решения задачи посадки спускаемых аппаратов предложен метод управления креном спускаемого аппарата, сочетающий адаптивное робастное управление с нейросетевым наблюдателем возмущений. Новый вид стратегии параметрической адаптации и весовой адаптации разработан с использованием линейной комбинации ошибки слежения системы и ошибки оценки веса в качестве управляющего сигнала для параметрической адаптации и аппроксимации внешних возмущений. Для подтверждения высокой эффективности предложенной стратегии управления представлены результаты сравнительного моделирования.
Ключевые слова
адаптивное управление, нейронная сеть, система управления подвижной массой, спускаемый аппарат
Orientati on control of a maneuvering descent vehicle with disturbance compensation using a neural network
Models of descent vehicles are characterized by a strong uncertainty of parameters and external disturbances, which does not allow providing the required accuracy of their tracking. For effectively solving the problem of the descent vehicles landing, a method that combines adaptive robust control with a neural network disturbance observer to control the roll of the descent vehicle is proposed. A new kind of parametric adaptation and weight adaptation strategy is developed by using a linear combination of system tracking error and weight estimation error as a control signal for parametric adaptation and approximation of external disturbances. To confirm the high efficiency of the proposed control strategy, the results of comparative modeling are presented.
Keywords
adaptive control, neural network, moving mass control system, descent vehicle
- Управление БПЛА с помощью активного подавления возмущений для безопасности посадки на авианосецUAV control with active disturbance suppression for the safety landing on an aircraft carrierАвторы статьиAuthorsЖуйян ЧжоуJuyyan CHjouНеусыпин К.А.Neusypin K.А.neysipin@mail.runeysipin@mail.ru
Управление БПЛА с помощью активного подавления возмущений для безопасности посадки на авианосец
УДК 681.513
DOI: 10.36652/0869-4931-2023-77-4-155-161
Атмосферные возмущения вызывают серьезную опасность для БЛПА при посадке на авианосец. Рассмотрена задача подавления атмосферных возмущений. Учитываются два источника возмущений: ветер и качка авианосца. Построены соответствующие модели возмущений. Предложен алгоритм управления ориентацией и скоростью БПЛА с использованием метода активного подавления возмущений (ADRC). Проведено моделирование полетов в среде Simulink. Результаты моделирования подтвердили эффективность, точность и практичность предложенного алгоритма.
Ключевые слова
посадка на авианосец, БПЛА, атмосферные возмущения, качка корабля, ADRC, управление с активным подавлением возмущений
UAV control with active disturbance suppression for the safety landing on an aircraft carrier
Atmospheric disturbances consist of a serious danger to the UAV when landing on an aircraft carrier. The problem of atmospheric disturbances suppression is considered. Two sources of disturbances take into account: wind and aircraft carrier pitching. The corresponding disturbance models are constructed. An algorithm for controlling the attitude and speed of the UAV by using the method of active disturbance suppression (ADRC) is proposed. Flight simulation in the Simulink environment is carried out. The simulation results confirmed the efficiency, accuracy and practicality of the proposed algorithm.
Keywords
landing on an aircraft carrier, UAV, atmospheric disturbances, ship pitching, ADRC, control with active disturbance suppression
- Система посадки БПЛА на подвижное основание с использованием радиомаяков ближнего действияLanding system for MUAV on a mobile base by using short-range radio beaconsАвторы статьиAuthorsМасленников А.Л.Maslennikov A.L.Синькэ Ч.Sinke CH.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.Селезнева М.С.Selezneva M.S.amas@bmstu.ruamas@bmstu.ru
Система посадки БПЛА на подвижное основание с использованием радиомаяков ближнего действия
УДК 621.396.96
DOI: 10.36652/0869-4931-2023-77-5-224-228
Рассмотрен новый подход построения системы посадки многороторных беспилотных летательных аппаратов (МБПЛА) на подвижное основание. Подход основывается на использовании радиомаяков ближнего действия, расположенных на подвижном основании. По измерению на борту МБПЛА мощности радиосигналов, излучаемых каждым радиомаяком, алгоритмически осуществляется определение местоположения МБПЛА относительно геометрического центра посадочной платформы. Алгоритмическое решение формируется с использованием метода наименьших квадратов и взвешенного метода наименьших квадратов.
Ключевые слова
радиомаяк ближнего действия, посадка, подвижное основание, плоскость посадки, многороторные БПЛА, метод взвешенных наименьших квадратов
Landing system for MUAV on a mobile base by using short-range radio beacons
A new approach to constructing a landing system for multi-rotor unmanned aerial vehicles (MUAVs) on a moving base is considered. The approach is based on the use of short-range radio beacons located on a movable base. By measuring on the MUAV board the power of the radio signals emitted by each radio beacon, the position of the MUAV relative to the geometric center of the landing platform is determined algorithmically. The algorithmic solution is formed by using the least squares method and the weighted least squares method.
Keywords
short-range radio beacon, landing, mobile base, landing plane, multi-rotor UAVs, weighted least squares method
- Исследование двухрежимного алгоритма совместной обработки инфракрасных и видимых изображений на основе остаточной сетиInvestigation of a dual-mode algorithm for joint processing of infrared and visible images based on a Residual NetworkАвторы статьиAuthorsМинмин Чжан, Неусыпин К.А.Minmin CHjan, Neusyipin K.A.shnelen@mail.rushnelen@mail.ru
Исследование двухрежимного алгоритма совместной обработки инфракрасных и видимых изображений на основе остаточной сети
УДК 681.513
DOI: 10.36652/0869-4931-2023-77-6-268-276
В связи с ростом террористических угроз и технологических возможностей их реализации задача оценки эффективности систем физической защиты объектов является актуальной. Для решения данной задачи на основе вероятностно-статистического подхода разработана имитационная модель, обеспечивающая максимальное приближение имитации к реальному функционированию системы физической защиты. Достоинствами модели являются оценка всех маршрутов проникновения нарушителя, а также детализация каждого маршрута проникновения на разнородные по сложности преодоления участки.
Ключевые слова
обработка изображений, инфракрасное изображение, изображение в видимом свете, остаточная сеть
Investigation of a dual-mode algorithm for joint processing of infrared and visible images based on a Residual Network
A dual-mode algorithm for processing images of infrared and visible light based on the ResNet152 network to implement the process of recognizing the external environment of unmanned vehicles in low light conditions is developed. It is proposed to split the input image into low-frequency and high-frequency parts by using medium filtering and then combine the low-frequency parts. In this case, high-frequency parts are introduced into the ResNet network to obtain maps of multilayer features. The experimental results show that the target detection and recognition technology based on the processing of dual-mode images of infrared and visible light has higher accuracy and reliability than single-mode image detection and recognition.
Keywords
image processing, infrared imaging, visible light imaging, residual network
- Совершенствование метода предварительной обработки звездной карты с использованием оператора СобеляImproving the star map preprocessing method using the Sobel operatorАвторы статьиAuthorsБо ЯнBo YAnНеусыпин К.А.Neusypin K.А.yangbo.126@Gmail.comyangbo.126@Gmail.com
Совершенствование метода предварительной обработки звездной карты с использованием оператора Собеля
УДК 004.932.4
DOI: 10.36652/0869-4931-2023-77-7-308-314
Предложена модификация метода предварительной обработки звездной карты, основанная на операторе Собеля. Так как изображения звездного датчика в разной степени подвергаются рассеиванию света для устранения области яркости в центре звезды, избежания влияния чрезмерного расширения звездной точки и сохранения большего объема информации о характеристиках звездных точек выполняются обнаружение границ и стилизованная морфологическая обработка. Усовершенствованный метод демонстрирует хорошую адаптируемость и точность извлечения достоверной информации.
Ключевые слова
распознавание звездных карт, извлечение центроидов, рассеянный свет, оператор Собеля, морфология
Improving the star map preprocessing method using the Sobel operator
A modification of the star map preprocessing method based on the Sobel operator is proposed. Since the star tracker images are subjected to varying degrees of light scattering to eliminate the region of brightness at the center of the star, avoid the influence of star point overexpansion and retain more information about star points characteristics, edge detection and stylized morphological processing are performed. The improved method demonstrates good adaptability and accuracy in extracting reliable information.
Keywords
star map recognition, centroid extraction, scattered light, Sobel operator, morphology
- Навигационный комплекс ударного беспилотного летательного аппаратаNavigation complex of impact unmanned aerial vehicleАвторы статьиAuthorsСуркова А.Д.Surkova A.D.Селезнева М.С.Selezneva M.S.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.m.s.selezneva@mail.rum.s.selezneva@mail.ru
Навигационный комплекс ударного беспилотного летательного аппарата
УДК 681.513
DOI: 10.36652/0869-4931-2023-77-7-315-318
Исследован навигационный комплекс перспективного ударного беспилотного аппарата. С учетом особенностей навигационных систем определен состав навигационного комплекса, выбран адаптивный алгоритм оценивания для коррекции инерциальной навигационной системы. Разработана структура навигационного комплекса, обеспечивающая наилучший выбор рабочего контура и отличающаяся простотой реализации на борту беспилотного летательного аппарата. Выбор внешнего по отношению к инерциальной системе датчика навигационной информации проведен на основе анализа ковариационных матриц ошибок оценивания.
Ключевые слова
ударный беспилотный летательный аппарат, навигационный комплекс, алгоритм оцени- вания, инерциальная навигационная система, фильтр Калмана, ковариационная матрица ошибок оценивания
Navigation complex of impact unmanned aerial vehicle
The navigation complex of a promising impact unmanned vehicle is studied. With respect to the features of navigation systems are determined the composition of the navigation complex. An adaptive estimation algorithm is chosen to correct the inertial navigation system. The structure of the navigation complex, which provides the best choice of the working contour and is distinguished by ease of implementation on board an unmanned aerial vehicle is developed. The choice of a navigation information sensor external to the inertial system based on the analysis of covariance matrices of estimation errors is carried out.
Keywords
impact unmanned aerial vehicle, navigation system, estimation algorithm, inertial navigation system, Kalman filter, estimation error covariance matrix
- Адаптивное управление в скользящем режиме углом поворота вала двигателяAdaptive sliding mode control of the motor shaft rotation angleАвторы статьиAuthorsМэн ЦинчжаньMen TSinchjanНеусыпин К.А.Neusypin K.А.Mts22iu33@student.bmstu.ruMts22iu33@student.bmstu.ru
Адаптивное управление в скользящем режиме углом поворота вала двигателя
УДК 681.5
DOI: 10.36652/0869-4931-2024-78-5-195-200
Рассмотрен адаптивный интегральный закон управления в скользящем режиме, цель которого — решение задачи управления углом поворота вала двигателя в нелинейной постановке. Определена область интегрального скользящего режима, обеспечивающая сходимость по конечному времени, а также разработан закон быстрой сходимости. Введен адаптивный закон оценки верхней границы помех и сформирован закон управления. С использованием теории конечного времени подтверждены свойства сходимости замкнутой системы и определены области сходимости переменных скользящего режима. Проведено численное моделирование, подтверждающее помехоустойчивость и эффективность представленной системы управления.
Ключевые слова
управление двигателем, система автоматического управления, метод интегрального скользящего режима, закон быстрой сходимости, адаптивное управление, сходимость по конечному времени
Adaptive sliding mode control of the motor shaft rotation angle
An adaptive integral control law in sliding mode, the purpose of which is to solve the problem of controlling the angle of rotation of the motor shaft in a nonlinear formulation, is considered. The region of the integral sliding mode, which ensures convergence in finite time, is determined, and the law of fast convergence is developed. An adaptive law for estimating the upper limit of interference and a control law are received. Using finite-time theory, the convergence properties of the closed-loop system are confirmed and the areas of convergence of sliding mode variables are determined. Numerical modeling confirming the noise immunity and efficiency of the presented control system is carried out.
Keywords
engine control, automatic control system, integral sliding mode method, law of fast convergence, adaptive control, finite time convergence
- Исследование влияния степени параметрической идентифицируемости на точность оценивания погрешностей навигационной системыStudy of the influence of the parametric identifiability degree on the estimation accuracy of navigation system errorsАвторы статьиAuthorsЦаоцу ХуTSaotsu HuНеусыпин К.А.Neusypin K.А.Куприянов А.О.Kupriyanov A.O.Пролетарский А.В.Proletarskiy A.V.Селезнева М.С.Selezneva M.S.neysipin@mail.runeysipin@mail.ru
Исследование влияния степени параметрической идентифицируемости на точность оценивания погрешностей навигационной системы
УДК 681.513
DOI: 10.36652/0869-4931-2024-78-4-158-163
Исследована задача высокоточной коррекции навигационной информации малого беспилотного летательного аппарата, осуществляющего полет с изменением высоты в большом диапазоне. Рассмотрены численные критерии степени параметрической идентифицируемости одного класса нелинейных систем, представленных SDC-методом. Исследованы модели погрешностей инерциальной навигационной системы различного уровня подробности и представлены результаты математического и полунатурного моделирования нелинейного фильтра Калмана с разными моделями.
Ключевые слова
малый беспилотный летательный аппарат, инерциальная навигационная система, погрешности, коррекция, степень параметрической идентифицируемости, нелинейный фильтр Калмана, SDC-метод
Study of the influence of the parametric identifiability degree on the estimation accuracy of navigation system errors
The high-precision correction problem of navigation information for a small unmanned aerial vehicle flying with altitude changes over a wide range is studied. Numerical criteria of parametric identifiability degreefor one class of nonlinear systems represented by the SDC method are considered. Error models for inertial navigation system of various detail levels are studied and the results of mathematical and semi-natural modeling of a nonlinear Kalman filter with different models are presented.
Keywords
small unmanned aerial vehicle, inertial navigation system, errors, correction, degree of parametric identifiability, nonlinear Kalman filter, SDC method
- Алгоритмы оценивания с повышенными степенями адаптивностиEstimation algorithms with increased degrees of adaptabilityАвторы статьиAuthorsЖидкова М.А.Jidkova M.A.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.neysipin@mail.runeysipin@mail.ru
Алгоритмы оценивания с повышенными степенями адаптивности
УДК 658.513
DOI: 10.36652/0869-4931-2024-78-7-311-316
Исследованы качественные характеристики моделей динамических систем. Представлены функции чувствительности и способы определения степени адаптивности систем. Предложено обеспечивать повышенные степени адаптивности алгоритмов путем измерений с большим весом при формировании оценок или управляющих сигналов. Приведены адаптивные алгоритмы оценивания с жесткими связями по обновляемой последовательности. Результаты математического моделирования продемонстрировали преимущество алгоритмов с большим весом измерений при формировании оценок в условиях стохастической и параметрической неопределенностей.
Ключевые слова
качественные характеристики моделей, степень адаптивности, адаптивные алгоритмы оценивания, стохастическая и параметрическая неопределенности
Estimation algorithms with increased degrees of adaptability
The qualitative characteristics of models of dynamic systems are studied. Sensitivity functions and methods for determining the degree of systems adaptability are presented. It is proposed to ensure increased of the algorithms adaptability degrees by means of measurements with greater weight when generating estimates or control signals. Adaptive estimation algorithms with rigid connections based on an updated sequence are presented. The results of mathematical modeling demonstrated the advantage of algorithms with a large measurement weight when forming estimates under conditions of stochastic and parametric uncertainties.
Keywords
qualitative characteristics of models, degree of adaptability, adaptive estimation algorithms, stochastic and parametric uncertainties
- Применение модифицированной нейронной сети YOLOv5 для распознавания движущихся людей в помещенииApplication of a modified neural network YOLOv5 for recognition of indoors moving peopleАвторы статьиAuthorsШэнь СиньSHen SinГо У.Go U.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.Лукьянов В.В.Lukyanov V.V.Shenxin@yandex.ru, ug@student.bmstu.ru, vdmlknv@yandex.ruShenxin@yandex.ru, ug@student.bmstu.ru, vdmlknv@yandex.ru
Применение модифицированной нейронной сети YOLOv5 для распознавания движущихся людей в помещении
УДК 681.513
DOI: 10.36652/0869-4931-2024-78-8-362-370
Предлагается улучшение визуальной динамической SLAM-системы за счет объединения нейронной сети YOLOv5 с модулями механизма внимания CBAM и BiFPN. Особое внимание уделяется эффективному обнаружению динамических объектов (людей), решению проблем окклюзии изображения и обнаружения малых объектов, повышению общей производительности системы в динамических средах. Полученные результаты демонстрируют эффективность метода и его потенциал для применения в робототехнике и автономных автомобилях.
Ключевые слова
механизм внимания CBAM, двунаправленная сеть пирамид характеристик, обнаружение человека, окклюзия, динамический SLAM, детектор YOLO
Application of a modified neural network YOLOv5 for recognition of indoors moving people
It is proposed to improve the visual dynamic SLAM system by combining the YOLOv5 neural network with the attention mechanism modules CBAM and BiFPN. Special attention is paid to the effective detection of dynamic objects (people), solving problems of image occlusion and small object detection, and increase of overall system performance in dynamic environments. The obtained results demonstrate the effectiveness of the method and its potential for application in robotics and autonomous vehicles.
Keywords
CBAM attention mechanism, bidirectional feature pyramid network, person detection, occlusion, dynamic SLAM, YOLO detector
- Управление посадкой возвращаемого космического летательного аппарата в условиях неопределенностиLanding control of a returned spacecraft under conditions of uncertaintyАвторы статьиAuthorsМинкай ХуанMinkay HuanНеусыпин К.А.Neusypin K.А.neysipin@mail.runeysipin@mail.ru
Управление посадкой возвращаемого космического летательного аппарата в условиях неопределенности
УДК 653.513
DOI: 10.36652/0869-4931-2024-78-8-370-377
Нелинейная модель космического летательного аппарата требует высокой робастности, а классический метод управления, как один из самых ранних разработанных методов управления, имеет простые алгоритмы и высокую робастность. Предложена структура системы управления, обеспечивающая удержание угла атаки и перегрузки, путем комбинации нечеткого управления с классическим управлением для адаптивной оптимизации и настройки параметров управления, отслеживания шаговых сигналов угла атаки. Результаты моделирования показывают, что характеристики усовершенствованной системы лучше, чем у исходной системы. Усовершенствованные алгоритмы использованы для проведения моделирования участков удержания угла атаки и перегрузки, а также проведено моделирование аэродинамических неопределенностей. Результаты показывают, что разработанный закон управления соответствует требованиям определенного уровня робастности.
Ключевые слова
воздушно-космические аппараты, управление положением, адаптивное нечеткое управление, ПИД-регулирование, неопределенность
Landing control of a returned spacecraft under conditions of uncertainty
The nonlinear model of a spacecraft requires high robustness, and the classical control method, as one of the earliest developed control methods, has simple algorithms and high robustness. A control system structure that ensures retention attack angle and overload by combining fuzzy control with classical control for adaptive optimization and adjustment of control parameters and tracking of the attack angle step signals is proposed. The simulation results show that the performance of the improved system is better than that of the original system. Improved algorithms are used to simulate the attack angle and overload retention sections, also simulated aerodynamic uncertainties is carried out. The results show that the developed control law meets the requirements of a certain level of robustness.
Keywords
aerospace vehicles, position control, adaptive fuzzy control, PID adjusting, uncertainty
- Исследование степени управляемости спускаемого космического летательного аппаратаStudy of the controllability degree at spacecraft descentАвторы статьиAuthorsЮйхуэй ХуYUyhuey HuСелезнева М.С.Selezneva M.S.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.neysipin@mail.runeysipin@mail.ru
Исследование степени управляемости спускаемого космического летательного аппарата
УДК 681.513
DOI: 10.36652/0869-4931-2024-78-12-558-563
Разработан критерий степени управляемости переменных состояния нестационарной системы. Представлен иерархический способ оценивания степени управляемости спуска космического летательного аппарата в атмосфере по различным номинальным траекториями, с разными начальными условиями. Проведены математическое моделирование и анализ управляемости космичес кого летательного аппарата для выделения участков траектории с большей степенью управляемости.
Ключевые слова
спускаемый космический летательный аппарат, критерий степени управляемости, линейная нестационарная система, полет по опорной траектории
Study of the controllability degree at spacecraft descent
А criterion for the controllability degree at state variables of a non-stationary system is developed. А hierarchical method for assessing the controllability degree of a spacecraft descent in the atmosphere along various nominal trajectories with different initial conditions is presented. Mathematical modeling and analysis of the spacecraft controllability to identify trajectory sections with a higher degree of controllability are carried out.
Keywords
descent spacecraft, degree of controllability criterion, linear non-stationary system, flight along a reference trajectory
- Подход к решению задачи посадки беспилотного летательного аппарата на движущуюся посадочную платформуApproach to solving the problem of landing an unmanned aerial vehicle on a moving landing platformАвторы статьиAuthorsБушра А.Bushra A.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.neusipin@bmstu.runeusipin@bmstu.ru
Подход к решению задачи посадки беспилотного летательного аппарата на движущуюся посадочную платформу
УДК 681.513
DOI: 10.36652/0869-4931-2025-79-3-125-128
Исследована задача посадки беспилотного летательного аппарата (БПЛА) на движущуюся посадочную платформу. Представлен новый метод оценки угловых колебаний, испытываемых движущейся посадочной платформой во время приземления на нее БПЛА. На посадочной платформе размещены несколько маяков ближнего радиуса действия, а на борту БПЛА установлено несколько антенных приемников. На основе известных координат БПЛА и центра посадочной платформы на борту БПЛА осуществляется оценка значений углов отклонения платформы от плоскости горизонта, что позволяет эффективно управлять процессом посадки.
Ключевые слова
беспилотный летательный аппарат (БПЛА), математическая модель, радиомаяк ближнего действия, подвижная посадочная платформа, угловые колебания
Approach to solving the problem of landing an unmanned aerial vehicle on a moving landing platform
The problem of landing an unmanned aerial vehicle (UAV) on a moving landing platform was researched. A new method for estimating angular oscillations experienced by a moving landing platform during UAV landing on it is presented. Several short-range beacons are placed on the landing platform, several antenna receivers are installed on board the UAV. The UAV estimates the values of the platform deviation angles from the horizon plane based on the known coordinates of the UAV and the center of the landing platform, which allows effective control of the landing process.
Keywords
unmanned aerial vehicle (UAV), mathematical model, short-range radio beacon, mobile landing platform, angular oscillations
- Метод построения цепной звездной карты с использованием нескольких угловых расстояний между звездамиMethod for constructing a chain star map by using multiple angular distances between starsАвторы статьиAuthorsЯн БоYAn BoНеусыпин К.А.Neusypin K.А.yangbo.126@Gmail.comyangbo.126@Gmail.com
Метод построения цепной звездной карты с использованием нескольких угловых расстояний между звездами
УДК 629.7:004.93
DOI: 10.36652/0869-4931-2025-79-9-392-396
Предложен новый метод построения звездных карт на основе цепи угловых расстояний между несколькими звездами. По сравнению с традиционными методами на основе многоугольников или треугольников этот метод значительно снижает требования к вычислительным ресурсам при хранении навигационного звездного каталога и обеспечивает более высокую степень успешного распознавания карт при ограниченной точности звездных датчиков. Предложенный алгоритм распознавания звездных карт «цепь угловых расстояний» использует только интуитивно доступную информацию об угловых расстояниях между звездами, при этом нет необходимости в данных о точных углах между звездами и яркости звезд, что делает его пригодным для быстрого распознавания звездных карт с помощью широкоугольных низкоточных звездных датчиков.
Ключевые слова
исследование глубокого космоса, ориентация, распознавание звездных карт, цепь угловых расстояний
Method for constructing a chain star map by using multiple angular distances between stars
A new method for constructing star maps based on a chain of angular distances between several stars is proposed. Compared with traditional methods, which are based on polygon or triangle, this method significantly reduces the computational requirements for storing the navigation star catalog and provides a higher success rate of map recognition with limited accuracy of star sensors. The proposed star map recognition algorithm «chain of angular distances» uses only intuitively available information about angular distances between stars, without the need for precise angles between stars and star brightness data, which makes it suitable for fast star map recognition by using wide-angle low-precision star sensors.
Keywords
deep space investigation, orientation, star map recognition, chain of angular distances
- Сетевая модель для навигации робототехнических системNetwork model for robotic navigationАвторы статьиAuthorsЛю ИсиньLyu IsinСелезнева М.С.Selezneva M.S.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.Цзюй ИчэньTSzyuy IchenФу Ли.Fu Li.neysipin@mail.runeysipin@mail.ru
Сетевая модель для навигации робототехнических систем
УДК 681.513
DOI: 10.36652/0869-4931-2025-79-12-560-565
Навигация является жизненно важной когнитивной функцией животных и, в первую очередь, основывается на точном восприятии ими направления движения в окружающей среде. Доказано, что клетки направления движения головы (HDC), находящиеся в лимбической системе животных, играют важную роль в определении направления движения аллоцентрически в горизонтальной плоскости, независимо от местоположения животного и условий окружающей среды. Однако HDC-модели, которые могут быть реализованы в роботизированных приложениях, исследуются редко, особенно те, которые биологически правдоподобны и применимы к реальному миру. В статье предложена вычислительная сеть HDC, которая согласуется с несколькими нейрофизиологическими данными, касающимися биологических HDC, и может использоваться в задачах навигации роботов. Сеть HDC сохраняет представление о направлении движения, основываясь только на угловой скорости в качестве входных данных. Предложенная HDC-модель исследована в прцессе обширного моделирования и реальных экспериментов и продемонстрировала высокую эффективность с точки зрения точности и возможности работы в режиме реального времени.
Ключевые слова
сетевая модель, навигация роботов, когнитивная навигация, непрерывная сеть аттракторов (CAN), клетки направления движения головы (HDC), нейронная одновременная локализация и картирование (SLAM)
Network model for robotic navigation
Navigation is a vital cognitive function of animals and is primarily based on their accurate perception of the direction of movement in the environment. It is shown that head direction cells (HDCs) located in the limbic system of animals play an important role in determining the direction of movement in the horizontal plane, regardless of the animal's location and external environmental conditions. However, HDC models that can be implemented in robotic applications are rarely studied, especially those that are biologically plausible and applicable to the real world. In this paper, we propose А computational network HDC that is consistent with several neurophysiological data regarding biological HDCs and can be used in robot navigation tasks is proposed. The HDC network maintains a representation of the direction of motion based only on the angular velocity as input. The proposed HDC model is studied through extensive simulations and real experiments and shows high performance in terms of accuracy and real-time capability.
Keywords
network model, robot navigation, cognitive navigation, continuous attractor network (CAN), head direction cells (HDC), neural simultaneous localization and mapping (SLAM)
- Управление робототехническими системами с заданными показателями производительности и фиксированным временем сходимости на основе обратной динамикиControl of robotic systems with targeted performance and fixed convergence time based on inverse dynamicsАвторы статьиAuthorsЦзэюй ВанTSzeyuy VanСелезнева М.С.Selezneva M.S.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.Ли Фу.Li Fu.selezneva@bmstu.ruselezneva@bmstu.ru
Управление робототехническими системами с заданными показателями производительности и фиксированным временем сходимости на основе обратной динамики
УДК 621.865:681.513
DOI: 10.36652/0869-4931-2026-80-3-117-123
Большинство современных исследований в области управления траекторным отслеживанием роботов фокусируется исключительно на установившихся характеристиках системы, игнорируя такие важные переходные показатели качества управления, как скорость сходимости и перерегулирование. В данной работе предложен метод скользящего управления с заданными показателями производительности и фиксированным временем сходимости, основанный на обратной динамике, который устраняет этот пробел существующих подходов. С использованием теории устойчивости Ляпунова строго доказано, что метод обеспечивает глобальную фиксированно временную устойчивость замкнутой системы робота и строгое соблюдение предписанных динамических ограничений для позиционных отклонений отслеживания на всем временном интервале. Результаты моделирования подтвердили эффективность алгоритма.
Ключевые слова
управление роботами, управление с предписанными динамическими характеристиками, фиксированно временная устойчивость, обратно-динамическое управление, траекторное отслеживание
Control of robotic systems with targeted performance and fixed convergence time based on inverse dynamics
Most modern research in robot trajectory tracking control systems focuses exclusively on the steadystate performance of the system, ignoring important transient control performance indicators such as convergence rate and overshoot. This paper proposes А sliding control method with defined performance indicators and fixed convergence time based on inverse dynamics, which addresses this gap in existing approaches, is proposed. Using Lyapunov stability theory, it is rigorously proven that the method ensures global fixed-time stability of the closedloop robot system and strict adherence of the prescribed dynamic constraints for positional tracking deviations over the entire time interval. Simulation results confirmed the algorithm’s effectiveness.
Keywords
robots control, control with prescribed dynamic characteristics, fixed-time stability, inverse dynamic control, trajectory tracking
- Отказоустойчивое управление ориентацией космического аппарата с предопределенным временем на основе обучающегося наблюдателяFault-tolerant control the spacecraft orientation with a predetermined time based on a learning observerАвторы статьиAuthorsЛун ЧжуLun CHjuЦзэюй ВанTSzeyuy VanЗвягин Ф.В.Zvyagin F.V.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.neysipin@mail.runeysipin@mail.ru
Отказоустойчивое управление ориентацией космического аппарата с предопределенным временем на основе обучающегося наблюдателя
УДК 681.51
DOI: 10.36652/0869-4931-2026-80-5-216-221
Разработан отказоустойчивый алгоритм управления ориентацией космического аппарата, который состоит из обучающегося наблюдателя и регулятора с предопределенным временем. Обучающийся наблюдатель способен быстро и точно оценивать суммарное возмущение, включающее внешние воздействия, параметрическую неопределенность модели и частичные отказы исполнительных механизмов. На основе оценки суммарного возмущения регулятор с предопределенным временем обеспечивает выполнение задачи за заданное время. Устойчивость замкнутой системы при использовании данного алгоритма проанализирована с помощью функции Ляпунова. Эффективность алгоритма подтверждена численными показателями.
Ключевые слова
отказоустойчивое управление, управление ориентацией космического аппарата, регулятор с предопределенным временем, устойчивость Ляпунова
Fault-tolerant control the spacecraft orientation with a predetermined time based on a learning observer
А fault-tolerant control algorithm of the spacecraft attitude, which consists of a learning observer and a regulator with a predetermined time, is developed. The learning observer is capable of quickly and accurately estimate the total disturbance, including external influences, model parametric uncertainty and partial actuator failures. Based on the assessment of the total disturbance, the regulator with a predetermined time ensures task completion within the given time. The stability of the closed-loop system using this algorithm is analyzed by using the Lyapunov function. The algorithm effectiveness is confirmed by numerical indicators.
Keywords
fault-tolerant control, spacecraft orientation control, predetermined-time regulator, Lyapunov stability
- Алгоритмы коррекции навигационного комплекса и автономной инерциальной навигационной системыCorrection algorithms of a navigation system and an autonomous inertial navigation systemАвторы статьиAuthorsСуркова А.Д.Surkova A.D.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.a.d.surkova@mail.rua.d.surkova@mail.ru
Алгоритмы коррекции навигационного комплекса и автономной инерциальной навигационной системы
УДК 681.513
DOI: 10.36652/0869-4931-2026-80-5-237-242
Рассмотрены алгоритмы коррекции навигационного комплекса беспилотного летательного аппарата, базирующиеся на адаптивном фильтре Калмана и алгоритме самоорганизации. Навигационный комплекс состоит из инерциальной и спутниковой навигационных систем. Повышение точности навигационного комплекса осуществляется алгоритмическим путем в двух режимах. В режиме устойчивой работы спутниковой системы использован адаптивный фильтр Калмана в скалярной форме. При отсутствии сигналов от спутниковой системы применяется линейный прогнозирующий тренд, модифицированный нелинейными самоорганизующимися членами.
Ключевые слова
беспилотный летательный аппарат, навигационный комплекс, коррекция, адаптивный фильтр Калмана, прогноз, тренд, самоорганизация
Correction algorithms of a navigation system and an autonomous inertial navigation system
Correction algorithms for an unmanned aerial vehicle's navigation system, based on an adaptive Kalman filter and a self-organizing algorithm are considered. The navigation system consists of an inertial navigation system (INS) and a satellite navigation system (GNSS). The accuracy of the navigation system is improved algorithmically in two modes. In the stable operation mode of the satellite system, an adaptive Kalman filter in scalar form is used. In the absence of signals from the satellite system, a linear predictive trend modified by nonlinear self-organizing terms is applied.
Keywords
unmanned aerial vehicle, navigation system, correction, adaptive Kalman filter, forecast, trend, selforganization
- Алгоритмы коррекции с высокими степенями адаптивности для навигационного комплекса высокоманевренных летательных аппаратовCorrection algorithms with high adaptability for the navigation system of highly maneuverable aircraftАвторы статьиAuthorsСуркова А.Д.Surkova A.D.Неусыпин К.А.Neusypin K.А.neysipin@mail.runeysipin@mail.ru
Алгоритмы коррекции с высокими степенями адаптивности для навигационного комплекса высокоманевренных летательных аппаратов
УДК 681.513
DOI: 10.36652/0869-4931-2026-80-6-287-290
Исследованы варианты процесса формирования алгоритмов коррекции навигационных комплексов для высокоманевренных летательных аппаратов. При совершении интенсивного маневрирования летательным аппаратом быстро меняются погрешности его навигационного комплекса. Увеличение скорости реакции на изменения погрешностей навигационного комплекса достигается за счет повышения степени адаптивности моделей, используемых в алгоритмах коррекции. Представлен численный критерий степени адаптивности переменных состояния моделей. Предложена функциональная схема навигационного комплекса с алгоритмом коррекции в случае пропадания сигнала от внешнего датчика информации.
Ключевые слова
летательный аппарат, навигационный комплекс, алгоритм коррекции, степень адаптивности
Correction algorithms with high adaptability for the navigation system of highly maneuverable aircraft
Variants for the forming process of the correction algorithms for highly maneuverable aircraft navigation system are investigated. During intensive aircraft maneuvering, the errors of its navigation system rapidly change. An increase in the response speed to changes in navigation system errors is achieved by increasing the adaptability of the models used in the correction algorithms. А numerical criterion for the adaptability of the model state variables is presented. А functional diagram of the navigation system with a correction algorithm in the event of signal loss from an external information sensor is proposed.
Keywords
aircraft, navigation system, correction algorithm, adaptability




Издательство
Каталог
Авторам
Рекламодателям
Контакты