Д.С. Андрашитов1, А.А. Костоглотов2, С.В. Лазаренко3, А.С. Пеньков4

1 ФГКВОУ ВО «Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого»
  Министерства обороны РФ (г. Балашиха, Московская обл., Россия)

2–4 ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет» (г. Ростов-на-Дону, Россия)

Постановка проблемы. Работа посвящена актуальной проблеме, связанной с несоответствием модели движения при сопровождении маневрирующих объектов в условиях априорно неизвестных воздействий и возникающим при этом динамическим ошибкам. Для обеспечения сопровождения цели современными РЛС традиционно используется линейный фильтр Калмана на основе кинематической модели движения, несовершенство которой является причиной срыва сопровождения при активном маневрировании цели.

Цель. Разработать метод синтеза алгоритмов, использующих адаптивные модели движения с построением закона квазиоптимального управления на основе условия максимума функции обобщенной мощности и принципа декомпозиции.

Результаты. Показано, что использование принципа декомпозиции и условия максимума функции обобщенной мощности определяет структуру линейной модели. Рассмотрен фильтр калмановского типа, отличающийся структурой переходных матриц, в которые входит дополнительный параметр адаптации, что позволяет получить более достоверные оценки траектории движения летательного аппарата (ЛА) при априорно неизвестных воздействиях в условиях маневрирования наблюдаемого объекта. Проведено численное моделирование представленного метода на основе адаптивной модели движения с использованием формирующего фильтра.

Практическая значимость. Применение рассмотренного метода синтеза алгоритмов сопровождения с использованием формирующего фильтра и квазиоптимальных законов управления маневрирующими объектами позволяет повысить точность определения траектории цели относительно фильтра Калмана с моделью Зингера в среднем на 4%, а в отдельных случаях - до 25% на интервале маневра.

Андрашитов Д.С., Костоглотов А.А., Лазаренко С.В., Пеньков А.С. Метод синтеза алгоритмов сопровождения с использованием формирующего фильтра и квазиоптимальных законов управления маневрирующими объектами // Радиотехника. 2023.
Т. 87. № 2. С. 93−104. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202302-13

1. Костоглотов А.А., Кузнецов А.А., Лазаренко С.В., Лосев В.А. Синтез фильтра сопровождения со структурной адаптацией на основе объединенного принципа максимума // Информационно-управляющие системы. 2015. № 4 (77). С. 2–9.
2. Костоглотов А.А., Кузнецов А.А., Лазаренко С.В., Дерябкин И.В. Метод структурной адаптации дискретных алгоритмов объединенного принципа максимума в задачах оценки параметров движения // Информационно-управляющие системы. 2016. № 6 (85). С. 10–15.
3. Костоглотов А.А., Костоглотов А.И., Лазаренко С.В., Ценных Б.М. Метод оценки параметров движения управляемого летательного аппарата на основе объединенного принципа максимума с построением опорной траектории // Успехи современной радиоэлектроники. 2012. № 6. С. 61–66.
4. Bar-Shalom Y., Li X.R. Estimation with applications to tracking and navigation. John Wiley & Sons, 2001. 580 p.
5. Bar-Shalom Y., Li X.-R. Estimation and tracking: Principles, techniques, and software [Reviews and abstracts] // IEEE Antennas propag. mag. 1996. V. 38. № 1. P. 62.
6. Farina A., Studer F.A. Radar data processing. Volume I: Introduction and tracking. Research studies press ltd. 1985. 325 p.
7. Li X., Jilkov V. Survey of maneuvering target tracking. Part I: Dynamic models // Aerosp. electron. syst. IEEE Trans. On. 2003.
   V. 39. P. 1333–1364.
8. Шевцов О.Ю., Зенов Б.В., Романовский А.С., Стручалин В.П., Волков А.В. Адаптивная настройка фильтра Калмана для сопровождения маневрирующей цели в условиях наличия помех // Вестник ярославского высшего военного училища противовоздушной обороны. 2021. № 2 (13). С. 34–41.
9. Лурье А.И. Аналитическая механика. М.: ГИФМЛ. 1961. 824 с.
10. Костоглотов А.А., Пеньков А.С., Лазаренко С.В. Структурно-параметрический синтез фильтра сопровождения на базе декомпозиции по целевому функционалу с адаптацией к возмущениям траектории // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2021. Т. 19. № 2. С. 14–25. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700814-202102-02.
11. Костоглотов А.А., Кузнецов А.А., Лазаренко С.В. Синтез модели процесса с нестационарными возмущениями на основе максимума функции обобщенной мощности // Математическое моделирование. 2016. Т. 28. № 12. С. 133–142.
12. Сейдж Э.П., Мелса Дж.Л. Идентификация систем управления. М.: Наука. 1974. 248 с.
13. Костоглотов А.А., Лазаренко С.В. Метод квазиоптимального синтеза законов управления на основе редукции задачи Лагранжа к изопериметрической задаче с использованием асинхронного варьирования // Известия Российской академии наук. Сер. Теория и системы управления. 2021. № 6. С. 3–12.
14. Ахиезер Н.И. Лекции по вариационному исчислению. М.: ГИТТЛ. 1955. 248 с.
15. Черноусько Ф.Л., Ананьевский И.М., Решмин С.А. Методы управления нелинейными механическими системами. М.: Физматлит. 2006. 328 с.
16. Костоглотов А.А., Пеньков А.С., Лазаренко С.В. Метод синтеза адаптивных алгоритмов оценки параметров динамических систем на основе принципа декомпозиции и методологии объединенного принципа максимума // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Сер. Естественные науки. 2020. № 4(208). С. 22–28.
17. Пятницкий Е.С. Принцип декомпозиции в управлении механическими системам // Доклады АН СССР. 1988. Т. 300. № 2. С. 345–346.
18. Костоглотов А.А., Пеньков А.С., Лазаренко С.В. Структурно-параметрический синтез адаптивного фильтра оценки состояния динамических систем с использованием принципа декомпозиции // Вестник ростовского государственного университета путей сообщения. 2020. № 4 (80). С. 180–188.
19. Kostoglotov A. et al. Analysis of the possibility of intellectualization of algorithms for estimating the parameters of dynamic systems based on adaptive model of motion // Lecture notes in networks and systems. 2021. V. 330. P. 589–600.
20. Kostoglotov A., Penkov A., Lazarenko S. Quasi-optimal synthesis of an adaptive filter in the problem of estimating the state of dynamic systems. EDP Sciences. 2020. P. 01002.
21. Пятницкий Е.С. Синтез иерархических систем управления механическими и электромеханическими объектами на принципе декомпозиции // Автоматика и телемеханика. 1989. Т. 50. № 1. С. 87–99.
22. Зингер Р.А. Оценка характеристик оптимального фильтра для слежения за пилотируемой целью. С. 40–57.
23. Матвеев В.В. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем. ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». 2009. 280 с.