ПРОБЛЕМИ ТА ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ АВТОМАТИЗОВАНИХ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ ЦІЛЕВКАЗАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.17721/2519-481X/2024/82-10Ключові слова:
квазіоптимальне управління, перехідний процес, математичне моделювання, чисельний метод, інформаціяАнотація
Надається обґрунтування необхідності удосконалення автоматизованого процесу управління в системі автоматичного відпрацювання цілевказання. Сучасні Збройні Сили України використовують засоби автоматизації на усіх рівнях управління військами і управління засобами ураження. Поряд з автоматизацією процесу управління на всіх рівнях тенденції останніх років вказують на рух уваги у бік низових ланок управління. Системи управління у цих ланках забезпечують збір, обробку та аналіз інформації, необхідної для оптимізації управління безпосередньо бойовими засобами. Конкретна вогнева задача бойовому розрахунку, її передача і доведення до виконавця є важливим моментом у процесі такого управління. Центральне місце у постановці завдання займає цілевказання, тобто коротке, чітке та зрозуміле повідомлення про місцезнаходження цілі та іншої інформації про неї. Гарантоване доведення цілевказання від будь-якої ланки управління до засобів ураження є одним з напрямків розвитку і удосконалення автоматизованих систем управління військового призначення. Автоматизований спосіб надавання цілевказання забезпечує найменші витрати часу на постановку вогневого завдання та його виконання. Однак для його реалізації необхідна інформація щодо достатньо повної ідентифікації цілей на пунктах управління різних рівнів та достатньо точна інформація про місцезнаходження своїх сил і засобів. У багатьох випадках динамічні властивості таких систем описуються диференційними рівняннями високого порядку. Реалізація оптимальної швидкодії у таких випадках стикається з низкою технічних труднощів, які пов’язані з необхідністю розрахунку та реалізації кількості інтервалів керуючої дії. Кількість інтервалів дорівнює порядку диференційного рівняння системи. У цьому випадку є доцільним перехід до квазіоптимального управління з кількістю переключень інтервалів керуючої дії, що дорівнює трьом. Зменшення кількості переключень дозволить не тільки спростити функції мікропроцесора в такій системі управління, а також збільшити її надійність. Також в роботі представлений чисельний експеримент, що підтверджує гіпотезу академіка Ішлінського О.Ю. про можливість представлення системи високого порядку еквівалентною системою 3-го порядку. Теорія оптимальних систем висвітлює шляхи удосконалення та вказує на невикористані резерви існуючих систем автоматичного управління. Розвиток математичної теорії багато в чому визначається розробкою методів синтезу оптимальних систем. Беллман Р. та Фельдбаум О. вперше сформулювали і доказали теорему про n інтервалів або про n переключень керуючими системами. Згідно з теоремою про n інтервалів О. А. Фельдбаума кількість таких переключень може бути зменшена якщо замінити систему управління n-го порядку на еквівалентну систему більш низького порядку. Згідно з гіпотезою академіка О. Ю. Ішлінського для будь-якої системи n-го порядку може бути знайдена система третього порядку. Задача ідентифікації динаміки технологічних процесів вирішується по кривим розгону. Використання прямих чисельних методів обмежено в деяких випадках неможливістю реалізувати вхідний вплив потрібної форми. У даному випадку ідентифікація об’єкта здійснюється звичайним диференційним рівнянням 4-го порядку. Також відомий вигляд диференційного рівняння 3-го порядку. Знаходяться параметри рівняння 3-го порядку, при яких рішення диференційних рівнянь 4-го і 3-го порядку найбільш наближенні одне до одного.
Для вирішення задачі використовується метод Нелдера-Міда. Рішення вихідного диференційного рівняння пропонується знаходити за методо Рунге-Кутта-Мерсона. Отримані результати дозволяють спростити процес управління об’єктом у системах автоматичного відпрацювання цілевказання. Проведені чисельні експерименти підтвердили гіпотезу академіка О.Ю. Ішлінського про можливість представлення системи n-го порядку еквівалентною системою 3-го порядку. Зменшення порядку диференційного рівняння дозволяє зменшити кількістьпереключень керуючого діяння і таким чином зменшити час на збір, обробку та аналіз інформаціїнеобхідної для управління бойовими засобами.
Посилання
1. Ladieva L.R. (2023), "Metody optymizatsiyi ta poshuku optymalʹnykh rishen: Navchalʹnyy posibnyk". [Methods of optimization and search for optimal solutions. Tutorial.] KPI im. Sikorsʹkoho. Kyyiv. 73 p.
2. Zhаldak M. I., Tryus YU. V. (2005), "Osnovy teoriyi i metodiv optymizatsiyi: Navchalʹnyy posibnyk dlya studentiv matematychnykh spetsialʹnostey VNZ". [Fundamentals of optimization theory and methods. Study guide for students of mathematical specialties of universities.], "Brama-Ukrayina", Cherkasy, 306 p.
3. Sokolov S. V. (2018), "Optymalʹni ta adaptyvni systemy :Navchalʹnyy posibnyk" [Optimal and adaptive systems], Sumsʹkyy derzhavnyy universytet. Sumy. 221 p.
4. Tulubko V. B., Berkman L.N. (2016), "Metody optymizatsiyi: Pidruchny". [Optimization methods], Derzhavnyy universytet telekomnikatsiy. Dnipro. 442 p.
5. Novytskyy I. V.(2016), "Suchasna teoriya keruvannya:Navchalʹnyy posibnyk". [Modern control theory.] Natsionalʹnyy hirnychnyy universitet. Dnipro. 263 p.
6. Silʹvestrov A. M., Ostroverkhov M. YA., Shefer O. V., Ladik N. YA., Zimenkov D.K. (2023), Suchasni systemy avtomatychnoho keruvannya tekhnolohichnymy kompleksamy: Navchalʹnyy posibnyk". [Modern systems of automatic control of technological complexes.] KPI im. Sikorsʹkoho.Kyyiv. 388. p.
7. Bohach A.S., Chahan YU.A., Marchenko YA.V. and Lykova V.V.(2020), "Shchodo pytannya zbilʹshennya dalʹnosti ta tochnosti strilʹby stvyl`nykh kompleksyv ozbroyennya": [Regarding the issue of increasing the range and accuracy of shooting, the collection of abstracts of reports of the] Lʹviv. Natsionalʹna akademiya Sukhoputnykh viysʹk imeni hetʹmana Petra Sahaydachnoho. Zbirnyk tez dopovidey Mizhnarodnoyi naukovo-tekhnichnoyi- konferentsiyi "Perspektyvy rozvytku ozbroyennya ta viysʹkovoyi tekhniky Sukhoputnykh viysʹk."14-15 travnya.S. 12.
8. Hatsenko S.S. (2015), "Analiz vymoh do systemy upravlinnya viysʹkamy ta shlyakh yikh udoskonalennya". [ Analysis of the requirements for the military management system and the way to improve them.] Zbirnyk naukovykh pratsʹ Tsentru voyenno-stratehichnykh doslidzhenʹ Natsionalʹnoho universytetu oborony Ukrayiny im. I. Chernyakhovsʹkoho. Kyiv. S.6.
9. Serdyuk T. M., Tryputenʹ N. M., Kuznyetsov V. V, Tryputenʹ M. N., Kuznyetsova A. V. and Pokotilov D.YA. (2019), "Kvazioptimalʹne upravlinnya dvyhunamy postiynoho strumu maloyi potuzhnosti". [Quasi-optimal control of low power DC motors.] Dnipro. DDPT. Zbirnyk tez dopovidey 13-yi Mizhnarodnoyi naukovo-praktychnoyi konferentsiyi "Suchasni informatsiyni ta komunikatsiyni tekhnolohiyi na transporti, v promyslovosti ta osviti". (11.12.2019 - 12.12.2019) S. 124.
10. Senʹkyn V. S., Syutkyna-Doronyna S. V. (2019), "Vybir metodiv, shcho vykorystovuyutʹsya pry optymizatsiyi proektnykh parametriv upravlinnya raketnym ob'yektom". [Selection of methods used in the optimization of design parameters of missile facility management.]/ Technical mechanics. No. 1. P. 38 - 52.
11. Klimovych S. O., Pushtaryk O. V.,(2023), "Variant budovy systemy upravlinnya radiozasobamy z shyrokosmuhovymy syhnalamy". [Variant of the structure of the control system of radio means with broadband signals.] Kharkiv. Natsionalʹna akademiyaNatsionalʹnoyi hvardiyi Ukrayiny. Kharkivsʹkyy Natsionalʹnyy unyversytet radioelektroniky. Zbirnyk tez dopovidey. Mizhnarodna naukovo-praktychna konferentsiya " Zastosuvannya informatsiynykh tekhnolohiy u pidhotovtsi ta diyalʹnosti syl okhorony pravoporyadku". 15 bereznya 2023 r.S. 23-24.
12. Andrushko M. M., Arkushenko P. L., Andrushko A. M. Kuzʹmich O. YE.(2023), "Vprovadzhennya system avtomatyzovanoho zboru i obrobky informatsiyi na doslidnykh zrazkakh ozbroyennya ta viysʹkovoyi tekhniky". [Implementation of automated information collection and processing systems on experimental samples of weapons and military equipment.] Kharkiv. Natsionalʹna akademiya Natsionalʹnoyi hvardiyi Ukrayiny. Kharkivsʹkyy Natsionalʹnyy universytet radioelektroniky. Zbirnyk tez dopovidey. Mizhnarodna naukovo-praktychna konferentsiya "Zastosuvannya informatsiynykh tekhnolohiy u pidhotovtsi viysʹkovoyi tekhniky Sukhoputnykh viysʹk ta diyalʹnosti syl okhorony pravoporyadku" 15 bereznya 2023. S. 31-32.
13. Velychko O.F., Demidov B.O., Borysenko M.V., Kovalenko V.I., Shcherbina YE.O. (2022) "Metodolohichni ta systemno-kontseptualʹni polozhennya i aspekty pobudovy perspektyvnykh avtomatyzovanykh system upravlinnya viysʹkovoyi tekhniky Sukhoputnykh viysʹk". [Methodological and system-conceptual provisions and aspects of the construction of prospective automated control systems of military equipment of the Ground Forces.] Kharkiv. Kharkivsʹkyy natsionalʹnyy universytet Povitryanykh Syl im. I. Kozheduba. Kyyiv. Aparat Rady Natsionalʹnoyi bezpeky i oborony Ukrayiny. Zbirnyk naukovykh pratsʹ Kharkivsʹkoho natsionalʹnoho universytetu Povitryanykh Syl im. I. Kozheduba. № 4. S. 89-94.
