WWW.KN.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Различные ресурсы
 

«Экологически безопасная и экономически эффективная транспортировка грузов и пассажиров представляют большой интерес в наше время. Решение этих вопросов в классе ...»

Планирование энергоэффективных траекторий полета

стратосферного дирижабля-челнока многоуровневой транспортной

системы МААТ

В.Х. Пшихопов, В.А. Крухмалев

Экологически безопасная и экономически эффективная

транспортировка грузов и пассажиров представляют большой интерес в наше

время. Решение этих вопросов в классе стратосферных воздухоплавательных

платформ осуществляется в рамках проекта Multibody Advanced Airship for

Transport (МААТ), выполняемого под финансированием Еврокомиссии.

Система МААТ состоит из двух основных структурных элементов – крейсера, осуществляющего безостановочный полет на высотах 14-16 км с грузом и пассажирами на борту [1]. Для доставки грузов и пассажиров из аэропорта на борт крейсера и обратно используется дирижабль-челнок. Он осуществляет преимущественно вертикальный полет в диапазонах высот от 0 до 16 км с максимальной вертикальной скоростью 5 м/с. Полет челнока ввиду ограниченности энергоресурсов на борту и высоких аэродинамических нагрузок является важным вопросом проектирования всей системы. Поэтому разработка энергоэффективных подходов планирования движения челнока является актуальной задачей ввиду предъявляемых заказчиком требований нулевого эмиссионного выброса и экономической эффективности функционирования. При этом следует заметить, что система планирования является стратегическим уровнем управления, тактический уровень обеспечивается позиционно-траекторным регулятором [2-6].

Предлагаемые подходы к разработке системы планирования основываются на данных Всемирной метеорологической организации [7]. В работах [8,9] предложена методика получения статистических моделей скорости и направления ветра в зависимости от времени года. Иллюстрация такой модели приведена на рис. 1. Она представляет собой математические ожидания скоростей ветра с математическим ожиданием направления находящегося в секторе 70-процентного доверительного интервала на соответствующих высотах.

Таким образом, поставлена задача построения энергетически эффективной траектории полета челнока для статистической модели среды, полученной из реально измеренных значениях ветровых нагрузок с учетом упрощающих допущений.

Для решения поставленной задачи был сделан выбор между нейросетями, системами на базе нечетких подходов и генетическими алгоритмами.

В таблице № 1 приведено сравнение их достоинств и недостатков [10].

Рис. 1 – Статистическая модель ветра Таблица № 1 Сравнение различных интеллектуальных подходов Подход Достоинства Недостатки Нейронные Высокая скорость возможна Необходимость сети вследствие внутреннего представительной параллелизма сети.

–  –  –

где i – номер ветрового потока, k общее количество потоков, отсчет идет от нижнего потоков к верхнему, Vi вектор математического ожидания скорости i-го потока, t - математическое ожидание время присутствия дирижабля в i-м ветровом потоке. Т.к. модель рассматривается в двумерном случае, то вектор конечного положения состоит из двух элементов – абсциссы Rx и ординаты Ry, вектор математического ожидания скорости также состоит из проекций математическое ожидание скорости на ось абсцисс Vx и ось ординат Vy,

–  –  –

Отсюда еще один класс ограничений в виде нижних границ имеет вид:

ti ti min (5) Так как получение статистических моделей предполагает значительные вычислительные и временные затраты, для испытания предлагаемой методики использованы данные в диапазоне высот 0-16 км 20 января 2011 года в г. Болонья, Италия. Диапазон высот разбит на 12 неодинаковых участков. Считаем, что на каждом участке скорость и направление ветра не меняются. Данные проиллюстрированы графиками на рисунке 2 и рисунке 3.





На рис. 2 показаны скорости ветра с реальным направлением, по вертикальной оси отмечены высоты соответствующих ветровых потоков. На рис. 3 показана двумерная картина скоростей и направлений ветра на полярном графике.

–  –  –

R = (-60000 м, 20000 м) выбран случайно из эмпирической оценки диаграммы распределений ветра на рис. 3.

Подставляя значения скоростей горизонтальных воздушных потоков в (2) получаем ограничения решаемой проблемы в виде уравнений:

-4,0t1 -1,7t2 6,2t3 2,1t4 -3,7t5 -24,6t6 -30,2t7 -33,2t8 -33,3t9 -24,3t10 -15,6t11 -9,8t12 60000 0,3t1 6,3t2 +7,4t3 +4,6t4 -1,7t5 -2,1t6 -14,1t7 -8,9t8 -5,8t9 -4,2t10 -2,7t11 +2,6t12 20000

–  –  –

Рис. 3 – Результаты работы алгоритма в эксперименте 1 Рис. 4 – Результаты работы алгоритма в эксперименте 2 Рис. 5 – Результаты работы алгоритма в эксперименте 3 Рис. 6 – Полученная в эксперименте 1 траектория Рис. 7 – Полученная в эксперименте 2 траектория Рис. 8 – Полученная в эксперименте 3 траектория Полученные результаты работы планировщика перемещений показывают незначительную разницу в результирующей оптимизированной траектории, в тоже время временные затраты различаются значительно.

Сделан вывод о необходимости исследования возможности адаптивного подбора параметров операторов генетических алгоритмов.

Литература:

1. Dumas A., Trancossi M., Madonia M., Giuliani I. Multibody Advanced Airship for Transport [Electronic resource] // SAE Technical Paper, 2011. – №2011-01-2786, URL: http://papers.sae.org/2011-01-2786/ (paid access).

2. Федоренко, Р.В. Алгоритмы автопилота посадки роботизированного дирижабля [Электронный ресурс] // Электронный научно-инновационный журнал Инженерный вестник Дона, 2011. – №1. – Режим доступа:

http://ivdon.ru/magazine/archive/n1y2011/371 (доступ свободный).

3. Кульченко, А.Е. Структурно-алгоритмическая организация автопилота робота-вертолета [Электронный ресурс] // Электронный научный журнал

Инженерный вестник Дона, №1. – Режим доступа:

2011, http://ivdon.ru/magazine/archive/n1y2011/330 (доступ свободный).

4. Пшихопов, В.Х. Проектирование систем управления роботизированных воздухоплавательных комплексов на базе дирижаблей / В.Х. Пшихопов, М.Ю. Медведев, М.Ю. Сиротенко, О.Э. Носко, А.С. Юрченко // Известия ТРТУ. Тематический выпуск «Перспективные системы и задачи управления». – Таганрог, 2006. – № 3 (58). – С. 160–167.

5. Пшихопов В.Х. Структурный синтез автопилотов подвижных объектов с оцениванием возмущений / В.Х. Пшихопов, М.Ю. Медведев // – М.:

Информационно-измерительные и управляющие системы, 2006. – №1. – С.103–109.

6. Пшихопов В.Х. Синтез адаптивных систем управления летательными аппаратами / В.Х. Пшихопов, М.Ю. Медведев // Известия Южного федерального университета. Технические науки, 2010. – Т. 104. – № 3. – С.

187-196.

7. National Oceanic and Atmospheric Administration, Integrated Global

Radiosonde Archive [Electronic resource] // URL:

ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/igra (free access).

8. Pshikhopov, V., Krukhmalev, V., Medvedev, M., Neydorf R. Estimation of Energy Potential for Control of Feeder of Novel Cruiser/Feeder MAAT System

– №2012-01-2099, [Text] / SAE Technical Paper, 2012. URL:

http://papers.sae.org/2012-01-2099/ (paid access).

9. Пшихопов, В.Х. Вероятностные подходы к оценке среды функционирования челнока многоуровневой транспортной системы на базе дирижаблей [текст доклада] / В.Х. Пшихопов, М.Ю. Медведев, Р.А.

Нейдорф, В.А. Крухмалев // Материалы конференции «Информационные технологии в управлении», 2012, – С. 646-655.

Гладков, Л. А. Генетические алгоритмы [Текст]: Учебное пособие 10.

/ Л. А. Гладков, В. В. Курейчик, В. М. Курейчик. – 2-е изд. – М: Физматлит, 2006. – С. 320. – ISBN 5-9221-0510-8




Похожие работы:

«АДМИНИСТРАЦИЯ АКСАЙСКОГО РАЙОНА ПОСТАНОВЛЕНИЕ № 12. 10. 2016 457 г. Аксай Об утверждении административного регламента по предоставлению муниципальной услуги "Выдача справки об отсутствии (наличии) задолженности по арендной плате за земельный участок" В соответствии с Земельным кодексом Российской Фед...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ "Кемеровский государственный университет" Институт биологии, экологии и природных ресурсов Рабочая программа дисциплины БОЛЬШОЙ ПРАКТИКУМ Направление подготовки 06.04.01 Биология...»

«2011 БЕЛКИ ПЕПТИДЫ РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Научный совет по биоорганической химии Учреждения Российской академии наук: Институт биологии Карельского научного центра РАН Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН Петрозаводский государственный университет V РОССИЙСКИ...»

«Якимова Татьяна Николаевна Эпидемиологический надзор за дифтерией в России в период регистрации единичных случаев заболевания 14.02.02 эпидемиология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Москва 2015 Работа выполнена в Федеральном бюджетном учреждении науки "Московский научно исследовательский институт эпи...»

«1.2016 СОДЕРЖАНИЕ CONTENTS АГРОЭКОЛОГИЯ AGROECOLOGY Санжарова Н. И., Молин А. А., Козьмин Г. В., Ко Sanzharova N. I., Moline A. A., Koz’min G. V., Ko бялко В. О. Радиационные агробиотехнологии: byalko V. O. Radiation agricultural biotechnologies: приоритетные направления развития и коммер priority areas for...»

«НАЗАРЕНКО Александр Владимирович СИСТЕМА ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА КОМПЕТЕНТНОСТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОПЕДАГОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ 13.00.08 – Теория и методика профессионального образования ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора педагогических наук Москва 2014 СОДЕРЖАНИЕ...»

«Сведения об участнике конкурса на замещение должности научно-педагогического работника ФИО (полностью) _Григорьева Виктория Васильевна 1. Замещаемая должность, доля ставки _ старший преподаватель (1,0 ставка) 2. Кафедра (подразделение) _...»

«ЭЛЕКТРОННЫЙ УЧЕБНИК ПО ДИСЦИПЛИНЕ "ЭКОЛОГИЯ" Акиньшин А. А., Пащенко И. В., Луценко Е. В. Шлыков К. И., Закурдаев А. В. – студенты, Шамов Ю.А. – к.т.н. доцент Алтайский государственный технический университет (г.Барнаул) Программа является электронным учебным пособием к изучению дисциплины по экологии. Основ...»

«УДК 338.48-6:502/504 С.М. НИКОНОРОВ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ТУРИЗМА Ключевые слова: туристская конкурентоспособность, рейтинг туристской конкурентоспособности, совокупный рейтинг конкурентоспособности страны, критерии туристской конкурентоспособности, потенциал экотуризма, компоненты экотуризма, турис...»























 
2017 www.kn.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.