О задаче построения управления манипулятором при динамической имитации полета летательного аппарата

Аннотация

Для качественного обучения пилотов необходимо использовать динамические тренажеры, позволяющие проводить обучение в условиях, наиболее приближенных к реальным. Тренажер предполагается формировать на базе шестизвенного робота-манипулятора, звенья которого соединены последовательным образом. На конце такого манипулятора закреплен оператор, работающий на тренажере. Математическое обеспечение стенда включает в себя алгоритм динамической имитации, состоящий из двух фаз: имитации движения и возврата из границы рабочей области в ее центр. На фазе имитации движения концевой эффектор манипулятора должен двигаться таким образом, чтобы ускорения, действующие на чувствительные массы оператора, совпадали по направлению и величине, если это возможно, с теми, которые действовали бы на человека в течение реального полета. Более того, алгоритмы имитации движения могут различаться для отдельных маневров - для построения качественных алгоритмов имитации нередко приходится учитывать особенности выполняемого аппаратом движения. На фазе возврата концевого эффектора манипулятора в центр рабочей области действующие на чувствительные массы оператора величины скоростей и ускорений не должны превышать пороговых значений, чтобы не нарушать эффект присутствия. Для построения алгоритмов динамической имитации также необходимо определить рабочую область манипулятора. В данной статье представлены некоторые результаты работы по построению алгоритмов имитации: дано описание рабочей области манипулятора, представлено решение экстремальной задачи возврата концевого эффектора манипулятора в центр рабочей области при наличии ограничений на величину развиваемого ускорения.

Ключевые слова:

динамическая имитация, оптимальное управление, принцип максимума Понтрягина, синтез оптимального управления, многозвенный манипулятор, кинематическое управление