Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка методов имитационного моделирования, программных средств и прототипа модели динамики полета высокоскоростного вертолета с бесшарнирным несущим винтом на основе искусственных нейронных сетей

Докладчик: Гирфанов Азат Марселович

Должность: г.н.с. НИЛ №1

Цель проекта:
Задача: Разработка имитационной модели динамики полета вертолета с бесшарнирным несущим винтом на основе искусственных нейронных сетей и с использованием имитации воздействия на вертолет нагрузок, создаваемых его основными агрегатами, позволяющей повысить точность оценки безопасности полета. Цель проекта: В результате прикладных научных исследований, будет создан программный комплекс имитации динамики полета вертолета с бесшарнирным несущим винтом в составе экспериментального пилотажного стенда. Данный комплекс в дальнейшем обеспечит создание пилотажного тренажера вертолета нового поколения и системы интеллектуального управления, позволяющей заблаговременно определять и оповещать пилота, и даже самостоятельно парировать текущие ошибки пилотирования.

Основные планируемые результаты проекта:
Основные планируемые результаты проекта:
– результаты анализов и теоретических изысканий, показывающих общие закономерности влияния режимов полета на нагружение винтов вертолета в зависимости от типа втулки вертолета и диапазона поступательных и угловых скоростей полета.
– алгоритмы, методы и методики применения искусственных нейронных сетей в задачах имитирования нагрузок, создаваемых бесшарнирными винтами перспективных вертолетов;
– имитационные модели несущего и рулевых винтов, посадочных устройств вертолета построенные на основе искусственных нейронных сетей с высокой скоростью вычислений;
– научно-технические решения по повышению качественных характеристик существующих видов продукции (пилотажных тренажеров);
– научные и научно-технические основы для создания новых видов продукции: – системы интеллектуального управления высокоскоростного вертолета, обеспечивающего снижение некорректного вмешательства в деятельность транспорта, так и повышения безопасности эксплуатации непосредственно вертолетной техники;
– связанная с объектами исследования, вновь создаваемая программная и методическая документация;
– программный инструментарий для создания имитационных моделей динамики полета новых скоростных вертолетов.
В некоторых ОКБ вертолетной техники были попытки применения нейронных сетей при имитации динамики полета вертолета. При этом в качестве обучающей выборки принимались параметры пространственного положения вертолета в полете, полученные в ходе летных испытаний. Такого рода имитационная модель достаточно хорошо моделировала только те полеты, которые были заложены в обучающую выборку нейронной сети. Это обусловлено плохой обусловленностью сети вне диапазона выборки.
В данной работе предлагается новый путь применения искусственных нейронных сетей, который нивелирует их главный недостаток плохую обусловленность вне диапазона обучающей выборки. Предлагается имитировать не динамические и кинематические параметры полета вертолета в пространстве, а нагрузки создаваемые агрегатами вертолета: несущий и рулевой винты, планер. В этом случае диапазон параметров обучающей выборки сети будет однозначно определен конструктивными и летно-техническими данными вертолета.
Для решения поставленной задачи будет проведен ряд научных исследований, позволяющих определить необходимые взаимосвязи нагружения вертолета на различных режимах. Полученные результаты позволят выполнить имитационное моделирование основных систем вертолета. Для этого будет разработан необходимый программный инструментарий. Опыт участия в создании вертолетной техники и ранее выполненный научно-технический задел по данной теме позволят коллективу исполнителей решить поставленную задачу.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Область применения: вертолетостроение, в части создание пилотажных тренажеров вертолетов и систем интеллектуального управления.
Практическое внедрение: Основным потребителем научно-технических результатов исследования будет являться индустриальный партнер ООО "ЭЙДОС" производитель электронной тренажерной техники. Результаты выполненного прикладного научного исследования будут применены при создании пилотажного тренажера нового поколения, обладающего следующими преимуществами:
- прецизионная система подвижности на основе роботизированного комплекса «Гексапод» (6 степеней свободы);
- реалистичная и детализированная визуализация (вторым этапом планируется создание коллимационного экрана).
Прогноз: Планируется, что тренажеры, полученные в рамках партнерства, будут соответствовать высочайшим стандартам и будут сертифицированны по самому высокому уровню по FSTD (возможен выход на международное сотрудничество), и техника такого уровня явно окажет влияние на развитие систем демонстрации и популяризации науки.

Текущие результаты проекта:
Завершен первый этап проекта:
– выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ;
– проведены патентные исследования;
– проведен анализ существующих методов имитационного моделирования динамики полета воздушного транспорта, в том числе динамики полета высокоскоростных вертолетов на основе искусственных нейронных сетей;
– выполнено обоснование направлений исследований, проводимых в рамках ПНИ;
– разработан метод имитационного моделирования динамики полета вертолета на основе искусственных нейронных сетей и с использованием имитации воздействия на вертолет нагрузок, создаваемых его основными агрегатами: несущим винтом, рулевым винтом, планером, посадочным устройством и силовой установкой;
– определены совокупности основных параметров вертолета, определяющих структуру разрабатываемых имитационных моделей: несущего винта, рулевого винта, планера, посадочного устройства и силовой установки.
– разработаны программы автоматизации процесса обработки больших объемов числовых данных воздействия на прототип вертолета нагрузок, создаваемых его основными агрегатами, и программа проектирования и обучения искусственных нейронных сетей типа персептрон.
– разработана трехмерная компьютерная модель визуализации рельефа местности для пилотажного стенда.