Файл: Шмыголь С.С. Определение и прогнозирование движения центра масс летательного аппарата по результатам траекторных измерений.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.04.2024

Просмотров: 47

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

 

■98

« « г

= ^ f

[гл*5^(51-3л*) + А г З .

6 у & = 3 ^ ’5 ( 6 ъ - 5 А ъ ) + Я1с 6 ъ i

А = р> ( х б х + у д у + г б ъ ) .

Если задать

начальные условия в виде t = t 0 , 6 х 0= 1 , 5 у о= 6 г = 0,

б\Гх = 8л/у = 8\Гг = 0 ,

то результат

решения первого дифферевциально-

го°уравнения°системы (226) можно понимать как частную производ­

ную

д Ч х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решения остальных пяти уравнений той же

системы соответ-

 

 

давать

значения частных производных

d V y

,

д У ъ

,

ственно будут

 

 

-g

 

д х

f дл _

д 2 - .

Другими

словами,

решения системы ($26)

0

 

д х 0

а х о

о х 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

представляют собой частные производные от текущих параметров

 

движения ( Ч х

, Vy

,

V % ,

х ,

у

, ъ

) по начальному

 

 

условию из (227), значение которого равно единице при отсут­

 

ствии всех остальных отклонений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Не следует забывать, что для

решения системы (226) необ­

 

ходимо иметь решение системы (224). Для чего ее надо либо ре­

 

шить раньше и полученные результаты запомнить, либо системы

 

 

(224) и (226) интегрировать' одновременно. Если параметры дви­

 

жения обозначить через

р к ,

где

к =

1 , 2 , ... ,6 , а

их

начальные

значения через рк 0 ,

то в результате решения системы

(226)

по­

лучаются производные

 

d p x f

Для получения же

производной

 

д г *

 

 

 

д Р к о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или

 

 

необходимо

воспользоваться

соотношением

 

 

 

дР к с

 

 

 

d r f

d p Kf

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(228)

 

 

 

 

 

ко

д Р к -F

д р к о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где производные —— могут быть получены при использовании полученных ранее зависимостей расчетных значений измеряемых параметров от параметров движений. При этом следует учесть, что указанные формулы даны для местных систем измерительных пунк­ тов. И чтобы получить значения производных в системе координат, в которой интегрируется система дифференциальных уравнений дви­ жения, необходимо использовать соотношение

дгл

d r f

d p « j

(229)

d Pxf

d P * i d P«f


99

>rf

где производные ~д~~~ вычисляются путем непосредственного дифференцирования зависимостей г ./'л .) , приведенных в § 8.

Производные

s p K i

'

. <

представляют собой соответствующие эле-

 

UРKf

от местной системы координат к основной,

менты матрицы переввхода

вкоторой интегрируются уравнения движения.

Взаключение заметим, что для определения частных произ­ водных, как правило, не требуется очень высокая точность. По­ этому для их вычисления используют различные упрощенные моде­ ли движения ЛА [ i] . С той же целью применяют разбиение траек­ тории^ движения ЛА на участки с быстрым изменением сил, где требуется более точная модель движения и шаг интегрирования поменьше, и участки с медленным изменением действующих на ЛА сил.

§ 15. ОТБОР ДОСТОВЕРНОЙ ИНФОРМАЦИЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ТРАЕКТОРИИ

Практика обраоотки траекторных измерений показывает, что среди множества однотипно рассеянных результатов измерений встречаются измерения r f , нарушающие статистический харак­

тер полученной информации (рис.38). Они называются аномальными. Сглаженные зависимости

rf ( t )

,

полученные методом

 

 

 

 

наименьших квадратов

по

 

 

 

 

формулам (1^3), показаны

 

 

 

 

на рис.38. Сплошная кри­

 

 

 

 

вая I построена без учета

 

 

 

 

аномальных измерений

г2

 

 

 

 

и

r f

,

а пунктирная кри­

 

 

 

 

вая

2

-

с учетом этих из­

 

 

 

 

мерений. ■»

 

 

 

 

 

 

Приведенный пример по­

 

 

 

 

казы вает, что учет аномаль­

Рис.38. Влияние аномальных изме­

ных результатов измерений

 

 

рений

на результаты

аппроксима­

может существенно исказить

 

 

ции

 

элементы траектории,

определенные

по результатам измерений.

 

Известно, что весьма большие отклонения имеют место даже

при классическом нормальном распределении ошибок измерений.

Правда,

вероятность таких

отклонений очень мала.

В связи с



100

этим можно говорить только о вероятностной оценке аномальности данного измерения.

Проверку результатов на аномальность целесообразно выпол­ нять в два этапа: в процессе предварительной обработки измере­ ний и в процессе непосредственного определения элементов тра­ ектории.

Отбор информации в процессе предварительной обработки

Как известно, на первом этапе задача отбора достоверных

данных может быть сформулирована следующим образом.

 

 

Пусть дана стабильная генеральная совокупность случайных

величин

x-L ,

распределенных

по нормальному закону с матема­

тическим ожиданием

 

т

и среднеквадратическим отклонением

(СКО),

равным

ег

.

Выборка

х ,

, х

2 , . . . ,

х п , позволяет оце­

нить математическое

ожидание как

среднее выборочное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(230)_

По заданному объему вьборки'

л

 

и заданной

вероятности

необходимо выявить аномальные случайные величины.

 

 

 

Величина

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

_

X : -

х

 

 

 

(231)

 

 

 

 

 

 

 

Д X ;

- —*-----

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ь

 

<=;

 

 

 

 

характеризует

отклонение

L -го

измерения от остальной их мас­

сы в

долях

СКО и

называется

относительным

отклонением.

Так как все случайные величины

x-L принадлежат генераль­

ной совокупности

X fc /V(m ,er)

,

то

распределение

случайной

величины

Д x i

 

будет зависеть

не от математического

ожидания

т

и СКО

<3Х ,

а

 

только от

объема выборки

п

. В

этом слу­

чав распределение этой случайной величины, как известно, мокет быть вычислено, и по нему могут быть определены предельные зна­

чения £п , отвечающие заданным

значениям объема выборки п

и уровню заданной вероятности

Рц .

 

По принципу практической невозможности маловероятных собьь

тий

аномальными считаются те измерения, для которых относитель­

ное

отклонение Д x-L превосходит

предел ^ п , отвечающий

выбранному уровню вероятности р ,

.


IOI

А если дисперсия ос неизвестна, то рекомендуется использовать для выявления аномальных измерений критерий Н.В. Смир­ нова :

 

 

Дда.» =

,

(232)

 

х

L

s

 

где

- выборочное среднее,

определяется по формуле

(230),

a S

-

выборочная исправленная

дисперсия:

 

По заданному объему выборки л и уровню вероятности

р ^

необходимо выбрать предельное

значение ^*п и сравнить с

величи­

ной Ах* . Если |Д 5.*|;> Ц*п ,

то измерение x-L следует

считать

аномальным и из дальнейшей обработки его необходимо исключить. Но записанная выше формула для среднего выборочного (230)

годна лишь для случая, когда одна и та же величина х опреде­

ляется п измерениями (x -L ) .

Если же измерения являются

функцией меняющегося во времени

положения ДА, необходимо исполь­

зовать то обстоятельство, что зависимость измеряемого парамет­

ра

r ( t )

может быть представлена на интервале

аппроксимации

некоторым полиномом с помощью одного из методов,

рассмотренных

в §

9. Однако в данном

случае целесообразно

использовать по­

лином первой степени

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г*- =

г ( * г ) = с 0 + с , ( р .

,

 

 

(234)

•где

 

7

г,- - среднее выборочное л

измерений;

с„ = — Е

r. = r ( t . ) -

 

о

П 1=1

U

 

 

 

у

-

^

опытные значения------------ измеренных---------------------------------параметров; ср-. = i' . - i

-линейная

функ^ля

времени; t = ^

j t

t-L - среднее значение

времени;

 

 

 

п

t=T

 

 

 

 

 

 

 

 

■.

 

 

 

 

 

£Г;

С,~ - тангенс угла наклона аппроксимирующей прямой;.

? ‘f* t=i

л - количество измерений на участке осреднения.

Полином (234) получен при аппроксимации результатов изме­ рений линейной зависимостью, коэффициенты которой определяются методом наименьших квадратов с использованием ортогональных полиномов Чебышева.

В остальном процесс исключения аномальных измерений на эта­ пе предварительной обработки ничем не отличается от описанного выше.