Меркулов В.И., Дрогалин В.В. Авиационные системы радиоуправления. Том 2 (2003) (1151998), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Селекция сигнала по частоте осуществляется в узкополосном усилителе-ограничителе промежуточной частоты УУПЧ настроенном на частоту ('„узц. Чувствите22ьным элементом, реагирующим на изменение Г,пр, является частотный детектор ЧД. При изменении Е„пр на такое же значение вначале изменится (ппз (10.24), и на входе интегратора И! появится напряжение н„„, пропорциональное приращению Рпм. Это напряжение последовательно преобразуется в сигнал ил пропорциональный приращению ускорения на выходе И!, и затем на выходе интегратора И2 в сигнал н„пропорциональный прира- щению скорости Ч„р. Под действием о„частота Г„управляемого гетеро- дина УГ изменяется так, чтобы о„,— >О.
Использование в следящей системе двух интеграторов обеспечивает память по ускорению. Наличие такой памяти позволяет при кратковременных пропаданиях входных сигналов с частотой Г„р> сохранить (запомнить) на входе И2 сигнал н>. Под действием этого запомненного сигнала напряжение и„на выходе И2 будет изменяться со скоростью, пропорциональной приращению ускорения, имевшему место на момент пропадания полезного сигнала. В итоге после появления и„р> процесс слежения будет продолжен.
Включение между интеграторами корректирующего звена (КЗ) обусловлено необходимостью обеспечения устойчивости следящей системы. В следящей системе с двумя интеграторами имеет место ошибка сопровождения, пропорциональная второй производной отслеживаемой координаты, в данном случае производной ускорения. Поэтому при энергичных маневрах цели или ракеты, в частности, за счет увеличения ее скорости после старта, могут появиться ошибки слежения по частоте, превышающие половину ширины дискриминационной характеристики ЧД. В такой ситуации происходит срыв сопровождения. Во избежание этого в следящую систему вводится отмасштабированный в вычислителе корректирующих сигналов корректирующий сигнал о,„„собственного ускорения ракеты.
В качестве датчиков корректирующих сигналов используются акселерометры, располо>кенные обычно на гироплатформе вместе с антенной. Начальные условия о„„„для И2, опрецеляющие первоначальную частоту Г, поступают из БРЛС в ракету, пока она еще находится на подвеске. Скорость сближения ракеты с целью оценивается путем формиоваиия в смесителе СМ4 сигнала оад с част»той Р Г> 1 Выделяемая в СМ4 частота Рмр с помощью частотного детектора ЧДЧ преобразуется в напряжение, пропорциональное скорости сближения. Это напряжение в качестве сигнала Чю и используется в алгоритмах траекторного управления (7.32) и (7.48). 10.6. МНОГОКОНТУРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДАЛЬНОСТИ И ЕЕ ПРОИЗВОДНЫХ С НЕЗАВИСИМЫМ ОЦЕНИВАНИЕМ СКОРОСТИ СБЛИЖЕНИЯ Недостатки рассмотренных измерителей дальности и ее производных обусловлены одноконтурным принципом построения их следящих систем.
В одноконтурных системах (см. рис. 1О.1) чувствительный элемент (собственно измеритель), устройство формирования оценок (управитель) и исполнительный орган (генератор следящих стробов и 193 управляемый гетеродин) включены последовательно. При таком их взаимодействии условия достижения высокой точности противоречат условиям хорошей устойчивости. Прн этом дальность и скорость оценивается на основе достаточно грубых моделей, в основу которых положены гипотезы движения с постоянной скоростью либо с постоянным ускорением. Кроме того, достаточно часто оцениваемые значения дальности и скорости снимаются с исполнительных устройств (см.
рис. 10.7). Такой способ неизбежно приводит к увеличению динамических ошибок и затягиванию переходных процессов, предопределяя время отработки ошибок захвата интервалом 1,5...3 с. В то же время появление на вооружении ряда стран сверхманевренных истребителей [9, 30) (см. п. !.1.3) предъявляет существенно более я<ест«не требования к точности, быстродействию и устойчивости систем автосопровождения. Следует отметить, что одноконтурные следящие измерители не удовлетворяют совокупности этих требований.
В частности, использование таких маневров, как «кобра Пугачева» и «колокол», приводит к появлению в отслеживаемой дальности произволных, порядок которых превышает порядок астатнзма существующих следящих систем, и, следовательно, приводит к срыву сопровохсдения (см. п. 5.2.!). Рассмотрим принцип пос1роения многоконтурных следящих измерителей дальности и ее производных с независимой оценкой скорости сближения, основанный на алгоритмах СТОУ (Я2.1, 3.3). Получение независимых оценок скорости базируется на их формировании в различных каналах: в одном на основе обработки результатов измерения времени запаздывания, а в другом — на основе измерения доплеровской частоты.
Наличие двух независимых оценок скорости сближения позволяет существенно улучшить помехозащищенность измерителя, особенно при защите от уводящих по дальности и скорости помех 123). Далее будут не только рассмотрены особенности построения и работы многоконтурных квазиоптимальных следящих систем, но и обращено внимание на основные этапы синтеза алгоритмов их функционирования. Синтезируелияй дальиол~ер предназначен для ипфорл~ационпого обеспечения сугцествуюгцик и перспективпык л~етодов паведепи» сомолепплв и рокот с кол~бппированнылш системами управления (слс пг 7.5.2) на интенсивно маиеврируюи!ие цели.
Он должен с высоким быстродействием устойчиво формировать высокоточные оценки дальности, скорости сближения, ускорения и его производной, а также составляющие скорости цели во всем возможном диапазоне скоростей и ускорений при сопровождении сверхманевренных объектов. Оценки дальности и скорости сближения используются в алгоритмах наведения (7.22), (7.48) и 194 точная оценка У, проекции собственной скорости ЛА на ЛВ сформирована в СВС на основе измерений датчика воздушной скорости (ДВС) и бортовых пеленгов цели, оцененных угломером; первичным датчиком информации является оптимальный двухмерный дискриминатор дальности и скорости, формирующий измерения: г =Кл(Д „-Д„)+сл„; г,=К„(Н -Ч„)+~„„. (10.25) (10.26) Здесь: кх и г напряжения на выходе временного и частотного различителей; К„и К„коэффициенты передачи различителей, определяемые крутизной их дискриминационных характеристик и зависящие от параметров СПЦ и соотношения энергии сигналов к спектральной плотности шумов; Д„и У отслеживаемые дальность и скорость; Д„и Ч„отслеженные (управляемые) дальность и скорость; ~,, и г,„, центрированные белые шумы измерений с известными односторонними спектральными плотностями О„„и О„,.
В общем случае алгоритмы СТОУ дают возможность получить многомерный дискриминатор в рамках синтеза следящего измерителя (48), Однако такой подход, позволяя повысить точность оценивания на единицы процентов, приводит к настолько существенному усложнению алгоритмов функционирования, что становится весьма проблематичным вопрос их практической реализации. Усложнение обусловлено тем, что в таком случае приходится использовать алгоритмы нелинейной оптимальной фильтрации. Зти алгоритмы требуют вычисления коэффициентов усиления невязок на каждом цикле, так как эти коэффициенты зависят от текущих оценок.
В то же время раздельно синтезируя дискриминатор и цепи вторичной обработки, можно практически без потери точности использовать существенно более простые алгоритмы линейной 195 (7.67). Оценки проекции скорости цели на ЛВ необходимы для экстраполяции ее пространственного положения. Оценки ускорения и его производной применяются в алгоритмах определения маневров цели и помехозащиты для констатации факта применения уводящих помех. Следящую систему измерителя дальности и ее производных будем синтезировать при следующих допущениях: для подсвета цели используется квазинепрерывный сигнал, который накапливается в процессе первичной обработки; частота повторения импульсов, обеспечивающая попадание отраженных сигналов в зону прозрачности (см.
рис. 10.3,а,б), выбирается алгоритмическим способом и непосредственно не влияет на работу следящей системы; фильтрации, которые более предпочтительны и с точки зрения обеспечения сходимости процесса оценивания (см. 94.2). Для синтеза оптимального измерителя на основе алгоритмов СТОУ (48) необходимо иметь модели отслеживаемого и управляемого процессов, модель наблюдений (измерений) и выбрать функционал качества.
В дальнейшем будем полагать, что измеритель оптимизируется на основе локальных функционалов качества (1.5). Синтез будет выполняться в два этапа. На первом будут получены алгоритмы функционирования измерителя дальности и ее производных, базирующиеся на наблюдении времени запаздывания отраженных сигналов. На втором — алгоритмы работы измерителей скорости и ее производных, основанные на наблюдении доплеровской частоты.
10.6.1. МНОГОКОНТУРНЬ!Й ИЗМЕРИТЕЛЬ ДАЛЬНОСТИ И ЕЕ ПРОИЗВОДНЫХ С ИЗМЕРЕНИЕМ ВРЕМЕНИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ ОТРАЖЕННЫХ СИГНАЛОВ Выбо и обоснованис исходных мо слей. Для перехвата сверх- маневренных целей с использованием современных и перспективных методов наведения необходимо иметь оценки отслеживаемой дальности Д„., скорости Ч и ускорения 3„, сближения, а такхсе оценку Ча проекции скорости цели на линию визирования.
Тогда модель отслеживаемого процесса можно представить в виде системы дифференциальных уравнений: Д.,(0)=Д.,о Д =Чьи (10.27) Ч =)„=а„+ас, Ч„,(0)=Ч„,„; (10.28) а,(0)=, а,=г,„.„ (10.29) а„= — ааа+г„ч, а„(0)=ало. (!0.30) Модель заданной части (управителя) дальномера должна учитывать возможность устойчивого управления исполнительными устройствами, определяемую условием управляемости (2.27), и обеспечения режима памяти при кратковременных пропаданиях радиосигналов. Для дальномера исполнительными устройствами являются генератор следящих стробов, входящий в состав УРС (см. рис. !0.2), и опорный генератор, формирующий сигнал опорной частоты для оптимального временного различителя.
С учетом этих замечаний Дт =Чу, Д„(0) -Дущ (10.31) Чу = Ь„ц„+~у,, Ч,(0) — Ч,с. (! 0.32) 196 г,=к,(Д -Д„)+Рл„; лг лт~ ~г '~ага' гас — Касас эдса + (10.33) (10.34) (10.35) Здесь г,ч и г, напряжения на выходе датчика сигнала заданной части и акселерометра; к, и к„, коэффициенты передачи измерителей; Г, центрированные гауссовские шумы измерений с односторонними спектральными плотностями О,„„и О. „.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
