Моделирование контура самонаведения при наведении методом пропорциональной навигации (1152037)
Текст из файла
Моделирование контура самонаведения при наведении методомпропорциональной навигацииОсновные теоретические сведенияМетод пропорциональной навигации применяется для наведения УО набыстродвижущиеся и маневрирующие цели. Сущность метода состоит в том, что придвижении УО задается оптимальное значение трансверсального ускорения УО. Законуправления вырабатывается через угловую скорость линии визирования.(4.1)Jрт опт = N0Vсбω* виз + 1,5J*цт.Где N0 – навигационная константа;Vсб = − rɺ - скорость сближения УО с целью;ω*виз = ηɺ - измеренная аппаратурой УО угловая скорость линии визирования;J*цт – измеренное трансверсальное ускорение цели.С целью упрощения аппаратуры УО применяется метод упрощенногопропорционального наведения, без учета ускорения цели.Jрт опт = N0| rɺ |ηɺ .(4.2)Выбор навигационной константы определяется располагаемой перегрузкой УО.Так, относительная перегрузкаnpN0.n==nцN0 − 2При N0 =1 метод вырождается в метод погони.При N0 =2 контур управления неустойчив, т.к.
n → ∞ .Значение N=3 является минимальным для метода пропорциональной навигации. Вэтом случае n ≤ 3 .При N0 →∞ n → 1 , т.е. перегрузка УО не превосходит перегрузки цели. В данномслучае реализуется метод параллельного сближения, когда выполняется условие ηɺ = 0 .Достоинством метода пропорциональной навигации является обеспечение малойперегрузки УО на протяжении всей траектории. Так, при прямолинейном движении целипри любом ракурсе пуска УО движется также по прямой линии без перегрузки.
Посколькурасполагаемая перегрузка УО значительно выше располагаемой перегрузки цели, методпропорциональной навигации обеспечивает максимальную точность наведения. Однакореализация метода связана со значительными техническими трудностями, связанными ссопровождением цели по угловой скорости.Для реализации метода используется специальный силовой следящий гироприводна основе управляемого позиционного гироскопа. Гироскоп выполняет функцииодновременно следящего и стабилизирующего устройств. Основное свойствопозиционного гироскопа заключается в способности сохранять неизменным направлениевращающегося ротора, ось которого является основной осью ох гироскопа, приколебаниях корпуса УО. В управляемом позиционном гироскопе имеется возможностьсоздавать моменты Мy, Мz на осях y, z гироскопа, перпендикулярных его основной оси.Под действием этих моментов основная ось безынерционно поворачивается так, чтобы пократчайшему пути совместить вектор кинетического момента гироскопа с моментами Мyи Мz (рис.4.1).
То есть, при действии момента Мz ось гироскопа вращается вокруг оси oy, апри действии момента Мy – вокруг оси oz.Рис. 4.1. Прецессия гироскопаДанное явление называют прецессией. При этом проекции вектора угловойскорости разворота оси хг на плоскости, соответствующие контурам управления ракетыпо курсу и тангажу, пропорциональны создаваемым моментам. Совмещая подвижныйэлемент пеленгатора с ротором гироскопа и используя его выходной сигнал для созданияуправляющих моментов Мy и Мz, получим в каждом из контуров управления по курсу итангажу следящую систему с интегратором в цепи обратной связи, соответствующую рис.4.2.
При отклонении оси подвижного элемента пеленгатора (оси гироскопа хг) отнаправления цели на угол ∆ε пеленгатор вырабатывает сигнал рассогласования kпел∆ε,который подается на моментный электродвигатель с коэффициентом передачи kдв.Электродвигатель создает момент М, под действием которого ось хг, а вместе с ней иподвижный элемент пеленгатора поворачиваются в сторону цели с угловой скоростьюϕɺ а = М / Н Γ , где Нг – кинетический момент гироскопа.Н Γ = J xω 2 / 2 ;где Jx – момент инерции вращающегося тела гироскопа относительно оси ох;ω - круговая частота вращения.Рис. 4.2.
Функциональная схема угломерного устройства ГСН с силовым следящимгироприводомОсновной особенностью пеленгатора в данном случае является егобезынерционность, что позволяет сам пеленгатор описать коэффициентом передачи Кпел.Передаточная функция устройства представлена на рис.4.2.K пелKω pW ( p) ==,1 + K пел K дв /( H Г p) 1 + Tω pгде Кω = HГ/Кдв; Тω = Кω/Кпел.Приняв для упрощения схемы Кω =1, получим Тω = 1/Кпел.В этом случае схема угломерного устройства будет выглядеть в соответствии срис. 4.3.Рис. 4.3.
Эквивалентная схема угломерного устройства ГСН с силовым следящимгироприводомПередаточная функция угломерного устройстваp.(4.3)W ( p) =Tω p + 1На выходе устройства будет формироваться измеренное значение угловой скоростилинии визирования.Измерение скорости сближения осуществляется доплеровским измерителемскорости. Современные методы позволяют измерять скорость с большой точностью, чтопозволяет использовать значение rɺ , непосредственно выработанное кинематическимзвеном.Информационным признаком в исследуемой системе является рассогласованиереального трансверсального ускорения с оптимальным. Тогда управляющая командавырабатывается в соответствии с формулойUk = Kзвк(Jтр опт - Jтр).(4.4)Реальное трансверсальное ускорениеопределяется датчиками линейныхускорений, совмещенными с осью антенны.
В модели будем искать трансверсальноеускорение путем пересчета нормального ускорения в антенную систему координат.Нормальное скоростное ускорение (т.е. нормальное скорости) определяется изсоотношенияJ н = γɺ V уо .Прскольку угол скольжения α = τγɺ , тоJн =αVyo /τ,(4.5)Где τ - постоянная времени УО.Используя систему пересчета координат, получимJтр = Jнcos(ϕa - γ).(4.6)Модель контура управления представлена на рис.4.4.Модель УО-АП состоит из блоков Transfer Fcn, Transfer Fcn5, Gain9, Derivative.Измерительное звено состоит из блоков Gain5, Integrator3, Product5, и двух сумматоров.Звено выработки команд включает блоки Gain, Gain3, сумматор и Gain6.Данное звено вырабатывает команду управления в соответствии с формулами (4.2,4.4, 4.5).Блоки Gain5, Trigonometric Function4, Product6 предназначены длявыработки трансверсального ускорения.Рис.4.4.
Схема моделирования контура самонаведения для метода пропорциональнойнавигацииКинематическое звено аналогично работе №2 и включает блоки TrigonometricFunction 0..3, Product 0..4, Integrator 0, 1 и четыре сумматора. Начальное значениедальности задается в виде начального значения интегратора Integrator (параметр InitialCondition).Блоки Gain2, Product6 и Integrator3 формируют курсовой угол цели в соответствиис формулойtn gγ ц = ∫ ц dt + γ 0 .(4.7)Vц0Начальный угол γ0 задается в виде начального значения интегратора Integrator3.Скорости УО и цели, а также перегрузка цели задаются константами Constant 1, 2, 3соответственно.Методические рекомендацииИсходные данные для моделирования звена УО-АП берутся из работы №1.Скорость цели выбирается из условия Vc ≈ 0.5Vyo.В зависимости от исходных данных следует произвести настройку контура путемэкспериментального подбора коэффициентов.
В качестве начальных значенийкоэффициентов рекомендуются следующие:N0 = 3 – навигационная константа;Kiz = 10 – статический коэффициент передачи измерительного звена;Kzvk = 1 – коэффициент передачи звена выработки команд;Коэффициенты, указанные цифрами, не изменяются.В результате выполнения работы исследуется промах УО при различных ракурсахстрельбы и перегрузках цели.
Промахом следует считать минимальное значениерасстояния УО-цель r, фиксируемое первым лучом осциллографа.Вторым лучом фиксируется перегрузка УО, которая не должна превышать 20 ед. Вслучае превышения указанной величины следует уменьшить уровень ограничения углаотклонения рулей (блок Saturation).По третьему лучу осциллографа контролируется угол линии визирования.Контроль угла η дает наглядное представление о траектории УО.Ограничение перегрузки УО достигается введением ограничения угла отклонениярулей в блоке Saturation.Порядок выполнения моделирование1.Собрать схему рис.4.4 в среде Simulink. Задать начальные значениякоэффициентов в соответствии с методическими рекомендациями.
Задать начальноезначение дальности в блоке Integranor1 r = 20000.2.Задать значение перегрузки цели n=0. Начальное значение курсового углацели в блоке Integranor3 задать 1 (γw ≈ 600). Провести на этом режиме отладку моделипутем последовательной модификации коэффициентов, отмеченных буквеннымисимволами (за исключением коэффициентов УО).3.Последовательно задавая перегрузку цели до7 ед., снять зависимость∆r= f(n). Снять аналогичные зависимости при начальном ракурсе пуска (0, 30, 90, 120,150, 180)0.4.Построить семейство зависимостей ∆r= f(n) для различных ракурсов пуска.- результаты моделирования по методу погони приγс = 600;- графики зависимостей ∆r = f(γc) для методов погони и прямого наведения.Контрольные вопросы1.Принципы работы систем самонаведения. Разновидности системсамонаведения;2.Методы наведения для систем самонаведения;3.Состав контура наведения для метода пропорциональной навигации иназначение основных звеньев;4.Модель измерительного звена;5.Модель звена формирования команд для метода пропорциональнойнавигации;6.Модель кинематического звена.7.Особенности поведения УО при наведении по методу пропорцииональнойнавигации.Литература1.
Вейцель В.А. Радиосистемы управления: учебник для вузов / В.А. Вейцель,А.С. Волковский, С.А. Волковский и др.; под ред. В.А. Вейцеля. – М.: Дрофа, 2005. –416.с.: ил. – (Высшее образование: Радиотехнические системы).2. Авиационные системы радиоуправления: учебник для военных и гражданскихВУЗов и научно-исследовательских организаций. / Меркулов В.И., Чернов В.С., ГандуринВ.А., Дрогалин В.В., Савельев А.Н. Под ред. В.И. Меркулова.
– М.: Изд. ВВИА им. проф.Н.Е. Жуковского, 2008 – 423 с.3. Демидов В.П., Кутыев Н.Ш. Управление зенитными ракетами. – 2-е изд., перераб.и доп. – М.: Воениздат, 1989. – 335 с.: ил.4. Неупокоев Ф.К. Стрельба зенитными ракетами. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.:Воениздат, 1991. – 343 с.: ил.5. Пупков К.Е., Егупов Н.Д., Колесников Л.В, Мельников Д.В., Трофимов А.И.Высокоточные системы самонаведения: расчет и проектирование.
Вычислительныйэксперимент / Под ред. Пупкова К.А., Егупова Н.Д. –М.: ФИЗМАЛИТ, 2011. – 512 с.6. Черных И.В. SIMULINK. Среда для создания инженерных приложений. – М:ДИАЛОГ-МИФИ, 2004..
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
