Моделирование контура управления системы радиотеленаведения по методу совмещения (1152038)
Текст из файла
Моделирование контура управления системы радиотеленаведения пометоду совмещенияЦель работы: исследование характеристик контура наведения и оптимизацияпараметров с целью достижения максимальной точности.Основные теоретические сведенияСистемами радиотеленаведения называются системы наведения в радиолуче.Пункт управления формирует электромагнитное поле, параметры которогофункционально связаны с координатными точками пространства.
Частным случаем такогополя является радиолуч, имеющий равносигнальное направление, указывающее точкуприцеливания. Параметры поля измеряются на управляемом объекте и по результатамизмерения вырабатываются команды управления, заставляющие управляемый объектдвигаться вдоль равносигнального направления.В общем случае контур наведения состоит из:- измерительного звена;- звена выработки команд;-звена управляемый объект-автопилот;-кинематического звена.Измерительное звено и звено выработки команд в системе РТН находятся на бортуУО. Кинематическое звено является чисто модельным звеном, связывающим параметрыдвижения УО с направлением радиолуча.Структурная схема контура РТН может быть представлена в виде рис.2.1.Передаточная функция измерительного звена может быть представленаинерционным звеном.
Основную инерционность составляет фазовый детектор,обрабатывающий низкочастотный сигнал. Его постоянная времени соизмерима спериодом частоты сканирования антенны, формирующей радиолуч. Если принять частотусканирования fск = 10 Гц, то постоянная времени измерительного звена составит 0,1 с.Таким образомK izWиз ( p ) =(2.1)1 + 0.
1 pKiz – статический коэффициент передачи измерительного звена.Рис.2.1. Структурная схема контура радиотеленаведенияПередаточная функция звена управляемый объект-автопилот рассмотрена в работе№1. Входным сигналом здесь является угол отклонения рулей δ, а выходным – угол курсаγ.
Для ограничения перегрузки введем в состав звена УО-АП ограничитель. Дляупрощения модели оставлена только одна обратная связь – через скоростной гироскоп,как наиболее эффективная.Передаточную функцию кинематического звена выведем из геометрическихсоотношений рис.2.2.Рис.2.2. Геометрические соотношения при радиотеленаведенииРадиолуч соединяет ПУ с точкой прицеливания (ТП). Будем рассматриватьдвижение УО в стартовой системе координат, в которой ось ОХ совпадает с направлениемпуска.
Здесь θл - угол между осью ОХ и направлением луча, θуо – угол между осью ОХ инаправлением на УО (линией дальности), γ - угол вектора скорости УО относительнолинии линия дальности. Кинематическое звено связывает между собой углы θуо и γ. Уголθуо образуется путем интегрирования угловой скорости линии дальности ω.tθ уо = ∫ ω dt .0Угловая скорость определяется через нормальную составляющую вектора скоростиVн (т.е. перпендикулярную линии дальности)ω = Vн /r = Vуоsinγ /r ≈ Vуоγ /r.где r – текущая дальность ПУ-УО.Дальность r является переменной величиной и определяется относительнойскоростью ПУ-УО: r = Vот t,где t – текущее время от момента пуска.Vотн – относительная скорость УО-ПУ (Vотн = Vуо – Vпу);ТогдаtV уоγdt .θ уо = ∫r0Перейдя через преобразование Лапласа к операторной форме, получимV γθ уо ( p ) = уоprТогдаθ уо ( p ) V уоWкз ( p) ==,(2.2)γ ( p)rpКак видно из выражения (2.2), кинематическое звено нестационарное, т.к.
егопараметр зависит от текущей дальности r. Для компенсации нестационарностикинематического звена в звено формирования команд введено умножение на текущуюдальность r.Рис.2.3. Схема моделирования контура радиотеленаведенияС увеличением дальности ПУ-УО при одном и том же угле рассогласования εувеличивается текущий промах l.
Следовательно, для стабилизации контура наведениякоэффициент передачи ЗВК должен постоянно возрастать. Звено выработки команд можетбыть представлено безынерционным нестационарным звеном с коэффициентом передачиКзвк = Кzvk r = Кzvk Vотн t.(2.3)Где Кzvk – статический коэффициент передачи. Поскольку в системах РТНрасстояние между ПУ и УО не измеряется, оно заменяется оценкой Vотн⋅t впредположении, что Vотн = const. Поскольку моделируемая система имеет астатизмвторого порядка и без дополнительных мер будет неустойчивой, в состав ЗВК включенакорректирующая цепь с передаточной функциейКкор= (1+Кк р)(2.4)Общая схема моделирования представлена на рис.2.3.В данной схеме измерительное звено представлено сумматором и передаточнойфункцией Transfer Fcn2.
Звено выработки команд моделируется блоками Derivative1,Gain4, Product1, Gain6, сумматором. Силовой привод моделируется блоком Saturation,ограничивающим угол отклонения рулей с целью непревышения располагаемойперегрузки. В состав модели УО входят блоки Transfer Fcn1, Transfer Fcn , Derivative,Gain1 и два сумматора. В состав кинематического звена входят блоки Product, Integrator2.Блок Product2 совместно с сумматором формирует текущий промах в картиннойплоскости (т.е.
плоскости, нормальной направлению луча). Блоки Product4, Gain2,Derivative2 формируют перегрузку УО. Блоки Product3, Clock, Constant1 производятоценку текущей дальности ПУ-УО. Блок Constant задает скорость УО.Входное воздействие формируется блоками Step, Ramp, Band-Limited White Noise.Фиксациярезультатовмоделированияосуществляетсятрехлучевымосциллографом Scope.
Первым лучом регистрируется угол курса γ, вторым – промах,третьим – перегрузка УО.Методические рекомендацииМоделирование системы проводится по индивидуальным заданиям. При этом вкачестве исходных данных для моделирования звена УО-АП используются результаты,полученные в работе №1. В частности, в колебательное звено входят параметры ad, dlt,w2, в интегрирующем звене – параметр tv.
Коэффициент обратной связи по скоростномугироскопу Koc выбирается по результатам работы №1.Параметры ограничителя Saturation выбираются исходя из непревышенияперегрузки значения 20 ед. Константой задается скорость УО – Vуо. Константа Vот –относительная скорость ПУ-УО задается исходя из соотношения Vот = Vуо – Vн , где Vн –скорость носителя, рекомендуемое значение – 200-250 м/с.В зависимости от исходных данных следует произвести настройку контура путемэкспериментального подбора коэффициентов. В качестве начальных значенийкоэффициентов рекомендуются следующие:Kiz = 30 – статический коэффициент передачи измерительного звена;Kk = 2 – коэффициент корректирующей цепи;Коэффициенты, указанные цифрами, модифицировать не рекомендуется.В результате выполнения работы исследуется три режима:- отработка статического воздействия, задаваемого генератором перепаданапряжения Step.
Напряжение генератора имеет физический смысл начального угларассогласования, выраженного в радианах. Перепад задается значениями: начальныйуровень 0, конечный уровень 0.2. Момент перепада 0.- исследование работы системы при воздействии шумов. Шум генерируетсягенератором белого шума. При этом задается спектральная плотность S0 (параметр NoisePower) и дискрет времени ∆t (параметр Sample time).
Дисперсия шума рассчитывается поформуле D = S0/∆t.- Исследование динамической ошибки, т.е. ошибки, вызванной перемещениемцели. Угловое перемещение цели имитируется генератором линейно-изменяющегосянапряжения Ramp. Рекомендуемое значение скорости изменения напряжения (параметрSlope) – 0.01 В/с, начиная с момента времени 0.При настройке системы следует добиваться минимального промаха, минимумапереколебаний и недопущения превышения заданной перегрузки.Порядок выполнения моделирования1. Собрать схему рис.2.3 в среде Simulink. Задать начальные значениякоэффициентов в соответствии с методическими рекомендациями.2. Установить спектральную плотность шума и скорость изменения напряженияRamp равными нулю.
Рассчитать время моделирования из условия tм = D/Vуо , где D –начальная дальность до цели (рекомендуемое значение 50000 м). Время моделированиязадать в меню Simulation\Simulation parametres. При этом начальное время задать 0,1 с воизбежания деления на ноль.3. Экспериментальнымподборомкоэффициентовдобитьсяотработкирассогласования с нулевым статическим промахом. Не допускается изменениякоэффициентов, характеризующих конструктивные качества УО (ad, dlt, w2,tv).4. Подключить генератор шума, задав начальную спектральную плотность S0 = 104при временном дискрете 0,01 с. Экспериментальным путем подобрать максимальноезначение спектральной плотности, при которой обеспечивается промах не более 30 м.Рассчитать дисперсию допустимого шума.Отключить генератор шума, задав значение спектральной плотности 0.
Задать скоростьизменения линейно-изменяющегося напряжения 0,01 В/с. Зафиксировать значениединамической ошибки. Экспериментальным путем установить максимальную угловуюскорость цели, при которой обеспечивается ошибка не более 10 м.- результаты моделирования при статическом положении цели;- вычисленное значение максимально допустимой дисперсии шума;- максимально допустимую угловую скорость цели.Контрольные вопросы1.2.3.4.5.Принципы работы системы радиотеленаведения;Состав контура наведения и назначение основных звеньев;Модель измерительного звена ;модель звена формирования команд в системе РТН;Модель кинематического звена.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}
