Лысенко Л.Н. Наведение и навигация баллистических ракет (2007) (1242426), страница 77
Текст из файла (страница 77)
~!( е, ' 981 Естественно, возникает вопрос о технической реализуемости маятника, имеющего указанный период колебаний. Принцип работы такой системы рассмотрим на примере обычного одноосного гиростабилизатора с интегразьной коррекцией (рис.!2.2). Пусть в начальный момент времени платформа выставлена в плоскость местного горизонта, т.е.
ось у направлена строго по местной вертикали. В результате перемещения объекта вдоль поРис. 12.2. Гироскопическая система для моделирования невозмущенного маятника 432 верхности Земли (врашение Земли не учитывается) истинная местная вертикаль повернется от своего начального положения на угол ~р. Приборная вертикаль должна отслеживать поворот истинной, т. е. за тот же промежуток времени она должна повернуться на такой же угол ф = д„я. Однако это произойдет только при выполнении ряда условий.
Найдем эти условия. Будем считать, что д„~ ~ д и имеет место ошибка, равная р = д — ф„я, причем )э = (р — (р„в. Угловое ускорение ф = Ъ'г ', где т — расстояние между началом геоцентрической базовой системы координат и гиростабилизатором (точнее, точкой подвеса акселерометра). Необходимо определить значение <р„ . Для идеального регулятора (р„, = М„Н„-', (12.23) где М, — корректируюший момент, создаваемый датчиком момента (ДМ) гироскопа Г, по информации, снимаемой с акселерометра Е,; ̈́— кинетический момент гироскопа.
Как следует из рис. 12.2, М„= к а п(или о (12.24) Подстановка (! 2.24) в (12.23) дает Дифференцируя полученное выражение и подставляя его в выраже- ние для 1з, найдем (12.25) 433 Выражение (12.25) представляет собой дифференциальное уравне- ние движения приборной вертикали идеального одноосного гироста- билизатора относительно истинного направления местной вертикали сферической Земли. Для выполнения условия невозмушаемости платформы ускорением ее движения относительно Земли необходимо, чтобы выполня- лось условие (!2.26) — — — Ъ' = О, откуда однозначно вытекает соотношение к=г 1Н„, ( ! 2.27) называемое условием технической реализации принципа невозмущаемости. Достоинством систем, реализующих широтно-долготный принцип навигации, является простота определения азимута (поскольку ось ОХ,„непосредственно направлена на север) и возможность измерения угловой ориентации ЛА относительно Земли (точнее относительно вертикали и горизонта) по показаниям гироскопических датчиков платформы.
Недостаток заключается в том, что при расположении ЛА в высоких широтах корректирующие сигналы, подаваемые на датчики момента гироскопов для отслеживания платформой требуемого направления, становятся очень большими. Использование географической сопровождающей системы координат, конечно, не исчерпывает всех возможных вариантов моделирования на борту ЛА координатных базисов. Выбор координатной системы для конкретного приборного оснащения определяется многими соображениями.
Основным из них является обеспечение простоты вычислений координат ЛА по выходным сигналам акселерометров, естественно, при прочих равных условиях. В силу существенного различия задач управляемого движения возможных типов ЛА универсальное решение проблемы в этом смысле отсутствует. В отдельных случаях оказывается удобным применение постоянно ориентированного касательного координатного трехгранника. Ориентация осей этой системы, как и большинство других, задается в точке старта, называемой основной точкой. Начальное ортонормирование осей аналогично направлению осей географической сопровождающей СК.
Особенностью же данной системы является то, что для рассматриваемого интервала полета при вращении системы вместе с Землей ориентация ее осей остается параллельной координатным осям в основной точке. Достоинством приборной реализации 434 и' гà — [г) = — г+ Й х г. ~й ' й (12.28) Соответственно абсолютное ускорение зададим в форме д, д* г( — (г] = — (г) + в х — [г) ( а (( ,1( а (12.29) или с учетом (12.28) — (г) = — [г) + гв х г'+ а х ( ь2 х г), й ' г(! (12.30) гдето = — г, а — (г) = к'.
и'г ' и'г 435 постоянно ориентированного касательного координатного трехгранника является то, что скорость вращения его осей постоянна и может быть определена и введена в систему в виде установки (уставки) в период предстартовой подготовки. В результате достигается более высокая точность работы системы. Существенный недостаток связан с тем, что рассматриваемый координатный базис не держит направления местной вертикали и, следовательно, ориентацию ЛА относительно поверхности Земли не представляется возможным определять по непосредственным измерениям, получаемым с гироскопических устройств, обеспечивающих ориентацию платформы.
При решении ряда навигационных задач необходимо, чтобы оси сопровождающей не совпадали с осями выбранной базовой системы. В частности, зто происходит при реализации так называемой свободной в азимуте системы координат. Такая система, сохраняя ориентацию в плоскости местного горизонта, может поворачиваться по азимуту. Особенность ее — при отсутствии вертикальной скорости обьекта нет необходимости управлять ориентацией оси чувствительности вертикального гироскопа, а сигналы на ориентацию горизонтальных гироскопов берут с интеграторов выходных каналов акселерометров.
Возможность использования свободной в азимуте системы для баллистических ракет связана с необходимостью коррекции навигационного алгоритма в целях учета в нем существенной вертикальной составляющей вектора скорости. Рассмотрим схему получения уравнений приборной реализации свободной в азимуте сопровождающей системы. В отличие от (12.! 6) выражение для определения абсолютной скорости ЛА применительно к рассматриваемому случаю будет иметь вид Имея в виду первое уравнение системы (! 2.! 3), получим 4 — (г), = а„+ н, — а х У вЂ” вз х ( ья х г) . (!2.31) Выбор того или иного алгоритма навигации определяется такими соображениями, как назначение ЛА и дальность его полета, требуемая точность решения навигационной задачи, особенность выполнения соответствующих математических операций в вычислительном устройстве, условия пуска ракеты и т.
д. С точки зрения приборной реализации эти соображения определяют необходимость выбора количества рамок карданова подвеса, типа применяемых гироскопов, количества акселерометров, наличия или отсутствия обратных связей и пр. В свою очередь, способ построения цепи обратной связи определяется способом реализации на ЛА горизонтальной системы координат ИНС. Именно по этому признаку инерциальные системы разделяют на три типа: полуаналитические, геометрические и аналитические [44,95, 1!8].
В ИНС лолуаиалитического типа измерительные оси гироскопов и акселерометров расположены в одной плоскости, что обеспечивается установкой акселерометров на ГСП прецизионной курсовертикали с интегральной коррекцией. Цепь местной обратной связи в каждом из двух горизонтальных каналов системы образуется за счет подачи на ДМ соответствующих гироскопов сигналов, пропорциональных значению интеграла выходного сигнала акселерометра.
В азимуте платформа ориентируется в соответствии с выбранной системой отсчета. Она может корректироваться в азимутальном направлении непосредственно в процессе полета. В отличие от горизонтальных каналов азимутальный, как правило, разомкнут. Отличительным признаком системы является использование классического варианта устранения в ней скоростных и баллистических погрешностей (девиаций). Устранение скоростной девиации, обусловленной движением с постоянной скоростью вдоль поверхности Земли, обеспечивается за счет применения интегральной коррекции.
Исключение баллистических девиаций, связанных с приобретением системой свойства невозмущаемости силами инерции при полете с ускорением, достигается соответствующей настройкой коэффициентов усиления. Карданов подвес ИНС полуаналитического типа состоит из трех 436 рамок, что делает ее наиболее компактной по отношению к ИНС другого типа. В ИНС геометрического типа реализован иной по сравнению с рассмотренным вариант построения системы, не возмущаемой силами инерции. Сущность его заключается в том, что акселерометры с взаимно ортогональными осями чувствительности, ориентированными в географической системе координат, поворачиваются в процессе движения ЛА так, что все время остаются в плоскости местного горизонта, а оси ГСП сохраняют неподвижную ориентацию относительно инерциального пространства.
Поворот измерительных осей акселерометров относительно ГСП осуществляется с угловой скоростью, равной сумме скоростей вращения Земли и относительного движения ЛА. Разворот платформы с акселерометрами в процессе полета ЛА относительно ГСП достигается за счет дополнительного карданова подвеса, обеспечивающего три степени свободы относительно платформы гиростабилизатора. В качестве исполнительных органов используют интегрирующие электродвигатели (ИД), установленные по осям дополнительного карданова подвеса. С учетом дополнительного подвеса ИНС геометрического типа будет иметь пять рамок. Первая из них связана с корпусом ЛА рамкой крена, вторая — рамкой тангажа, третья — корпуса, четвертая и пятая — широты и долготы соответственно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
