4. Методы наведения и СУ сближением и причаливанием космических аппаратов (1245722), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

При поддержании значенияугловой скорости линии визирования близким нулю, управление КА по методупропорционального наведения совпадает с управлением по методу параллельного сближения.Основным достоинством методов сближения, не использующих законыорбитального движения, является возможность простой приборной реализации,т.к. они имеют меньшую чувствительность к ошибкам измерений и другимвозмущениям.

В качестве опорной системы координат при реализации этих методов часто используются системы координат, связанные с линией визирования.В зависимости от вида управляющих воздействий, используемых дляосуществления маневра сближения, все методы управления можно разделитьна:- дискретные (импульсные),- непрерывные,- комбинированные.Импульсные методы применимы в том случае, когда продолжительностькаждого из активных участков траектории составляет незначительную часть отпродолжительности полета на свободных участках.Под непрерывными методами управления сближением понимают методы,при реализации которых управляющее воздействие прикладывается к КА какна всем участке сближения, так и только на части всей траектории. Более точноэти методы следует называть методами сближения с учетом конечной величины тяги двигателей на участках коррекции.При комбинированных методах используются как импульсная, так и непрерывная коррекция траектории КА.Методы управления движением из третьей группы относятся к методамнепрерывного управления, причем метод асимптотического торможения илиметод “затухающего перехвата” с некоторой долей условности можно отнести к методах непрерывного управления, поскольку при его выполнении непрерывное управление может быть заменено серией импульсов.

Число импульсоввыбирается таким образом, чтобы получить допустимые значения промаха иотносительной скорости в конце этапа сближения.Метод экспоненциального управления сближением также является непрерывным методом и характеризуется тем, что управляющие функции формируются в виде линейных комбинаций текущих значений фазовых координат ц.м.КА.Исследование методов наведения и управления сближением КА на орбите основывается на следующих моделях относительного движения:1. Движение КА рассматривается при отсутствии внешних сил, а изменение траектории полета осуществляется путем сообщения перехватчику в неко-торые моменты времени импульсов скорости. В этом случае траектории движения КА между моментами коррекции скорости являются прямыми линиями, амодуль вектора скорости будет постоянным.Эта модель относительного движения в силу своей простоты позволяет вявном виде определить характеристики движения, и в то же время она содержит в себе все основные свойства относительного движения.2.

Дальнейшее усложнение и уточнение модели относительного движения состоит в учете влияния гравитационного поля при импульсном изменениискорости КА. Наиболее широко эта модель используется при анализе методасвободных траекторий.3. Движение КА рассматривается в гравитационном поле при непрерывном или дискретном действии управляющих сил. Эта модель наиболее сложнапри интегрировании уравнений относительного движения и даже первые интегралы существуют лишь в некоторых частных случаях.

При решении задачисближения с использованием данной модели возможно применение методовприближенного интегрирования с помощью построения соответствующих аналитических решений.3. Дальнее наведениеПод дальним наведением будем понимать управление движением ц.м. перехватчика при выведении его в расчетную точку встречи. Участок дальнегонаведения может начинаться с промежуточной или начальной орбиты или женепосредственно после начального участка выведения при помощи ракетыносителя.

Дальнее наведение обычно производится при помощи радиокомандной или инерциальной системы наведения без использования бортового координатора цели.3.1. Обзор методов дальнего наведенияМетоды дальнего наведения различаются между собой:- принятым количеством активных участков полета;- видом рассогласования, используемого для образования обратной связи;- способом ориентации вектора тяги;- характером условий (уравнений движения, допущений и т.д.), принимаемых при формировании алгоритма наведения.Рассмотрим эти признаки более подробно.Количество активных участков.Обычно выведение КА в зону или расчетную точку встречи осуществляется с произвольной относительной скоростью, а задача окончательного уравнения скоростей возлагается на этап сближения или ближнего наведения.

Поэтому для удовлетворения таким конечным условиям в принципе достаточноодного активного участка полета и большая часть разработанных методов наведения основана на использовании перехода в точку встречи с одним активнымучастком. Хотя такой метод наведения, строго говоря, не всегда оптимален, ноон себя оправдывает тем, что ошибки наведения, имеющие место после основ-ного активного участка, при необходимости всегда можно устранить либо небольшими корректирующими имульсами, либо на этапе сближения. Но иногдацелесообразно использовать несколько активных участков - два или более.Ориентация вектора тяги.Обычно на этапе выведения КА в зону встречи для создания управляющих ускорений применяется конструктивная схема аппарата с одним продольным двигателем (см.Рис.1), как наиболее простая.Большинство методов дальнего наведения с одним активным участкомпредусматривает непрерывное изменение ориентации вектора тяги.Однако конечные условия дальнего наведения можно удовлетворить ипри постоянной, соответствующим образом выбранной ориентации путем приложения к аппарату силы тяги в течение определенного интервала времени.Удобство такого метода наведения заключается :- в простоте его приборной реализации,- уравнения движения при постоянной ориентации тяги и при некоторыхдопущениях решаются в квадратурах, что позволяет достаточно просто с учетом продолжительности действия тяги выбирать ориентацию и момент отсечкиДУ.Рассогласование.Критерием точности наведения в расчетную точку встречи с произвольной скоростью в методе дальнего наведения является промах, определяемыйразличными способами:- как вектор относительного положения перехватчика и цели в расчетныймомент встречи;- как отдельные проекции или модуль этого вектора;- как минимальное расстояние, на котором перехватчик пройдет мимо цели, в некоторый неизвестный заранее момент встречи.Поскольку точных аналитических выражений для промаха нет, то для егоопределения широко используется линеаризация уравнений движения и разложение выражения для промаха в ряд Тейлора.Промахом можно управлять, изменяя величину и направление вектораскорости КА в конце активного участка.

Таким образом ориентировать вектортяги для дальнего наведения можно, используя в качестве рассогласования, которое система наведения должна свести к нулю, один из видов промаха.Другим видом рассогласования является требуемый импульс скорости,т.е. разность между требуемой и фактической скоростями.3.2. Дальнее наведение российских КАПереход КА на орбиту, по которой он придет в расчетную точку встречи,осуществляется посредством одного активного участка при постоянной ориентации вектора тяги. Система наведения является радиокомандной.

Операциядальнего наведения состоит из следующих этапов:1. НИП с помощью радиосредств определяют параметры движения перехватчика и цели.2. По данным этих измерений в ЦУП производится расчет величины,направления и момента времени выдачи импульса скорости, который переводитКА на попадающую в цель траекторию.3. Информация о величине и направлении этого импульса скорости покомандной радиолинии связи передается на борт КА.4. В необходимый момент времени по команде с Земли включается программа выдачи импульса тяги, предусматривающая определенную последовательность работы разных систем и агрегатов.5. По этой программе СУ ориентацией разворачивает КА так, чтобыСолнце и звезда Конопус попали в поле зрения оптических трубок датчиковориентации.

Тогда ось двигателя ориентируется в пространстве в требуемомнаправлении относительно направлений на два светила.6. Затем включается система стабилизации, которая в процессе работыДУ выдерживает заданное направление ее оси при помощи сигналов, вырабатываемых свободными гироскопами.7. В заданный момент времени начинает работать ДУ.8. Когда приращение скорости достигает заданного значения, то формируется команда на выключение двигателя по показаниям интегратора линейныхускорений, измеряющего приращение скорости КА.9.

Характеристики

Список файлов лекций