Алексеев К.Б., Бебенин Г.Г., Ярошевский В.А. Маневрирование космических аппаратов (1970) (1246622), страница 59
Текст из файла (страница 59)
Передаточный коэффициент )га следует выбирать из условий компромисса между требованиями достаточной эффективности управления дальностью и устойчивости процесса управления. Таким требованиям удовлетворяет значение да=0,0005 1/квг. Если увеличить значение й, до 0,0038 !/км, то нарушение устойчивости с,е аг 1г Р Рнс. 7. 12. Воамушенпое управляемое двнженне аппарата прн входе в атмосферу: ст/ох= = — о,ооззр„ процесса управления может привести к вылету аппарата за пределы атмосферы 1рис.
7.15). Возможен и такой вариант управления, когда на участке движения со скоростью, большей круговой, коэффициент йа мал или равен нулю, а на участке движению со скоростью, меньшей круговой, этот коэффициент увеличивается. Эти результаты расчета согласуются с результатами исследования устойчивости процесса управления, о которых говорилось в предыдущем параграфе. Описанная система управления обеспечивает посадку аппарата в заданный район и в ряде аварийных ситуаций, когда скорость входа существенно отличается от номинальной 1рис. 7.15).
Управление боковой дальностью представляет более простую задачу. Оно может осуществляться изменением знака угла крена. При этом, если повороты по крену выполняются достаточно быстро, управление боковой дальностью не влияет на управле- З77 Н нк 70 бб и рг у бб Рис. 7. 13. Возмущенное управляемое движенне аппарата при входе в атмосферу: са/с„= =0333п,— 0,003ЗУт ЗН км гВлк бб 0 г б б б Гб тг пеа Рпс. 7.!4. Уменьшение оперативного коридора входа в атмосферу по сравнению с теоретическим при разлняных запевах управления 378 нн о тооо гооо оооо чооо уооо л Рис.
7.15. Нарушевие устойчивости движения прн чрез- мерном увеличении передаточного козффвпнента йз о лл гг р о,ч Рис. 7. 1б. Возмущенное управлисмос лвпжсипс в аварийных ситуациях — при ползшем отло пщ скорости входа в атмосферу от нахщнзльной 379 ние продольной дальностью, поскольку эффективная подъемная сила, пропорциональная соз у, не изменяется при изменении знака угла крена. При разумно выбранном законе управления боковои дальностью число таких поворотов не превышает 4 — б на всей траектории спуска.
Структура систем управления, основанных на отслеживании номинальной траектории, может иметь различные формы в зависимости от характера рассматриваемой задачи, в частности, от диапазона скоростей входа в атмосферу (см., например, (95], (72], [94] и др.) . так, система управления, основанная на отслеживании номинальной программы, может быть сделана достаточно гибкой. если номинальная траектория выбирается не заранее, а определяется с помощью бортовой вычислительной машины незадолго до входа в атмосферу (94]. При этом удается более точно учесть истинные параметры исходной траектории и взаимное расположенве этой траектории и заданного места посадки.
Кроме того, с помощью бортовой вычислительной машины можно подобрать оптимальные передаточные коэффициенты в законе управления применительно к выбранной номинальной траектории. Системы управления, основанные на прогнозировании точки посадки, являются более сложными, так как требуют наличия па борту аппарата быстродействующих вычислительных машин. Эти системы управления рассчитаны на следующую последовательность операций, На основании результатов измерений вычисляются значения координат и составляющих скорости аппарата.
Затем задаются различные значения угла крена или утла атаки и с помощью бортового вычислительного устройства проводятся расчеты траектории до места посадки. В рсзультате проведения этих расчетов удается с какой-то степенью точности определить те значения угла крена у или угла атаки а («попадающий» угол атаки), при которых расчетное место посадки совпадает с заданным. С учетом этого на последующем участке полета выставляются некоторые значения угла крена нли угла атаки и продолжается процесс проведения измерений, который позволяет снова определить координаты и составляющие скорости аппарата, и так далее. Очевидно, что вычислительные устройства, используемые в системе управления, должны обладать достаточным быстродействием, так как возникает необходимость за короткое время провести целую серию расчетов траекторий. Такие системы, несмотря па свою относительную сложность, имеют ряд несомненных преимуществ, Во-первых, отклонения параметров траектории от номинальных могут быть достаточно велики,— это не приводит к ухудшению точности управления.
Во-вторых, при выборе оставшегося отрезка траектории с помощью ппогнозирования можно учесть ограничения, наложенные па величину максимальной перегрузки, максимального теплового потока, суммарного теплового потока и т. д. В-третьих, такая схема обеспечивает управлеьие как продольной, так н боковой дальностью полета с учетом их взанм. ного влняннч. Наконец, при управлснпн аппаратом путем прогнозирования точки посадки можно каждый раз прн выборе оставшегося отрезка траектории требовать минимизации какого. нибудь критерия, т. е.
по сути дела рсшачь варнационную зада В н получать ончимальное по этому критери>о управление. Системы управления с прогнозированием, как правило, включают в себя навигационный блок, блок прогнозирования конечного промаха и блок собственно управления, определяющий трс. буемое изменение аэродинамических сил в зависимости от ре зультатов прогноза. Методы прогнозирования расчета траекторий до точки по.
садки могут быть разделены на три типа. Во-первых, расчет траекторий может выполняться с помощью точных уравнений движения, что требует максимального быстродействия бортовых вычислительных машин. Во-вторых, для расчета траекторий могут быть использованы аналитические решсния, связывающие между собой изменения различных параметров траекторий. При своей относителыюй простоте этот метод имеет тот недостаток, что траектории дол>1~вы принадлежать к определенному ограниченному типу, для которого справедливо аналитическое решение, н, кроме того.
точность аналитических решений может оказаться недостаточно высокой. Наконец, возможен промежуточный метод расчета, основан. ный на использовании полуаналитическнх методов. В этом слу. чае прогнозирование траектории может осуществляться путем проведения расчетов по приближенным уравнениям движения. например по уравнениям, приведенным в [68~, что позволяет существенно ускорить расчет. Можно назвать несколько примеров, когда для расчета траек. торин достаточно использовать аналитическ>ие формулы. Некоторые нз них могут быть получены из решений, приведенных в предыдущей главе, в том числе из решении обратной задачи Я 6.4). Если полет происходит на постоянной высоте О=сопМ, то дальность определяется формулой х, г — !и— ~'о Г «О а закон изменения продольной перегрузки по скорости имеет вид >>х вха гдс л„ и Га — значения перегрузки и скорости в начале гори.
зонтального участка. Для траектории с постоянной продольной перегрузкой л„=сонэ! зависимость дальности от скорости имеет вид г г с "о — !' с— При полете с постоянным углом наклона траектории (0=сонэ!) выполняются соотношения у ало грл, и„=и,, =~ +гХ)л" з!пб!и =), "о лл Огиз П Л ОО Наконец, для траектории квазистационарного планирования со/с„=сонэ! справедливы приближенные соотношения пл (1 )л ) со 1 — — "!и, 2 сс Необходимо отметить, что все упомянутые выше решения справедливы только для аппаратов, у которых коэффициент сопротивления не зависит от эффективной подъемной силы.
Это условие выполняется, если регулирование подъемной силы осушествляется изменением угла крена. Траектория может состоять из нескольких участков, для каждого из которых справедливы различные аналитические формулы. Пример такой траектории изображен на рис. 7. 17, [69). Вначале располагается участок первого снижения — до достижения минимальной высоты, затем следует участок полета с отрицательным аэродинамическим качеством — квазистационарное планирование при скорости, большей круговой, затем полет происходит на постоянной высоте и, наконец, заключительный участок представляет собой квазистационарное планирование с положительным аэродинамическим качеством при скорости, меньшей круговой. Следует отметить, что промежуточные участки полета (например, переход с траектории горизонтального полета на траекторию квазистационарного планирования), не охватываются приведенными выше формулами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
