Бек В.В., Вишняков Ю.С., Махлин А.Р. Интегрированные системы терминального управления (1989) (1246768), страница 40
Текст из файла (страница 40)
1'азработка общей концепции построения систем беспрограв" ного терминального управления ЛА в околоземном про'трал базируется на сформулированном принципе построе"пя ПКС с учетом перечисленных особенностей и специальных тр ' " ний формализации задачи управления, которые заключа~ в следующем. Во-первых, разнообразие задач управления и типов ЛА фУ"к ционирующих в составе большой автоматизированной систем' !еп водит к необходимости использования при приво при проектировании спет | терминального УпРавления достаточн универсальных мотал яея движения» пе-вторых, математические модели движения ЛА должны быть сос ставлены в естественнь'х терминах географиче фическнх координат, п пиевво широты |р, долготы Л, высоты А или непосредственно сп яааны с ними, что обеспечивает оперативн взаимодействие сп ппфориацпонными и команднымн комплексами б олыпои системы.
ое трет| их необходимо учесть, что любые скол коль угодно эффек„вяые процедуры Операт!'"Ного Оценивания состо тояния и опера„„- „ентификации неизвестных параметров позвол озволяют в принпечить достаточно точное определение только только текущих в движения и динамических характеристик ЛА.
В свя„атематическая модель предсказания конечного состояж а формироваться таким образом, чтобы исключить якяе на точность прогнозирования процесса терминального г„„вл нпя методических погрешностей, связанных с неточно;„„априорной информации об аэродинамических характеристи- вараметрах атмосферы и других переменных хюдели управе||его Объекта а про Озируемой траектори В противном бые погреппюсти в модели предсказания приведут ь существенным терминальным ошибкам.
Удовлетворение указанных требований обеспечивается на основе формирования двухуровневой иерархической структуры системы управления, функциональная схема которой, представленпая на рис. 7.1, отражает общую концепцию построения систем беспрограммного терх|ннального управления ЛА в околоземном пространстве. Основной задачей верхнего уровня системы является расчет текущих потребных ускорений в геоцентрической Фгаа Рнс.
7.|. |анааонааьнан схема системы оесирограммного терминального | "р ннн ЛА н пространстве 187 Плос зк5 Рис. 7.2. Геоиеитрическан сферическан окааторпальнаи систюю координат. Гаоиа чоскио основы кониоипии беспрограиииого ториинального уираад яаа а пространстве системе координат, обеспечивающих перевод ЛА из некотор „о начального состояния (начальные значения широты, долготн высоты и скоростей их изменения) а о = (гр„)ьа, А„)г у, Кь)т в заданную точку пространства с координатами (ара, ~„з ь,) с заданными скоростями (г"ч., %'ь, 'г'ь ) за заданное время 5„.— ч'а' г1 'а — 1 .
Формирование потребных текущих ускорений осуществластся на основе информации о текущих параметрах двигнениа центра масс ЛА (грн Лы Ьы 'г'ч.. 'г'г,, 'г'а,), заданных конечиыт значений этих параметров (сра, )ьа, Ьа, 3~ч, Ггг, Рьг) и предсказываемых значениях терминального состояния (~рои, Хор, й„„ )гч„и, рьи„, ра,щ), вычисляемого на основе интегрирования в ускоренном масштабе времени уравнений движения ЛА в геоцентрической системе координат. Задачей нижнего уровня системы является обеспечение достаточно точной реализации потребных линейных ускорений в связанной с ЛА системе координат. Взаимодействие уровней осуществляется путем пересчета по известным кинематическнм соотношениям ускорений в геоцеитрпчаской системе координат в значения соответствующих ускорений и свнзанной системе координат, которые ннляются задаюгдиии воздействиями для подсистем нижнего уровня.
При этом на иван нем уровне системы на основе модели уравнений двигкення ЛА и связанной системс осуществляется оценнвание текущего состоя 188 (7.1) (7.2) и = — )г., Йяеиатические соотношения: 'т' = Ра'/Ь1 ) = )ел/(Ь соя ер'), 6= $'ь, (7.3) 189 я идентификация априорно неиэвестныл динамеь ативная с опеР' теристик ЛА. Ф ",, характер,алиэованную постановку задач построения ' сыотр ' и иеРаРхнческои стРУктУРы системы беспРоРос ровней ,ель е мина „яых у нального упРавления.
ее~ е „ого т Р ерлнего уровня системы представляется цепи т оении в Ф '9 в востр трение уравнений движения ЛА в геоцентри- Р р ассмо ЕЕСОО Е ПЧЕСКОИ бразньь " экваториальнои системе координат ер', Л, Ь яов сфер ачестве начала системы координат принимается еесьо (37) гь кач сс. рсновн , 7.2) 'р зной плоскостью является плоскость экватора. а еР Зеил - ер' (геоцентрическая широта) — угол, отсчисревлен нану от основнои плоскости ( — 90 ~( еР С о ееиый по ' ентрическая долгота) — угол в основной плос- ~-).90) емый от Гринвичского меридиана в восточном , ея, отсчи о -- 7„- 360"); Ь (геоцентрическая высота) — расеес от центра е.
сревлек Земли до центра масс ЛА (О ~( Ь ~( -г-оо). ЛА иве от ак материальная точка переменнои массы. На ивается как ° ессватр а тягкести, аэродинамические силы — лобового рс ' - тв ют сила тя" 1А Де (7 подьегиная У боковая Я, сила тяг Р, ессро"в'е""" ' с ° ння центра масс ЛА имеют вид (37) есс е авнения движения е, ) г .е)/Ь .+ /гог', созе ер' + 2огерь соя ер' + Сь + ~'ь= ()'а' + еь -+ () /т)(вгп а згп д+ соз а соя 0 соз у) + (Р/т) вгп + ((ег/т)(згп а соя со д сов у — соз а згп О) — (2/т) соз б згп у, ~'ьР'а ° )/Ь вЂ” /гео„вгп ер соз ер Р, = — (Рь с8' 'Р— С, ° + (Р/т) соз б соз ер'— 2созР'ь Ягп ер'— (е:е/т)езггг а (ягга д соя ф соз у — ягп ер згп у) + + сов гр соз а сов ге Ф) + (1 /т)[згп а соз ет соз у— — соя а ( — вгп гр яш у + згп д соз ф соз т)) + е е "х)/Ь + 2еое ( г'а згп ер Ег=~ра' ь К'Р— ь — Кь соз ер' — ) + Сь — (Р/егг) зги ар сов'9 + +(г/ )(со фсоя „.п,ч зги,„згп ) »р, = — агс$8 (рь/Е» ), 8 = агся<п (<<</<~)< К (1е, + р!+ К!)л я<п а = ((я<п д соя у соя (Ч'» — <р) + я<п у я)п (Фс — <р)) соя 9 — соя д соя у я<п 8) яес )3, я<п р =- (я<п д я<п у соя (ф, — <р) — соя у я<п (<р, — »р)) — соя д я<п у я<п 8.
(< 1) Проекции ускорения силы тяготония в нецентра, „щ Земли (с точностью до полнномов Лежандра второго и определя<отся соотношениями 6» = — у,р, (В,/л)' зш 2<р' С! — — О, О<, — — — д, (В,//!)е [1 + рз (В,/й)е(1 — За!не <р')), (7.5) .где )<, = (1,637 +- 0,04).10 ', /1, = 6378245 и, д,В,', = 3,9862 10" ма/с-'. Пересчет в географические координаты <р, Х, Н пропэводапа с поь<о<цью выражений вида <р = агой Ьд <р'/(1 — е,')), Х=Х, В= й — Л(<р), где В (<р ) = Л! /~ 1 — е, соя! <р', е', = 0,006934, Лг — — 6356863 м. (?.7) Совокупность уравнений (?.1) — (7.6) образует замкнутую сзстему, если известно изменение во времени углового положения ЛА в пространстве, определяемого углами Эйлера ф д, у между связанной системой Ох,у<я! н земной системой Охуз координат.
Уравнения движения в связанной системе координат прп нала~ни ветра имеют вид (37) )"., =: — р'-<(о! +»в<л)+ у (ы»<+ '„)— — 2 (Г <соз, „— Р»<<о,,) + о>,.'.,'/! соя <р' [(соя <) ' я ! и д— — я!я <р'соя 6 соя Ч")) + Вем <<! — ) ~! (<о-! <оа<п!) + ) ! (<о .! <ок!)~! () 1<юед — у,<о<а . ) + 03„/! соя <р [ — соя <р соя д соя у + -)- я<п <р (я!и !)'я<п у — я<п <т соя <)1 соя !')) + Вем !99 = — 1 <и(~ "<+ гв <) + <(<о<и+ <о«р ) — 2(р ы )<,в<сап) + ю„Ь сов <р' ( — соя <р' сов д; „+ .(- в<игр'(в<и фсоя7 — созфв<идз<пфв;п,)1 ( В 1<1 '/,<(Й,< + "а~< ' з.'< = ю -<)(~в< + <о вю + + ыаи) (а<и + " и„+ ~з„) + М„.„ (7.8) + <ез . ) (<ои + шева< + <езю) + М=<> <„з„— (Кд я1п у + Ф;, сов 7) сов д/Ь, цв„— — (г',< сов д з<п 7 + )<„я<п д)/Ь, ывг = (Р<<< з<п д << < сов д соя у)/Ь, = <з, (ып <р' я<и д + сов <р' соз д соз ф), аи< = <зз (ып <р' соя д сов у — соя <р' (ып ф ып у 3<< — ып д соя <р сов д)), (7.10) ы, = †< (ыи <р' соз д ып у — сов <р' (з!и ф соз у + н< + я(п д соя ф ыи 7)).
(7.9) Книез<атические соотношения между производными от коорди- гиг <р', Х, Ь и угламп Эйлера ф, д, 7 и проекциями скоростей У„.„ р„„у„пз<еют вид 1' = (1<< соя д сов ф + $'„, (ыи <р ып у — ыпд сояф сову) + + У„(ып ф соя у + ыи д соя ф ып у))/Ь, 1= — ()г,, соя д зш ф + )г„, (сов ф в1и у+ ып д ыпф сову) + + $'-< (соя ф соя 7 — ып д ып ф ып 7) яес <р'/Ь, (7.11) Ь = У,, ып д + Р'„, сов д соя у — )г„ сов д ып у. углы Эйлера ф, д, у являются решениязги уравнений < = «<и — (<о„, соз у — <о„ып у) 1я д, д = <ею в<и у + <о„сов у, <) = (<ою сов У вЂ” ю , з)п У) Яес д — <Я <Р' ( У,, Я(п ф сов д + + У„, (соя ф я<п у — ыи ф соя у ыи д) + + )<и (соя ф соя у + ып ф я(п 'д в<и у))//и йроевцаи Вги В„, В, ц„, <у„, <у/; главных векторов актив- 'ат сил и моментов, действующих на ЛА, имеют вид 1< = (Р соз <рп — с .
Яр)<„/2 — 6 ыи д) соя <р«/л< + 191 (7,13) вгпгуг+с я 2 — 6 сов 1ч Вю =- — (Р сов 7) в1П вЂ” сов гур с я ра/2 %,/и, + '1 Р а — Свг,б гйг+ с ) в1п гла/щ ч Р 2 — С соз 6 с В*~ =- (с„1Яр)ла/2 ( У) соз 1У,/лг 17 сов д вгп .11,.1 = щ 1с 1,11/о ~~л1 == пгнгУР~,~(/2 1Вррлб /2 Здесь грз — угол мегкду главно" ( 14) ной осью ЛА, Вы "., »1авнои осью инерции Ол ости ыраженпе для воздуш " нп л1 и строзтел.
л1 т рм 4- с/; + 1/л гт2 — 2(1л г/, р где и;, и , и (7 14) проекции векто а око заннои системы коорд С а скорости ветра ва есн ц ц Рд . коРость ветра за ает оордннат. ко н санс .'л лл, и,л на осн земной Р д тся проекцнюи праведливы соотношения системы коо рдвнат 0луа. Прз атал Цзя = и„.„СОВ 1)1 СОВ д + и )1 + изл вгп 4г — и, вгп $ сов б, ц, = — ц . (в1п 1(1 в1п у — сов $ в1п 6 сов 7) + + и СОВ 11 СОВ нл сов у + и,л (сов 1(1 вгп 7 + вгп 1З в1п б сов У' (7.15) и„= и,л (вгп 1Р сов У+ сов 1У зйп д вгп ) — б.' У вЂ” и„сов в1а У -г + и„, (сов 1р сов 7 — вгп 1(1 вгп д в1п 7),) Гп сь = — (рл1 — ил1)/($',1 — и,,), вгп (5 = — ()г„— и„)/)г„. (7.1й) В приведенных соотношениях (7.1) — (7.16) используются следующие обозначения: 1х — угол атаки; (1 — угол скольжензя; 7 — угол крена; 8 — угол наклона траектории; д — угол тангагка; го, ц — угловая и линейная скорости; с,.„сл1, с„— нанта фнциенты силы лобового сопротивления, подъемной и бзнлнай силы~ гп~1, гпл1, гп~1 — коэффициенты аэродинамического момента относительно соответствующих осей; 1, Ьл — характерные разве ры ЛА; Я вЂ” характерная площадь; т — масса ЛА; 4ь — се кундный расход топлива; 11 — момент инерции отяосзтллмв ОСН 1.
Совокупность уравнений (7.1) — (7 16) образуют замкнутую г"' стему, если определены законы изменения управляю1пкх нз'л'й ствнй, представляющих вектор тяги (Р, гуг) и Углы пзннйм аэродинамических органов б;. к еланей В соответствии с рассматриваемой двухуровневои кокпез1 построения систем беспрограммного терминального Упра и залезла 88пення (7.1) — (7.18) Разбиваются на две гр 1У8 88исызающик движение .1А на соответству 1 ве гРУппы соотношений ! твующпк уро»п»„к Построеыие верки»его УРовня системы основь новывается па испольравненпй (».1) — ('»Я). ПРи этом аа УпР управляющие воадейечесообразио припять проекции активн ивного ускорения и„, „а оси геоцентрпческой системы коорди .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
