Разоренов Г.Н., Бахрамов Э.А., Титов Ю.Ф. Системы управления летательными аппаратами (2003) (1246774), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Все подобные едучам сопровождаются в тексте книги соответствующим комментарием, а вновь вводимые апредедеция и фармудировки сиециадьно огаварившотся. Киига написана !О.Ф. уивювьлч (гл. 2,3, 2.4), Э..4. Бдтраиовьли (пп. 4 3.!,4.32) и Г Н. Разор«новьли (остадьиой текст, общее редактирование). В пп.
3.6.2, 4.2.4, 4.3.4 использованы л~атериады, предоставленные В,Н. Бородая«лчльл а в п.3.4.4 - материалы, предоставленные А.В. Зпйчевьли и Г,И. Ков«ьзьатчовл СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ АУТ ББ БННС БО БР БРК БС БЦВИ ГСП ГЧ ДУ ДПП ДУС ЖРД ИНС КИП КСП ПРО ЛЦ НИС НС НЗ НЦВК ОУ ПЗ ПРО ПУТ РГЧ РДТТ РКС СБУ СН СР ССД СУ СУД СУС СУОС УББ ЭБО - активный участок траекторщи — боевой блок, - беспиатформенная инерциальная навигационная система, — боевое оснащение, — баллистическая ракета, — боевой ракетный комплекс, — боковая стабилизация, - бортовая цифровая вычислительная машина, — гиростабилизированная платформа, — головная часть, — двигательная установка - датчик первичной информации, — датчик угловой скорости, - жидкостной ракстн ый двигатель, — ииерииалышя навигационная система, - командно измерительные приборы, - комплекс средств преодоления ПРО, — ложная цель, — навигационно.измерительная система, — нормальная стабилмзащш, - навигационная задача, — наземный цифровой вычислительный комплекс, — объелтуправления, — полетное задание, — противоракетная оборона, - пассивный участок траектории, — разцеляьэщаяся головная часть, — ракетный двигатель на твердом топливе, - регулятор кажушей ся скорости, — система боевого управления, - система наведения, - ступень разведения, - система стабилизации движения, — система управления, - система управления движением, - система угловой стабилизации, - система успокоения, ориентации и с габилизации, - управляемый боевой блок, - элемент (элементы) боевого оснащения ракеты.
.Р(ЗЛИМ ОБШИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ РАКЕТ И ИХ ГОЛОВНЫХ ЧАСТЕЙ гллвл и ОБШНЕ ПРПНП11ПЬ( УПРАВЛЕНИЯ ЛВИЖЕНИЕМ МАТЕ('ИАЛЬНЫЯ ОБЪЕКТОВ И ПОСТРОЕНИЯ СИСГЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛЕТОМ ЛА 1.1.1. Нсхолиые понятия теории управления К числу основных оошеупотребительных понятий теории управления.
играющих определяющую роль в формировании ее научного языка, относятся следующие понятия: ° обьект управления: математц ческая модель объекта управления; ° состояшю объекта управления; ° пель управления; ° управляющие возлействия (коротко — управления); возмущающие воздействия (коротко - возмущения); ° информация; ° устойчивость; ' управляемость; наблюдаемость: качество управления, показатели качества процессов и систем управления. Данные понятия подробно описаны в литературе по теории управления. Тем не менее мы считаем цетесообразиым дать краткий обзор этих понятий.
чтобы подчеркнуть их роль и место в той теории, основы которой рассматриваются в настоящей книге. Приводимые ниже Формулировки не претендуют на роль стропи определений и раскрывают солерзниис перечисленных понятий на описательном уровне. Назначение этих формулировок состоит в том, чтобы угочнить смысл, который будет вкладываться в расслштриваемыс понятия в последующем изтожении, отразить сушествукнцие между ними связи и аналогии, а также ввести и уточнить сопутствующую терминопогию. Объект управления.
Понятия "объект управления", "управляющее воздействие" на объект управления и "цель управления" взанлюсвязаны и не могут быть определены независимо друг от друга. Это обстоя- тельство находит огра<кение в определении объекта управления как тггкого гногперипгьного о<гьекиш. «онгарый ггодвергпегггся воздеггсгггвггго, направяенноеву ни достижение ггекоторой цели. Лкг целенаправленного воздействия на объеь-г управления называется управлением, а если это воздействие является длящимся во времени, то- проиессом управления. По признаку наличия или отсутствия управления все л<атериальные объекты могут быть подразделены на лва класса - управляемые и неуправляемые объекты.
Далее термины "объект управления" и "управляемый объект" используются как синонимы. Наряду с управляемыми и неуправляемыьш объектами расслатрива- ются тал".ке управляемые и неуправляемые процессы, при этол< под процессом понимается изменение состояния объекта во времени. Отметим. что все управляемые объекты подразделяются на обьекты искусственного проис«ох<пения(технические) и на объекты естественного происхогкдения (биологические). К последним приналлегкат все виды <пилотных, а также человек, Ыатеэ<атичес<п<я модель объекта управления.
Понятие математической модели чрезвычайно общо и выходит далеко за рамки теории управле' ння, Данное понятие означает, что некоторому материальному обьекту, обладающел<у определеннылш физическими свойствами, ставится в соответствие его формализованный образ в виде математического объекта, поддающегося описанию в рамках той или иной формально- математической теории (теориг< ь<ногкеств, теории графов, теории дифференциальных уравнений, теории игр и тщ.). Выбор математической «одел<< диктуется задачами проводимых исследований и, как правило, неолнозначен. При этом ь математической модели часто предъявляют противоречивые требования адекватности, точности, простоты, наглядности и др. Поэтому окончательный выбор модели есть обычно результат кол<проьи<сса и во многом зависит от опыта и искусства исследователя. Втеории управления подвитяными обьектами наибольшее практичес- кое применение нашли модели в виде систем дифференциальных уравнений, разрабатываемые в рамках теоретической и прикладной механики и имеющие смысл уравнений даик«ения.
Обыкновенными лифференщ<альными уравнениями описываются многие физические и электрические процессы, поэтому модели этого типа являются основными в теории автоматического управления. Наряду с этим широкое применение имеют модели в виде дифференциальных уравнений в частных производных. Разработка математической модели обьекта управления начинается сего схематизации. состоящей в толь что реальному физическому объекту (или классу таких объектов) ставится в соответствие его идеализирова~~.
иый образ, наделеииьи1 более простыми геометрическими и физическими свойствами и поддающийся описанию в раьшах соответствутошего класса математических моделей. При зтом конкретизируется и формализуется понятие состояния объекта управления. осуществляется выбор подхолящей совокупности независимых пароме~ров, играющих роль параметров состояния.
Олновременно со схематизацией объекта управления осуществляется схелштизация внешней среды, являющейся источником силового или иного возлействня на объект управления. При этом соответствующие воздействия формализуются врамках разрабатываемой математической молели. Аншюгичная процедура схематизалии и формализашш осуществляется по отношению к управляющим и возмушаюшим воздействиям. Состояние объелта управления. Понятие состояния относится как к управляемым, так и к неуправляемым объектам и процессвль В зависимости от вида и свойств рассматриваемых объектов это понятие можег иметь ьак качественное содержание (например, агрегатное состояние вещества), так и количественное выражение.
В последнем случае состояние опрелеляется совокупностью независимых величин, называемых параметрами состояния. которые могут принимать те или иные числовые значения. Число этих величин должно быть достаточным для того, чтобы однозначно и исчерпывающим образом описать изучаемый обьект. Для иллюсграшш понятия состояния приведем слелуюший пример. Рассмотрим процесс вращательно-поступательного движения летательного аппарата как твердого тела. Как известна из механики, в общем случае твердое тело имеет шесть степеней своболы (три степени свободы вращательного и три степени свободы поступательного движения), а само движение описывается системой обыкновснпыт дифференщильных уравнений 12-го порядка, гле в качестве переменных (зависимых от времени, ио независимых друг от друга) используются координаты центра масс тела, компонейты его вектора скорости, параметры ориентации (например.
углы Эйлера) и компоненты вектора угловой скорости, При известных силах и моментах. приложенных к телу.ланная система дифференциальных уравнений замкнута, причем знания значений указанных 12 величин в некоторый момент времени достаточно лля полного описания послелуюшего движения. Таким образом, данные величины могут рассматриваться в качестве параметров состояния летательного аппарата в процессе его движения. При изусеиии другсса процессов и явлений (теплавых, злектрссческлсх.
химических) в зссвссссслсостсс от свойств этих процессов и сушнастсс изучаемых свлсиий в качестве параметров состояния лсогуг Расслсатри ваться давление,температура, напряжение и сила электрического така и другие необходимые ьечичины. Систему обыкновенных дифференциальных урависссссй, моделируюших изучаемый процесс, принято записывать в так называемой нормальной форме Коши, при этом в обшем случае она имеет следуюший стандартный вид: лс = т;(т, х,, .„х„), хз = гт(т, х„..., х„). (!.!) «„=у„(с, х,, ..., х„). где время с является независимой переменной, величины хм - хсс зависимые от времсисс л ременные, величины х„....
х„- первые прассзволиьссеотсаотвегствссюшихперелсениьсхповрелсснсс. Вэтом случае величины хт, ..., х„и являются параметралссс состояния того ооъекта, поведение ксэтарога опсюывается системой уравнений (!.!). Объект, состояние котарага можно описать конечным числом параметров, называется коиечиомериым. Наряду с этим сушсствуют процессы и объекты, состояние которых не мажет быть описано конечным набором числовых величин и ко~орые ио этой причине принято назсывать бескссне1снолсериьслссс. Поведение бесканечномериых объектов описывается, тсак правило, дифференциальными уравнениями в частных прюизволных. Примерами подобных процессов могут служить колебания уисругих тел (стержней, мембран,элементов конструкции ЛЛ) > колебания св ободных поверхностей жидкостей (иаприиер, компонентов топлива в банях ракет и стругссх 1А), процессы теплапередачсс.диффузии и т.п. В этссх: случаях сайояиссе ссроцесса илсс Ооъек опсссывается с помошью ф)уикши! состояния.
В приведенных вьсше прилсерах ими являются фусикшси, которые определяют форму тел в процессе упругих колебаний, ф арлсу свободнойс поверхности жидкостей. форму изатерлшческай поверсхиости в процессах теплопередачи и т.д. С понятие.лс состояния объекта управления тесно связано более обшее понятие пра,страиства состояний, которое является математическим обобщением общензвеспюго представления о трехмерном физическом пространстве и распространяет понятие координаты точки в трехмерном пространстве на более общее понятие фазовой координаты. Для конечномерных объектов, поведение которых описывается дифференциальными уравнениями вила ()й), пространство состояний мыслится как и-мерное координатное пространство, где все величины х,..., х„ полностью равноправны независимо от их физического смысла й физической размерности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
