Разоренов Г.Н., Бахрамов Э.А., Титов Ю.Ф. Системы управления летательными аппаратами (2003) (1246774), страница 52
Текст из файла (страница 52)
К числу этих методов относятся рассматрнваеые ниже методы наведения по требуемой скорости и требуемым .корсниям. В некоторых литературных источниках программы управления, ормируемые при текущем программировании лвижения, получили азвание свободных лрограхси управления, а сам принцип текущего рограммнрования — принципа наведения по свобод»ьиз траекториял. .аниые термины достаточно условны и их слелует принимать с пределенными оговорками. Действительно. по своему смыслу любая раграмма управления является, как зто отмечается далее в п. 3.1.2, правляюшей связью, стесняюшей свободу движения ЛЛ, причем сама га связь не свободна.
Тем не менее, термин "свободная" программа велен в технический лексикон как антитеза терминов 'жесткая" и 259 "пюкая" программа и его следует понимать в том си ьиле, что программа замкнутого управления обладает значительной свободой изменения в- зависимости от уровня действующих в полете возмущений. В отличйе от этого жесткая программа инвариантна к возмущениям, а гибкая программа, котя и изменяется в условиях реального полста, лефорхи!руст; ся только во временной области (подробнее см. и. 3.3.5). Аналогичное замечание относится и к выражению "наведение по свооодиым траекториям". Данный термин отражает то обстоятельство, что при наведении по замкнутым программам управления реальная траектория полета люжет весьма заметно отличаться от ноыинальноГ< (невозмушеиной) траектории, что, однако, не препятствует успешному решеникз задачи управления конечныч (терыинальиылю) состоянием объекта управления.
В отличие от этого при наведении по разомкнутым программам требуется. как правило, принятие дополнительных мер по удержанию возмушепшй траектории полети в окрестности номинальной траектории, что и находит отражение в выражении "навеление по жестким траекториям'. Сделаем еше несколько замечаний терминологического характера. Методы наведения Бр„реализующие прлишип прелварительного программирования движения (как с жесткими, так и с гибкими программами), получили в отечественной литерат)ре наименование функциональных методов наведения [!9], Это название отражает то обстоятельство, что при наведении по заранее заданным программам на бортовую систему наведения возглагается единственная задача— выработка функииоиальной разовой команды на отлелеиие ГЧ (или группы таких команд при управлении разведением боевых блоков РГЧ).
В свою очередь, методы наведения. реализующие принпип текущего программирования движения (например. метод требусьюй скорости), получили наименование шсрминазьных методов, т.е. решающих задачу управления конечным или терлшиальным состоянием ооъекта управления. Данная терминология также ие вполне адекватно от(ио«ае г с) шность решаемых задач управления.
Действительно, задача выработки функш!опальной разовой команды иа отделение ГЧ обусловлена не принятым л~етодом наведения, а особенностью БР как объекта управления, заключающейся в двухфазности ее полста. Эта задача решается в рамках любого метода наведения, различаясь лишь алгоритм и чески (см. формулы (3. ! )4),(3. ! 85),(3.33б)). С другой стороны, понятие "терминальныйй метод" принято связывать с задачей управле!шя конечным (терминальным) состоянием объекта управления независимо от того, какой приниип положен в основу программирования движения и по 260 каким программам осуществляется наведение — по разомкнутым или замкнутым (см. [3), [13)).
В связи с изложенным выскажем предложение по возможному уточнению терминологии, применяелюй при классификации методов наведения БР, В основу такой классификации целесообразно положить не принципы программирования движения и не вид применяемых программ управления (разомкнутые нли замкнутые), а изложенные в гл. 1.1 общие принципы управления движением, в частности, принципы управления начальным и конечным состоянием объекта управления. В соответствии с этим методы наведения БР можно разделить иа две группы.
К первой группе отнесем методы наведения, в которых цель управления определяется как формирование таких граничных условий движения БР, при которых обеспечивается выведение ГЧ на одну из попадающих траекторий (см. ниже ф-лы (3.41) - (3.44)). Методы наведения первой группы могут быть названы граничными методами наведения. В свою очередь, и~ерлшлпльными мелюдалшнаведеаа назовем такие методы, в которых цель управления определяется непосредственно в видетерминальных условий попадания ГЧ в точку цели.
В этом случае зависимости вида (3 4!) -(3 44) или их аппроксимации не используются. Введенный нами термин "граничный метод наведения" правильнее отражает содержание задачи управления, состоящей в достижении заданных граничных условий движения БР, и поэтому предпочтительнее термина "функциональный метод наведения". Учитывая, однако, что вновь введенный термин не является общепринятым, тогда как выражение "функциональный метод наведения" прочно вошло в технический лексикон, в последующем изложении (гл.
3.3 и 3.4) мы применяем оба названных термина и используем их как синонимы. Что касается выражения "терминальный метод наведения", то в изложенном выше понимании оно полностью согласуется со сложившейся терминологией. К группе терминальных методов наведения относятся рассматриваемые в гл.3.5 и 3.6 методы наведения по текущей и конечной требуемой скорости, а также изложенный в гл. 3.7 метод наведения ББ по требуемым ускорениям независимо от того, какие программы требуемых ускорений применяются- замкнутые или разомкнутые.
3.1.2. Виды и состав программ управления при наведении При анализе возможных видов и состава программ управления при наведении баллистических ЛА удобно интерпретировать программы управления как некоторые связи (назовем их управляющие связи), которым подчинены фазовые координаты ЛА и которые стесняют 261 свободу его движения. Такая интерпретация полностью соответствует известному в механике понятию геометрических и кинем атических связей и позволяет легко ответить на вопрос о максимальном числе взаимно. независимых программ управления, которые могут быть использоваиь< при управлении полетом ЛА. Действительна, если рассматривать ЛА как твердое тело переменной массы, то при известном законе расходования массы такое тело имеет шесть степеней свободы; три степени свободы вращательного н три степени свободы поступательного движения.
Таким образом. в общем случае движение ЛА может быть подчинено шести независимым улравляющии связям, т.е. л<аксимальное число взаилшо.неэависимых программ управления равно шести. Проанализируем состав н форму задания программ управления полетом БР на АУТ. С этой целью воспользуемся приведенными ниже уравнениями движения ракеты в проекциях на оси аосолютной стартовой системы координат.
р Я, Ä— соя а<созф< — ' - у„, (Зй) р, Я, — яшб + — '-у ш в< В данных уравнениях через Р обозначена сила тяги ДУ; Ю< и ф< — углы тангажа и рыскания; Л,. Й. Я, — проекции полной аэроди«ам«ческой силы и я„, я,, яе — проекций ускорения силы притяжения Зел<ли иа оси стартовой с<1стел<ь< координат. Поскольку нас сейчас интересует только стрултура уравнений (ЗЛ), нет необходимости выписывать явные выражения для зависимостей полной аэродинамической силы и ускорения силы притяжения Земли от иараме<ров движения. Отметим только, что величины Яя, Я „<<з зависят от высоты и относительной х' м скорости полета, углов тангажа и рыскания, а также углов атаки и <опыления.
Величины й„, лу яе зависят от координат и текущего земенль Предположим, что для некоторых условий стрельбы, определяемых зординатами точки пусла и координатамн цели, методами баллистики зссчитана требуемая траектория полета ракеты на АУГ, обеспечиваю;ая выведение ГЧ на траекторию попадания в цель. Найденный закон зижения центра масс ракеты может быть выражен в виде функций х((), у),з(~). Посколькуданныефункцииодназначноопределяютспомощью перации дифференцирования составляющие вектора скорости, а при овторном дифференцировании - составляющие вектора ускорения, то лкон движения может быть выражен также в виде функций Рх(1), 1'„(г), ;(е) или функций а,(е), аг(л), ае(!).
Рассмотрим возможные варианты задания программ управления, эторылш определяется найденный закон движения ракеты на АУТ. С аной стороны, программы управления могут быть заданы в виде ункций изменения во времени углов тангажа и рыскания, входящих зно в правые части уравнений (! .1) в качестве параметров управления определяющих направление вектора тяги ДУ. В качестве параметров правления могут использоваться также углы атаки и скольжения, оторыми в номинальных условиях движения углы тангажа и рыскания пределяются однозначно. С другой стороны, роль программ управления могут с успехом ыполнять приведенные выше функции, которыми требуемый закон вижения ракеты выражается в явной форме непосредственно через араметры движения.
Таким образом, имеем, по крайней мере, пять ариантов задания программных функцийи определяющих закон вижения ракеты иа АУТ: (3.2) В (Е) Ф~ (Е) > ф~(л) = ф1 (4), (3.3) к (с) аея(с) ° б (з) = р"я(г), (3.4) х(с) = хая(г), у(1) = уев(1), я(1) = я'г(с), (3,5) (3.6) а (л) Л'е я , а (я) = у ев (с), а, я = Гея(л). 263 Для номинальных условий полета все приведенные варианты программ задают адно и то же движение ракеты и в этом смысле они взаимно тождественны.
В условиях возмущенного движения взаимная тождественность программ (3.4), (3.5) и (3.6) сохраняется, однако они не тождественны программам (3.2) и (3.3), которые, в свою очередь, не тождественны друг другу. Рассматривая приведенные программы управления как управляющие связи, можно констатировать, что связи (3.2), наложенные на вращательные движения ракеты, влияют в силу уравнений движения (3.!) на параметры ее поступательного движения, однако не полностью стесняют свободу поступательного движения ВР.
Действительно, уравнения (3.1) показывают, что вследствие действия возмущений (таких, как отклонения от номинальных значений массы ракеты и ее аэродинамических характеристик, тяги ДУ, вариации параметров атмосферы, ветер) реальное ускорение ракеты будет отличаться от программного ускорения даже при условии точной реализации программных значений углов тангажа и рыскания. Это вызывает соответствующие отклонения скорости и координат ракеты от их номинальных программных значений.
Вследствие этого в реальных условиях движение ракеты будет происходить в так называемой трубке возмущенных траекторий, размеры которой определяются уровнем действующих возмущений. Поставим следующий вопрос: какая из сравниваемых совокупностей функций (3.2) — (3.6) более целесообразна для практической реализации в СУ ВР в качестве программ управления? Если рассматривать данный вопрос только в рамках задачи наведения, то предпочтение следовало бы отдать функциям (3.6), так как в случае их точной отработки с помощью системы стабилизации будет обеспечен полет ракеты по программной траектории при действии любых возможных возмущений (исключая возмущения начальных условий движения), Однако если обратиться к проблеме стабилизации движения, то можно заключить, что даже при точной отработке программных функций (3.6) устойчивый полет ракеты не гарантируется.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
