Разоренов Г.Н., Бахрамов Э.А., Титов Ю.Ф. Системы управления летательными аппаратами (2003) (1246774), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Рис. ИЗ. Блок.охочи Сау о кони) рон иониикинин Системы автоматического управления с обратной связью получили преимущественное развитие и применение в тех областях техники, где стоят задачи управления сложными динамическими объектами, функционирующими в условиях значительных возмущающих воздействий. Такими объектами в первую очередь являются летательные аппараты, морские суда и другие подвижные объекты. Наряду с этим и в огромном большинстве относительно простых СЛУ использование обратных связей является необходимым условием обеспечения требуемого качества функционирования систем управления по таким показателям, как точность, запасы устойчивости, длительность переходных процессов, величина перерегулирования и др. Лнализ накопленного к настоящему времени опыта создания разнообразных систем управления позволяет утверждать, что идея обратной связи играет фундаментальную роль в теории и практике управления.
Тем самьш, принцип обратной связи слелует рассматривать в качестве основополагающей концепции построения и функционирования управляемых систем как в технике, так и в живой природе. В соответствии с этой концепцией управляющие воздействия на объект управления вырабатываются с учетом его состояния, обусловленного совместным влиянием возмущающих и предшествующих управляющих воздействий. Коротко суть принципа обратной связи мажет быть, следуя Р. Беллману, сформулирована следующим образом; управление есть фтнкция состояния. Характеризуя значение принципа обратной связи для теории и практики управления, Р. Калман называет его "великим открытием, составившим основу всей автоматики" (]15], с.
53). Ках видно из содержания принципа обратной связи, его практическая реализация предусматривает использование информации о состоянии объехта управления, которая может быть получена путем наблюдений и измерений. В системах управления подвижными объектами лля получения такой информации служат бортовые, наземные или комбинированные навигационно-измерительные системы 1НИС). Уровень совершенства соответствующей измерительной системы, объем и качество получаемой измерительной информации являются ва;кнейшими факторами, определяющими качество функциокированкя систем управления с обратной связью. 1.1.4. Принципы целенаправленного воздействия на состояние объекта при управлении его движением рассмотрим конкретный класс подвижных объектов.
обьелиненных общим термином летательный аппарат, понимая под летательным аппаратом любое техническое устройство, предназначенное лля совершения полета, т.е. движения над поверхностью Земли в воздушной среде или за пределами земной атмосферы. Полраэлслснне всего множества летательных аппаратов на различные виды по ряду классификационных признаков представлено в табл. 1.1. Из этой таблиць> видно, что существует большое разнообра. зие технических устройств, которые в соответствии с даниьм> выше определением могут быть отнесены к классу летательных аппаратов. Эти технические устройства могут существенно отличаться друг от друга своим функциональным прсдназначениек>, конструктивным обликом, способами создания силового воздействия, необходимого для обеспечения полета, наличием или отсутствием двигательной установки.
типом самой двигательной установки и т.д. Однако независимо от вила и особенностей ЛА полет его всегда подчинен определенной цели, коротко говоря. целенаправлен. В теории полета принято различать два основных способа обеспечения целенаправленности полета. Эти способы вытекают из известного положения механикн, согласно которомудвижениелю бого материального тела определяется начальными условнямн и силами, дсйствуюшими на тело в процессе движения. В соответствии с этим первый способ обеспечения целенаправленности полета состоит в предашш телу необходимых начальных условий, прн этом в процессе последующего движения действующие на тело силы изменяются естественным образоль До появления баллистических ракет в наиболее вь>ражсннол> виде данный способ был реализован в ствольной артиллерии, где желаемая траектория полста артиллерийского снаряда при стрельбе по заданной цели обеспечивалась выставкой ствола орудия в требуемое положение по азимуту и углу возвышения, а также сообщением снаряду требуемой начальной скорости, определяемой массой порохового заряда.
Перечисленные величины, а также координаты орудия образуют в данном случае совокупность начальных параметров состояния артиллерийского снаряда как объекта управления. которыми определяется траектория его последующего полета. Сам полет реализуется в данном случае по принципу бросания и получил в теории полета название баллистического. С позиций теории управления можно сказать, что целенаправленность баллистического полета обеспечивается управлениел> начальным состоянием объекта управления.
Второйспособ обеспечения целенаправленности полетасостоит втом, что в процессе движения часть сил, действуюших на ЛА (такие силы называют управляющими), изменяются требуемым образом, что приводит к гкелаемому изменению траектории полета. Полет этого типа вотличиеотбаллистического называютуправляемым и егоиеленаправ- пенность обеспсщ<веется управлениел< теку<цим состоянием объекта управления. К числу летательных аппаратов.
в процессе управления которыми реализуются оба способа обеспечения целенаправленности полета, относится бащистическая ракета. отличительной особенностью которой является то известное обстоятельство, что полет сс включает две фазы- фазу полста с работающей двигательной установкой (управляемый полет) и фазу полета с выкл<оченной двигательной установкой (балл <стичсский полет). Полет управляемой головной части баллистической ракеты вкяю <аст три фазы — фазу управляемого полета в составе ракеты-носителя, фазу свободного баллистического полета иа атмосферном участке траектории после отделения от ракеты-носителя и фазу управляемого полста на участке снижения в атмосфере при подлете к цели.
Здесь, как видим, целенаправленность полста управляемой ГЧ обеспечивается сначала по способу управления се начальным состоянием иа момент отделения от ракеты-носителя, а на закпючиттщьном этапе полста — по способу управления се текущим состоянием. Анализ рассмотренных способов реализации целенаправленного полста с точки зрения механики показывает, что оии поддаются обобщению до уровня достаточно общ«х принципов управления движением. которые назовем принципом управления начальным состоянием объекта управления и принципом управления текущим состоянием объекта управления. К названным принципам управления двнжсннеь< целесообразно дооав«ть еще один принцип, который назовем принципом управления конечным (терминальным) состоянием объекта управления, Данный принцип управления реализуется на практике в тех случаях.
когда конечная цель управления состоит в обеспечевш некоторых требуемых значений параметров состояния объекта управления в конечный (терминальный) момент времени, определяел<ы« как момент достижения поставленной пели управления. При этом цель управления может быть достигнута при различных начальных и проз<ежуточиых состояниях объекта управления, Например, самолет должен прибить в аэропорт назначения, головная часть баллистической ракеты должна попасть в заданную точку цели, космический аппарат должен быть выведен на орбиту с эаланнымн параметрами. На первый взгляд может показаться, что применительно к лсгатсльць<л< аппаратам принцип управгения конечным состоянием ничел< существенным не отличается от первых двух приниипов и свод<пся к одному из них, поскольку достижение конечной цели управления обеспечивается либо реализацией соответствующих начальных условий объекта управления (если он принадлежит к классу баллистических объектов), либо путем управления его текущим состоянием.
Подобньи! вывод будет справедлив, если задачу достижения конечной цели управления рассматривать в качестве елинственной функции системы управления. Однако следует принять во внимание, что летательный аппарат представляет собой сложный динамический объект, на систему управления которого возлагается ряд функций, направленных на достижение частных целей управления. Важнейшей из этих функций является обеспечение устойчивого полета ЛА в условиях действия возмущений, что следует рассматривать а качестве самостоятельной цели управления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
