Пупков К.А. Элементы теории систем управления летательными аппаратами (2015) (1246990)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Московский государственный технический университетимени Н.Э. БауманаК.А. Пупков, Г.А. ШахназаровЭлементы теории систем управлениялетательными аппаратамиУчебное пособиеУДК 681.5:683.3(075.8)ББК 22.17+22.18П88Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ruпо адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/200/book1310.htmlФакультет «Информатика и системы управления»Кафедра «Системы автоматического управления»Рекомендовано Редакционно-издательским советомМГТУ им.

Н.Э. Баумана в качестве учебного пособияРецензенты:канд. техн. наук, доцент Д.А. Андриковканд. техн. наук, доцент А.А. ВнуковП88Пупков, К. А.Элементы теории систем управления летательными аппаратами : учебное пособие / К. А.

Пупков, Г. А. Шахназаров. —Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015. — 77,[3] с. : ил.ISBN 978-5-7038-4271-3Изложены элементы теории систем управления летательнымиаппаратами различного класса, общие принципы построения этихсистем. Проведен анализ динамических особенностей автоматауправления нормальными перегрузками, построены математические модели контура самонаведения, проведены исследования процессов самонаведения методами математического имитационногомоделирования, даны оценки точности систем самонаведения.

Рассмотрена задача автоматического управления относительным движением космических аппаратов (КА) на этапе причаливания. Приведены кинематика относительного движения КА и обобщеннаяфункциональная блок-схема системы управления причаливанием.Дана математическая модель ракеты как объекта управления и результаты исследования процессов в каналах управления продольным движением и движением в боковой плоскости ракеты.Данное пособие будет полезно студентам вузов, обучающимся по направлению «Системы управления движением и навигация» и по специальности «Системы управления летательными аппаратами», а также разработчикам систем управления.УДК 681.5:683.3(075.8)ББК 22.17+22.18ISBN 978-5-7038-4271-3 МГТУ им. Н.Э.

Баумана, 2015 Оформление. ИздательствоМГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015ПредисловиеСистема управления является наиболее сложной и наукоемкой частью управляемых ракетных систем и космических летательных аппаратов, которая обеспечивает требуемую точностьрешения задачи попадания в цель или сближения космическихаппаратов на орбите. Существуют различные методы наведенияперехватчика на цель: автономное наведение, когда управлениеведется с помощью какой-либо программы; телеуправление, когда управляющее воздействие формируется на основе знания координат как цели, так и перехватчика, получаемых с помощьюизмерительных устройств различного типа и обрабатываемыхвычислительной машиной; и, наконец, самонаведение, когда наборту перехватчика находится измерительное устройство, определяющее параметры относительного движения цели и перехватчика, на основе которых формируется управляющее воздействиена перехватчик.

Наиболее точным методом наведения являетсясамонаведение, поскольку для других методов с увеличениемдальности полета ухудшается точность наведения.В данной работе основное внимание уделяется задаче самонаведения. Естественно, здесь рассматриваются лишь элементытеории управления. В качестве реальных задач разбираются системы управления ракет класса «воздух — воздух», «воздух —земля», а также процессы сближения и причаливания космических аппаратов на орбите [1–4]. В последней главе описываютсясистемы управления движением ракеты-носителя, в которых используется автономное (программное) управление. Точностьнаведения таких ракет достигается благодаря высокой точностиинструментальных средств, входящих в состав системы управления.3Глава 1СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯДВИЖЕНИЕМ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ1.1.

Общие принципы построения систем самонаведенияПод самонаведением следует понимать процесс автоматического управления относительным положением двух объектов, одиниз которых представляет собой цель, а другой — перехватчик.Управление относительным положением в процессе самонаведения осуществляется перехватчиком с помощью специальной системы автоматического управления (САУ), называемой системойсамонаведения. Термин «самонаведение» используют для того,чтобы подчеркнуть, что процесс наведения реализуется, с однойстороны, в автоматическом режиме, а с другой стороны — на основании измерительной информации, получаемой исключительнос использованием автономных бортовых информационноизмерительных средств.

Как правило, система самонаведениядолжна обеспечить такие конечные условия наведения, при которых либо цель разрушается, либо создаются условия, когда вероятность ее разрушения максимальна. Система самонаведениядолжна обеспечить в конце процесса наведения минимальное относительное расстояние между положениями цели и перехватчика, которая характеризуется конечным промахом. Цель можетпредставлять собой как неподвижный, стационарный, так и подвижный, высокоманевренный объект. Таким образом, системасамонаведения должна обеспечить высокую точность наведенияна перехватчик, который представляет собой, как правило, летательный аппарат (ЛА) аэродинамического типа.Организация автоматического управления пространственнымотносительным движением ЛА с помощью аэродинамическихсил представляет собой комплексную научно-техническую и инженерную проблему, решение которой обусловлено сложностьюне только математических моделей относительного движения впространстве двух объектов, но и математического описания самого ЛА-перехватчика как объекта управления аэродинамическо4го типа.

В этой связи при проектировании систем самонаведенияшироко используют методы цифрового имитационного моделирования.Чтобы выяснить, каким образом организуется управлениепроцессом самонаведения, рассмотрим общие принципы построения САУ, обеспечивающих автоматическое наведение перехватчика на цель, т. е. систем самонаведения.В процессе самонаведения управление направлением вектораскорости перехватчика должно быть реализовано таким образом,чтобы выполнялись необходимые для достижения цели управления конечные условия [1]. Изменение направления вектора скорости перехватчика возможно только путем создания соответствующих управляющих ускорений, нормальных к направлениювектора его скорости. Для обеспечения высоких маневренныхсвойств перехватчика в процессе самонаведения должны бытьсозданы достаточно большие развиваемые контролируемыеуправляющие нормальные ускорения, или управляющие нормальные перегрузки.Требуемые значения управляющих нормальных перегрузокформируются контуром управления движением центра масс перехватчика по результатам измерения текущих значений параметров относительного движения перехватчика и цели.

Поскольку перехватчик представляет собой объект аэродинамическоготипа, для создания и управления нормальными перегрузкаминеобходимо использовать управляющие аэродинамические силыи моменты. Таким образом, отработка требуемых значений нормальных перегрузок осуществляется другим контуром — контуром управления движением перехватчика вокруг центра масс.При изменении углового положения перехватчика нарушаетсяего ориентация относительно набегающего воздушного потока,что приводит к возникновению требуемых нормальных управляющих аэродинамических сил, моментов и, следовательно, управляющих ускорений. Контур управления движением перехватчикавокруг центра масс, обеспечивающий воздействие на перехватчик требуемых нормальных перегрузок, назовем автоматомуправления перегрузками.Обобщенная функциональная блок-схема системы самонаведения представлена на рис.

1.1. Здесь nY , nZ — расчетные компоненты вектора n требуемых нормальных перегрузок; Y ,  Z — по5грешности между требуемым и фактическим значениями; ,  —углы визирования цели (азимута и возвышения соответственно);л.в Y , л.в Z — составляющие вектора угловой скорости линиивизирования.Рис.

1.1. Функциональная блок-схема системысамонаведенияСистема самонаведения имеет иерархическую двухуровневуюорганизацию. Верхний уровень управления обеспечивает решение основной задачи самонаведения — управление относительным положением перехватчика и цели, нижний — создание необходимых для этого управляющих ускорений. Два уровня системы различаются используемым составом измерений, а такжеалгоритмами обработки измерительной информации и управления, но с позиции организации процессов управления они динамически полностью взаимосвязаны.Рассмотрим функциональную организацию высшего иерархического уровня этой системы — контура самонаведения (рис.

1.2).Рис. 1.2. Функциональнаяструктура контура самонаведения (Rц, Vц — радиус-вектор и вектор абсолютной скорости цели соответственно)6Как было отмечено выше, этот уровень обеспечивает решениеосновной задачи самонаведения — управление относительнымположением перехватчика и цели. Эта часть системы должнаформировать требуемые значения нормальных составляющихуправляющих ускорений на основе результатов обработки текущих измерений параметров относительного движения.

Составизмерений, а также алгоритмы их обработки зависят от реализуемого метода наведения перехватчика на цель.Используемый метод наведения определяет информационнуюи алгоритмическую структуру системы управления, позволяющиереализовать конечную цель задачи самонаведения.В качестве примера можно привести некоторые основные методы самонаведения, которые различаются используемым дляих реализации составом измерений, алгоритмами управления иструктурой системы управления.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов книги