Пупков К.А. Элементы теории систем управления летательными аппаратами (2015) (1246990), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

Каждый из этих методов имеетсвои особенности: степень сложности реализации; состав необходимых измерительных средств; характеристики достижимогоконечного промаха, определяющего точность работы системысамонаведения; особенности цели как объекта самонаведения(в частности, способность изменять свое положение в пространстве, характеристики маневренности) и т.

д.Приведем аналитические соотношения, лежащие в основе некоторых основных методов самонаведения:метод преследования (погони): n*   K  n*   Y    Y  ; nZ*   K Z  метод пропорциональной навигации: n*   KY л.в Z n*   Y   ;* nZ   K Z л.вY метод прицеливания в упрежденную точку: nY*   K1Y   K 2Y л.в Z n  .* nZ   K1Z   K 2 Z л.вY *Здесь KY , K Z — коэффициенты усиления.7Как следует из приведенных соотношений, для реализацииэтих методов используются следующие параметры относительнодвижения: углы  (азимутальный) и  (места, возвышения) визирования цели, а также составляющие вектора угловой скоростиω л.в линии визирования.В результате обработки результатов измерений в вычислителеконтура самонаведения формируется вектор требуемых для реализации цели самонаведения значений управляющих нормальныхTперегрузок n*   nY* nZ*  .

Компоненты этого вектора в качествеуставок поступают на нижний уровень системы управления —в автомат управления перегрузками.Измерение перечисленных выше параметров относительногодвижения обеспечивается в системах самонаведения специальнойинформационно-измерительной подсистемой — головкой самонаведения (ГСН).Головки самонаведения имеют сложную внутреннюю функциональную структуру, которая зависит от физических принципов их функционирования, а также от характеристик и возможностей. Существуют различные типы ГСН: тепловые, или инфракрасные; радиолокационные; телевизионные и др.Принцип функционирования тепловых, или инфракрасных,ГСН основан на восприятии чувствительными элементами измерителя электромагнитных излучений, спектр которых лежит в инфракрасной частотной области.

Источниками излучений в этомспектральном диапазоне являются работающие двигательныеустановки различных классов ЛА, двигательные установки наземных транспортных средств и др.Принцип функционирования радиолокационных ГСН основанна восприятии чувствительными элементами измерителя электромагнитных излучений, спектр которых соответствует частотному спектру радиолокационных сигналов. Источниками излучений в этом случае являются работающие радиолокационныестанции обнаружения и сопровождения целей, системы теленаведения различного рода движущихся управляемых объектов и др.Такие ГСН используют, в частности, в измерительных подсистемах некоторых ЛА — так называемых антирадарах, а также других активных средств уничтожения источников радиоизлучения.Принцип функционирования телевизионных ГСН основанна восприятии чувствительными элементами измерителя электро8магнитных колебаний, спектр которыхлежит в диапазоне видимых изображений.

Источниками таких изображениймогут являться любые объекты (какназемные, так и находящиеся в атмосфере), обладающие достаточным длявосприятия чувствительными элементами измерителя уровнем интенсивности излучения (рис. 1.3).ГСН может представлять собойсложное устройство, включающее раз- Рис. 1.3.

Принцип работыличного рода чувствительные, усили- телевизионной ГСН:тельные, информационно-преобразу- 1 — изображение цели; 2 —ющие, а также цифровые вычисли- ПЗУ-матрица; 3 — проекциятельные информационно-обрабатыва- линии визированияющие устройства.Назначение вычислителя контура самонаведения — формирование требуемых в соответствии с реализуемым методом самонаведения значений управляющих перегрузок, которые поступают на автомат управления перегрузками в качестве уставок.В ряде случаев вычислитель контура самонаведения может выполнять дополнительную обработку измерительной информации.Рассмотрим теперь подсистему нижнего уровня — автоматуправления нормальными перегрузками (см. рис.

1.1), функциональная блок-схема которого представлена на рис. 1.4.Рис. 1.4. Функциональная блок-схема автомата управления перегрузкамиНа задающие входы автомата управления перегрузками поступают требуемые для реализации метода самонаведения значения nY* и n Z* , где nY* определяет изменение траектории перехват9чика в вертикальной плоскости, а n*Z — в горизонтальной. С помощью измерителей — датчиков нормальных перегрузок или акселерометров — оцениваются фактические значения nY и nZдействующих на перехватчик перегрузок.В бортовом вычислителе перехватчика требуемые и фактические значения нормальных перегрузок сравниваются и формируются сигналы управления, при которых погрешности между требуемым и фактическим значениями перегрузки стремятся к нулю.Эти командные сигналы проходят через усилительнопреобразующие каскады и поступают на рулевые приводы соответствующих каналов управления перехватчика.

Рулевые приводыизменяют угловое положение управляющих аэродинамическихповерхностей перехватчика относительно набегающего воздушного потока. При этом возникают соответствующие необходимыенормальные ускорения по каждому из каналов управления.Таким образом реализуетсяобщий принцип управления сотрицательной обратной связью. Одна из возможных схемреализации управляющих аэродинамических органов управления перехватчика представлена на рис. 1.5.Рис. 1.5. Управляющие аэродинаНеобходимо отметить, одмические поверхностинако, что в зависимости от характеристик всего тракта управления динамические свойства контура управления нормальными перегрузками могут оказатьсянеудовлетворительными. Тогда для обеспечения желаемой динамики всего основного замкнутого контура управления могут использоваться корректирующие фильтры, а также дополнительныеизмерители, информационные сигналы с которых позволяютулучшить динамические характеристики автомата управленияперегрузками.На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том,что функциональный состав систем самонаведения зависит нетолько от базовых принципов их построения, но и от динамических свойств контуров управления.

Поэтому проведем исследование и выявим ряд основных динамических особенностей контура управления нормальными перегрузками.101.2. Исследование динамических особенностей автоматауправления нормальными перегрузкамиСформируем математическую модель контура управления нормальными перегрузками перехватчика в вертикальной плоскости.Уравнения продольного движения ЛА в вариациях имеют вид  n   n    n   n V   n   n   n V ;ZV hX    z   zV VX   z h  z   zV VX ;Vn y  (   )  KV (   ),gVXгде  h — угол поворота руля по высоте; KV  V/ g .Этой системе линеаризованных дифференциальных уравнений соответствуют следующие передаточные функции каналауправления продольным движением перехватчика как объектауправления по  и nY :K п  (п s  1)W ( s ) WnYTп2 s 2  2пTп s  1( s)  ;K п n (2п n s  1)Tп2 s 2  2пTп s  1.Допуская, что угол атаки  для рассматриваемого класса ЛАизменяется несущественно, математическую модель перехватчика можно принять в видеnW y ( s )  W ( s ) KV K п (п s  1)Tп2 s 2 2пTп s  1KV ,где K п — коэффициент передачи по nY ; п , Tп — постоянныевремени;  — коэффициент демпфирования.Структурная блок-схема контура управления вертикальнойсоставляющей нормальной перегрузки для этого случая изображена на рис.

1.6.На рис. 1.7 показан примерный вид логарифмических амплитудно-фазовых частотных характеристик (ЛАФЧХ) разомкнутого11контура управления нормальными перегрузками без динамической коррекции и после ее применения.Как видно на рис. 1.7, а, контур управления нормальными перегрузками без динамической коррекции неработоспособенвследствие динамической неустойчивости. Обеспечить динамическую устойчивость можно, применив смешанную коррекцию,реализуемую фильтром и обратной связью с использованиемсигналов с датчиков угловой скорости (рис.

1.7, б).JРис. 1.6. Структурная блок-схема контура управления вертикальнойсоставляющей нормальной перегрузки nY :KДП, Kр.п, KДУС — коэффициенты усиления датчика перегрузки, рулевогопривода и датчика угловой скорости соответственно; τф, Тф — постоянныевремени фильтра; Тр.п — постоянная времени рулевого приводаРис. 1.7. ЛАФЧХ разомкнутого контура управления нормальными перегрузками без (а) и после (б) динамической коррекцииНеобходимо отметить, что значение угловой скорости  изменения угла тангажа пропорционально значению nY измеряемой нормальной перегрузки.

Это означает, что для динамическойкоррекции необходим сигнал только с измерителей нормальной12перегрузки nY (необходимость в использовании сигналов с датчиков угловой скорости отпадает).Структурная блок-схема контура управления нормальнымиперегрузками с динамической коррекцией, не использующей информационные сигналы с датчиков угловой скорости, представлена на рис. 1.8.Рис. 1.8. Структурная блок-схема контура управления вертикальнойсоставляющей нормальной перегрузки с динамической коррекцией:Kо.с, То.с — коэффициент усиления и постоянная времени обратной связисоответственноПрименение динамической коррекции позволяет не толькообеспечить динамическую устойчивость замкнутого контурауправления, но и придать ему желаемые динамические свойства(рис.

1.9).Рис. 1.9. Переходные процессы контура управления нормальнымиперегрузками при КДУС = 0 (а) и 0,12 (б)Результаты моделирования показали, что выбор в процессе динамического проектирования контура управления перегрузками иглубины обратной связи по угловой скорости  п перехватчикаможет существенно влиять на динамику замкнутого контура.В частности, согласно рис. 1.9, можно заключить, что корректиро13вание параметров фильтра и обратной связи позволяет получитьконтур управления с коэффициентом перерегулирования  = 0 ивременем переходного процесса tп.п  0,8 с.

Характеристики

Список файлов книги