Пупков К.А. Элементы теории систем управления летательными аппаратами (2015) (1246990), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

Исследование процессов самонаведенияметодами имитационного моделированияПри моделировании примем некоторые допущения, позволяющие использовать упрощенные математические модели как самих САУ, так и процессов относительного движения двух объектов — перехватчика и цели. Рассмотрим различные типы системсамонаведения.Моделирование самонаведения ракет класса «земля — воздух». Возможны два маневра цели:1) по прямой (линейный);2) по спирали.В первом случаеR ц (t )  R ц (0)  Vц (0)t;Vц (t )  Vц (0),во втором — R ц X (t )  Rц X (0)  Vц X (0)t R ц (t )  Rц Y (t )  Rц Y (0)  Vц Y (0)t  r sin (t )  ;   Rц Z (t )   Rц Z (0)  Vц Z (0)t  r cos (t ) 22Vц X (t )  Vц X (0) Vц (t )  VцY (t )  VцY (0)  r cos (t )  .   Vц Z (t )  Vц Z (0)  r sin (t ) Для различных методов и алгоритмов самонаведения соотношения будут следующие:метод погони: uY   KY  u ;uZ   K Z  метод пропорциональной навигации: uY   KY л.в Y ;u uZ   K Z л.в Z метод прицеливания в упрежденную точку: uY   K1Y   K 2Y л.в Y .u uZ   K1Z   K 2Y л.в Z Результаты моделирования приведены на рис.

1.15–1.17.Моделирование самонаведения ракет класса «воздух — земля». В случае самонаведения перехватчика на расположенный наповерхности земли неподвижный объект (цель), его координатыв пространстве неизменны и могут быть представлены в видеR ц (t )   Rц XRц YTRц Z   const;Vц (t )   0 0 0 .TРезультаты моделирования приведены на рис.

1.18.23Рис. 1.15. Пространственные траектории наведения (а, д), а также изменение управляющих ускорений (б, е), углов визирования (в, ж) и угловых скоростей линии визирования (г, з) при самонаведении методомпогони для маневра цели по прямой (а–г) и по спирали (д–з)24Рис. 1.16. Пространственные траектории наведения (а, д), а также изменение управляющих ускорений (б, е), углов визирования (в, ж)и угловых скоростей линии визирования (г, з) при самонаведении методом пропорциональной навигации для маневра цели по прямой (а–г)и по спирали (д–з)25дРис. 1.17.

Пространственные траектории наведения (а, д), а также изменение управляющих ускорений (б, е), углов визирования (в, ж) и угловых скоростей линии визирования (г, з) при самонаведении методомприцеливания в упрежденную точку для маневра цели по прямой(а–г) и по спирали (д–з)26Рис.

1.18. Пространственная траектория наведения (а), а также изменение управляющего ускорения (б), углов визирования (в) и угловых скоростей линии визирования (г) при моделировании самонаведения ракеты класса «воздух — земля»Моделирование самонаведения в системах с коммутациейисточников излучения. Для защиты источников излучения от поражения самонаводящимся перехватчиком можно использоватьдва источника, работающие поочередно с некоторым интервалом.Периодическое изменение геометрического положения источников информации для самонаводящегося перехватчика может привести к возникновению колебательных процессов в контуре самонаведения, а значит, к увеличению промаха наведения и сохранению работоспособности обоих источников излучения.Координаты целей в пространстве при этом неизменны и могут быть представлены в видеT (1)R(1)ц (t )   Rц XRц(1)YRц(1)Z   const; (2)R (2)ц (t )   Rц XRц(2)YRц(2)Z   const;T27Vц(1) (t )   0 0 0 ;TVц(2) (t )   0 0 0  .TРезультаты имитационного моделирования процессов самонаведения для различных периодов Tr переключения режимовработы излучающих станций приведены на рис.

1.19.Рис. 1.19. Пространственные траектории наведения для периодовкоммутации T1–T4 (а–г), а также изменение управляющих ускорений(д) и углов визирования (е)28Таким образом, результаты моделирования показывают, чтоточность и характер процессов при самонаведении существеннозависят от реализуемого метода. Кроме того, в процессе самонаведения управляющие ускорения (перегрузки) могут достигатьбольших значений. Это означает, что самонаводящиеся снарядыдолжны быть достаточно высокоманевренными, а быстродействиеконтуров управления и требования к прочностным характеристикам конструкции перехватчика — высокими. С учетом допустимых перегрузок, обусловленных управляющими ускорениями, имаксимального времени, определяющего продолжительность процесса самонаведения, можно определить границы области возможного поражения цели (рис.

1.20).Рис. 1.20. Рассчитанная область возможного поражения целиОтметим также, что, поскольку в конце участка самонаведения измеряемые параметры изменяются достаточно быстро в широком диапазоне значений, требования, предъявляемые к информационно-измерительным средствам систем самонаведения, достаточно высокие.1.5. Оценивание точности систем самонаведенияПроцессы самонаведения носят стохастический характер. Очевидно, что существенное влияние на точность самонаведения оказывают относительное положение перехватчика и цели, маневрен29ные способности цели, сам характер ее маневра. Однако основными факторами, определяющими точность самонаведения, являютсяэнергетические, маневренные характеристики перехватчика, качество работы его системы управления, которое, в свою очередь, зависит от реализуемых методов и алгоритмов наведения, а также отхарактеристик и погрешностей информационно-измерительныхсредств.Таким образом, как сам процесс проектирования системы самонаведения с учетом множества влияющих на ее характеристикифакторов, так и методы оценивания точности проектируемыхсистем представляют собой значительные трудности.В качестве примера рассмотрим один из возможных методовоценивания точности систем самонаведения, основанный на статистической обработке результатов имитационного моделирования либо результатов экспериментальных данных, полученныхв ходе испытаний реальных образцов систем.Системы вооружения, реализующие принципы самонаведения,предназначены, как правило, для поражения целей противника,удаленных на относительно небольшое расстояние.

Это обусловлено ограничениями на характеристики чувствительности и разрешающей способности информационно-измерительных средств,сигналы с которых должны использоваться для реализации соответствующих методов самонаведения. Однако режимы самонаведения могут использоваться для повышения точности наведенияна завершающем терминальном участке траектории наведения нацель, удаленную на значительное расстояние от точки пуска боевого средства.

В этом случае система самонаведения входит в состав более сложной комплексной системы управления как некоторая отдельная подсистема, работающая на конечном участке наведения боевого средства на цель. Таким образом, функциональныйсостав и структура систем наведения и самонаведения могут варьироваться в зависимости от условий применения боевого средстваи системных требований к нему.В качестве примера при рассмотрении общих принципов статистического анализа систем самонаведения рассмотрим работусистемы наведения крылатой ракеты на завершающем терминальном участке наведения (рис. 1.21).Дальность действия такого боевого средства, как крылатая ракета, составляет сотни и тысячи километров. Выведение ее в предварительно заданную расчетную точку, находящуюся в окрестно30сти области расположения цели, осуществляется бортовой автономной системой наведения. Однако в конце участка вывода терминальные условия, характеризующие относительное положениеи скорости ракеты и цели, могут иметь значения, существенноотличные от расчетных вследствие погрешностей работы измерительной подсистемы и системы управления.

В этом случае вероятность поражения цели ракетой может оказаться достаточнонизкой.Рис. 1.21. Основные режимы иучастки траектории наведениякрылатой ракеты на цель:1 — цель; 2 — участок самонаведения; 3 — расчетная точка; 4 —траектория выведения в расчетную точкуЧтобы обеспечить эффективность боевого средства (высокуювероятность поражения цели), необходимо скомпенсироватьнегативное влияние вероятного разброса конечных условий вывода крылатой ракеты в расчетную точку. Для этого, как правило,наведение на цель на конечном терминальном участке реализуютс использованием принципов самонаведения.На рис. 1.22 представлены полученные методом имитационного моделирования (сплошные кривые) траектории наведенияна цель, характеризующиеся разбросом конечных значений относительно расчетной точки траектории (штриховая кривая).Рис.

1.22. Терминальные участки траекторий наведения, полученные с использованием программного управления (а) и при самонаведении (б)31Видно, что разброс значений промаха ΔL в конечный моментвремени при использовании программного управления существенно выше, чем при самонаведении.На основании изложенного можно сделать ряд выводов:реализация принципов самонаведения обеспечивает существенное снижение разброса значений промаха и, таким образом,повышение эффективности боевых средств;значения конечного промаха имеют статистический характерраспределения вследствие влияния на промах множества факторов, имеющих случайный характер;для оценки качества работы системы самонаведения можноиспользовать статистические характеристики, полученные какметодами имитационного моделирования, так и на основании испытаний реальных физических образцов соответствующих систем вооружения.Ниже приведены значения конечного промаха, определенныепри имитационном моделировании некоторой гипотетическойсистемы самонаведения (при моделировании случайным образомгенерировались значения линейных координат и проекции вектора скорости в расчетной начальной точке терминального участканаведения):Номер интер12вала …………..Значение ΔL, м … –2,25 –1,75Число реализаций nk …………...

Характеристики

Список файлов книги