Романова И.К. Методы синтеза системы управления летательными аппаратами (2017) (1246991), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Аппаратура, необходимая для этого, с функциональной точки зрения показана на рис. 2.1 (полная модель системы управляемого полета) и рис. 2.2 (модель системы управления для решения конечной задачи управляемого полета) ~11. Конкретная же реализация во многом зависит от типа системы наведения (см. разд. 1.6 Щ). Рис. 2Л. Модель системы управления для решения конечной задачи управления Рис. 2.2. Управляющее устройство: 1 задающее устройство; 2 - сравнивающее устройство; 3 — — дополнительное измерительное устройство; 4 -- усилительно-преобразовательное устройство; 5 исполнительное устройство; 6 местная обратная связь; 7 управляемый объект; 8 измерительное устройство; Я() внешнее возмущающее воздействие; д(() --- задающее воздействие (настройка); х(() сигнал с измерительного устройства 8; 1((() — — сигнал с преобразующего устройства; х(() сигнал ошибки от сравнивающего устройства 2; и(() управляющее воздействие 2.1.
Наземная аппаратура систем управления Наземная аппаратура систем управления состоит из радиолокационных станций (РЛС) слежения за целью и ЛА, устройств передачи команд управления на борт ЛА, средств формирования радиолуча и счетно-репгающих приборов ~б), Рассмотрим особенности устройств определения координат цели и ракеты для систем теленаведения. Для осуществления метода теленаведения необходимо знать взаимное угловое положение ракеты и цели. В более общем случае требуется измерение положения указанных объектов. Как правило, для определения координат объекта применяется сферическая система координат: угловые отклонения объекта в вертикальной (угол азимута) и горизонтальной (угол места) плоскостях, а также расстояние от начала координат до объекта. Устройства, обеспечивающие определение положения объекта (цели, ракеты), называют координаторами.
Координаты ЛА и цели определяются как относительно осей, связанных с командным пунктом (наведение в координатах командного пункта), так и относительно осей, связанных с ЛА (наведение в координатах ЛА). В зависимости от диапазона частот ~а (ю) К(Т2а5 + 1) У„(л) (ТЙ+1)(Т ю +2с'Т,Ъ+1) (2,1) Устройства передачи команд и приема состоят из шифратора, передатчика, приемника и дешифратора. Эти устройства входят в замкнутую систему телеуправления. Динамические свойства устройств передачи команд и приема можно охарактеризовать передаточной функцией Ке " 6"Ру (я) = Тя+1 где т — время «чистого» запаздывания; Т' — постоянная времени устройств радиоуправления.
Примерные значения постоянных времени наземных РЛС и радиотехнических средств передачи и приема команд приведены в работе ~6, табл. 51. 2.2. Аппаратура стабилизации и управления В пособии ~1~ были сформулированы две задачи управляемого полета: наведения и стабилизации. В режиме наведения задача системы управления состоит в том, чтобы, несмотря на воздействие вращающего момента, обеспечивать заданные параметры движения ЛА, для чего создаются требуемые нормальные управляющие силы.
В свою очередь, для их формирования решается задача поддержания заданного углового электромагнитного излучения, используемого для определения положения объекта, координаторы могут быть радиолокационного, теплового (инфракрасного), оптического и комбинированного типов. Для измерения координат цели и ЛА в системах телеуправления применяют РЛС, с выходных устройств которых снимаются угол пеленга, дальность и скорость сближения.
Как правило, выходные устройства РЛС представляют собой следящие системы, Динамические свойства радиотехнических угломерных и дальномерных систем зависят от динамических характеристик следящих систем. Общая передаточная функция замкнутой следящей системы РЛС имеет вид положения или угловой скорости ЛА как функции времени. Обеспечение требуемого из задачи наведения углового положения реализуется системой управления в режиме стабилизации, В этом случае систему управления также называют системой стабилизаиии или, точнее, системой угловой стабилизации. Иногда эту группу устройств, расположенных на ЛА и обеспечивающих сохранение заданного углового положения ЛА, называют автоматом стабилизации (автолилотом), Аппаратура стабилизации и управления обеспечивает перемещение по всем шести степеням свободы аппарата, причем во вращательном движении требуется поддержание заданного углового положения (стабилизация), в поступательном движении осуществляется управление боковым движением ЛА, Автопилот (автомат стабилизации) предназначен не только для собственно стабилизации углового положения,но и косвенно для воспроизведения требуемых принятым законом управления поперечных ускорений, Если дополнительно проводятся вычисления местоположения ракеты и определения ее угловой ориентации относительно инерциальных осей (земной системы координат), то такую аппаратуру принято называть инерциальной системой управления, Система стабилизации является следящей системой, Рассмотрев элементы типового управляющего устройства (см.
рис. 2.2) и проанализировав схемы режимов функционирования рассматриваемого класса объектов Щ, можно определить, какие основные элементы должен иметь автопилот. Для нахождения углового положения связанных осей ЛА относительно инерциальных используют, как правило, свободные гироскопы; для определения угловых скоростей — ДУС, так называемые демпфирующие гироскопы, а для определения линейных ускорений — ДЛУ, именуемые также акселерометрами. Как следует из общих уравнений пространственного движения ЛА: Л' 1) т = Рсози совр — Х.
— 6з1пО; Й аО 2) т~' — = Р(з1пасозу, + созаз1п~3з1п у,)+ у„сову, -7.. з1пу,— а'г — бсозО; 57 ЫЧ' 3) — щ~'созΠ— = Р(япаз1пу, — созосз1п~3созу,) + У. япу, + й + У„созу,; 4) 1, = М вЂ” (1, — 1„)со,,а,: ермак й 5) 1к ' =М -(1,-1,)со.а,; й б) 1, ' =М,— (1 — 1,)а,ау; 4ЙО к й 11с 7) = (а, созу — а, япу); й созч ~И 8) — =а,япу+а,созу; й Иу 9) — =ак — ф В(а, созу -а,япу); Й. 10) — = ~'соз Осоз (Ч' — у) созе+ Гяп Ояп ср; й 11) г — = — Р созОсоз (Ч' — ~) з1пср+ Гяпйсозщ Иф й 12) гсозср —" = 1'созОзш (Ч' — у); й~)( й АХ 13) — = 1'япО; й 14) """ швеек~ Йл й 15) япО = созссз1п рз1п д — (япасозрсозу+ з1прз1пу) созд; 16) япЧ'созО = созсссофз1пусозд+япасоз|3(созуяпу+ + япуяпдсозу) — зшЯсозусозу — з|пуз1пдзшу); 17) зшуесозО=созссз1прз1пд — (япссз1прсозу — созряпу)созд, Важнейшей задачей является сохранение на борту ракеты в течение требуемой длительности полета инерциальной системы координат [11.
Для зтих целей ранее использовалась гиростабилизи- рованная платформа, на которой устанавливались ДЛУ. Интегрирование сигналов ДЛУ (акселерометров) позволяло получить координаты и проекции скорости ракеты в инерциальной системе координат, В состав современных инерциальных систем управления входит гироинерциальный блок с ДУС и ДЛУ высокой точности.
Углы поворота ракеты определяются путем интегрирования показаний ДУС, неподвижно установленных относительно трех связанных осей зенитных управляемых ракет (ЗУР). Для вычислений используют метод кватерпионов, позволяющий установить с помощью бортовой вычислительной машины угловые параметры по известным значениям угловых скоростей. Координаты в инерциальных осях также определяются путем интегрирования показаний неподвижно установленных относительно связанных осей трех ДЛУ, Большинство измерительных приборов на борту ракеты относится к классу гироскопических приборов, Их рассмотрение выделим в отдельный раздел, 2.3.
Гироскопические приборы 2.3.П Свободныи гнроскои Гироскоп — быстро вращающееся симметричное твердое тело, ось вращения (ось симметрии) которого может изменять свое направление в пространстве (рис. 2.3). Гироскоп в ракетной технике используется в составе системы управления для измерения углового положения, угловых или поступательных скоростей и др.
Чтобы ось гироскопа могла свободно поворачиваться в пространстве, его обычно закрепляют в кольцах так называемого карданова подвеса, в котором оси внутреннего и внешнего колец и ось гироскопа пересекаются в одной точке, называемой центром подвеса. Закрепленный в таком подвесе гироскоп имеет три степени свободы и может совершать любой поворот около центра подвеса, Если центр тяжести гироскопа совпадает с центром подвеса, гироскоп называется уравновешенным, или астатическим. Приложим к оси быстровращающегося свободного гироскопа (см.
рис. 2.3) с угловой скоростью й пару сил (Р— Р) с моментом М=РБ, где Ь вЂ” плечо силы, Он начнет дополнительно поворачиваться не вокруг оси х, перпендикулярной к плоскости пары, а вокруг оси у, лежащей в этой плоскости и перпендикулярной к собственной оси тела я. Это дополнительное движение называется прецессией, Прецессия гироскопа будет происходить по отношению к инерциапьной системе отсчета (к осям, направленным на неподвижные звезды) с угловой скоростью М Й =; Н =1Й, (2.3) Рис. 2.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
