Радиолокационные измерители дальности и скорости by Саблин В. Н. (z-lib.org) (852905), страница 60
Текст из файла (страница 60)
6.2.7 - 6.2.14.Приведённые результаты позволяют сделать следующие выводы.Рис. 6.2.9.Рис. 6.2.12.Рис. 6.2.13.Рис. 6.2.14.Начальные ошибки оценивания и захвата устраняются прилюбом сочетании их по знаку и величине.Динамические ошибки фильтра в установившемся режиместремятся к нулю, в то время как в регуляторе они определяютсявеличиной ускорения сближения. При этом время отработки всехдинамических ошибок в установившемся режиме практически независит от величин спектральных плотностей шумов состояния иизмерений, использовавшихся при вычислении коэффициентовусиления невязок (6.1.58).Во всех моделировавшихся вариантах ошибки захвата подальности отрабатывались без перерегулирования, значения постоянной времени регулятора не превышали допустимой величиныТр доп* а значение управляющего напряжения удовлетворяло условию Uy^Un^. Эти обстоятельства свидетельствуют о правильностиметодики оптимизации коэффициентов штрафов, рассмотренной вп.
6.1.4.В установившемся режиме сигналы управления удовлетворяют условию uv£l,5B <U max. Это обстоятельство свидетельствует овысокой экономичности разработанного алгоритма слежения.Особенно важным является тот факт, что постоянные временифильта в процессе отработки начальных ошибок оценивания АД иAV (рис.
6.2.7 и 6.2.8) на 2 -3 порядка меньше аналогичных постоянных времени регулятора при отработке ошибок захвата АДр иAVp (рис. 6.2.13, 6.2.14). Это обусловлено тем, что из составафильтра исключены наиболее инерционные части: УРС и ГОН, которые входят в состав контура заданной части. Возможность получения в фильтрах многоконтурных следящих систем очень высокого быстродействия чрезвычайно важно при сопровождениисверхманевренных объектов.6.2.2.
Анализ реальных показателей эффективностиПод реальными показателями эффективности здесь и в дальнейшем понимается: точность оценивания всех фазовых координати слежения Ду за Д и Vy за V при наличии всех видов возмущений; чувствительность ИДС к несоответствию условий функционирования фильтров и к точности выдерживания параметров регулятора, а также время памяти, характеризующее временной интервал работы следящей системы с допустимыми ошибками сопровождения при пропадании входных сигналов.Перечисленные показатели определялись в процессе совместного моделирования отслеживаемого процесса (6.1.4), заданнойчасти (6.1.5), измерений (6.1.19) и алгоритмов функционированиярегулятора (6.1.39) и фильтра (6.1.56)-(6.1.57) при наличии всехвидов шумов в широком поле изменений их спектральных плотностей в реальном диапазоне отношения энергии сигнала к спектральной плотности шума.Точность оценивалась величинами СКО фильтрации(6.2.1)вычисляемыми по J=20 реализациям при достаточно большом количестве (К=1000-3000) шагов интегрирования в каждой из нихдля установившегося режима.
Здесь к - номер шага интегрирования; хц; и- значения i-ой фазовой координаты и её оценки.При моделировании принимались те же допущения, что и вп. 6.2.1. Шумы задавались в виде распределённых по гауссовскому закону последовательностей чисел с требуемыми значениямиспектральных плотностей. При этом считалось, что цель сопровождается без срыва, если одновременно выполняются два условия^Др= 1Д ' Ду1^ДЦдоп“ 0,5с0Ти,(6 2 2 )AVp=|V-Vy|<AVAon= 0 , 5 ^ F ,где АДдоп и АУД0П - предельно допустимые ошибки отслеживаниядальности и скорости, определяемые шириной линейного участкадискриминационных характеристик временного и частотного дискриминаторов.В процессе исследования точности было учтено, что любойфильтр, синтезируемый для конкретных значений спектральныхплотностей шумов измерений и отношения сигнал/шум, при изменении названных величин, уже не будет оптимальным и можетформировать расходящиеся оцешси.
В связи с этим были синтезированы три варианта ИДС с одинаковыми регуляторами, но отличающиеся фильтрами, оптимизированными на работу в различныхусловиях функционирования: при малых значениях спектральныхплотностей шумов состояния Gx и наблюдений G„ (отношение сигнал/шум q - максимально), средних и больших значениях Gx и G„(q - среднее и минимальное, соответственно).
При этом, структуравсех вариантов ИДС соответствовала структурной схеме, приведённой на рис. 6.1.1, а отличие заключалось в различных величинах коэффициентов к^ (6.1.68). Все три варианта ИДС были исследованы в различных условиях функционирования, которые задавались величинами спектральных плотностей шумов состояния,заданной части и измерителей, а также соотношением q сигнал/шум па входах дискриминаторов. Как показало моделирование, в целом лучшими показателями обладает ИДС, синтезированный для работы в средних условиях применения. В качествепримера в табл. 6.2.1 и 6.2.2. приведены СКО фильтрации указанного фильтра в различных условиях.Таблица 6.2.1.аДу, м /са4Ф,м /сСГдл, МО'Дд» МI II ШIIIIПгашIIIш1,8 2,2 2,6 3,0 3,34,1 ц _ - Ь -S.
.2,1 ALТаблица 6.2.2.III0,6 0,7Ш0,8I1,1М/СIIIII1,8 J AСГд,!н. М/С2I0,11Сд.п, М/С2II гаIIII0,13 0,15 1,51,7 2,6пВ таблицах: римская цифра I соответствует облегчённым условиям применения автоселектора; цифра II соответствует средним,а цифра Ш - наихудшим условиям работы ИДС. Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы.При любых изменениях условий функционирования ИДС устойчиво формирует оценки фазовых координат Д, Ду, V, Vy, ани ац, хотя точность их оценивания изменяется. В различных условиях работы оценки формируются с достаточно близкими значениями реальных СКО, что свидетельствует о высокой робастности синтезированного алгоритма (невысокой чувствительностифильтра к изменению условий функционирования).
Данное обстоятельство является весьма важным, поскольку априорная статистика возмущений, как правило, бывает известной очень приближенно, а условия функционирования ИДС изменяется в процессе его работы. Отсюда следует вывод о возможности устойчивого функционирования фильтра в изменяющихся условиях без использования сложных, требующих больших вычислительных затрат, адаптивных алгоритмов фильтрации (см. §§ 1.7 и 1.8)Для определения чувствительности алгоритма к изменениюточности выдерживания коэффициентов передачи ошибок слежения kv и кд проводилось моделирование ИДС при отсутствии шумов во всех уравнениях состояния, заданной части и измерителей,при этом коэффициенты кд и ку изменялись в достаточно широкомдиапазоне от их номинальных значений.На рис.
6.2.16 и 6.2.16 приведены графики отработки Ду, Д,Vy и V от времени для различных сочетаний ку и кд для одноговарианта изменения Д и V. Номера графиков на рисунках соответствуют номерам сочетаний kv и кд, приведенным в табл. 6.2.3.Таблица 6.2.3.7645№графика1 23кд - const кд - макс кд- минкд- varкоэффиkv - макс Kv - минциентыkv - varkv - const0,037 0,047 0,057 0,047 0,047 0,057кд0,037Kv0,046 0,046 0,045 0,035 0,055 0,0550,037Анализ полученных результатов позволяет сделать следующиевыводы.Изменения коэффициентов кд и ку в интервале ±10% от номинальных значений практически не приводят к изменению переходных процессов. При изменении кд и ку в больших пределах на-3т 9§ j1Sг £ §Ч* Шл\Г X JL *40Г5^ Чч,30,0 и п, -Д, км38,8 и тщК1«V86,736,636,550,20,40,60,811,2__ 1:SSа а__пгп1,41,0t, С2Рис. 6.2.15.Рис.
6.2.16.блюдается перерегулирование в системе слежения Ду за Д и Vy заV, и превышение управляющим сигналом его допустимого значения. Из сказанного следует, что синтезированная система слежения является критической лишь к существенному увеличениюкоэффициентов кд и kv.При проверке работоспособности ИДС в условиях пропаданиясигналов, отраженных от цели, полагалось, что дальномер функционирует в установившемся режиме при наличии всех видов шумов, когда ошибки захвата отработаны, а коэффициенты усиленияневязок фильтра соответствуют их установившимся значениям.Считалось, что срыв автосопровождения имеет место, если не выполняется хотя бы одно из условий (6.2.2).
Моделирование показало, что рассматриваемый ИДС уверенно устраняет все возможные варианты ошибок экстраполяции, возникающие после кратковременного пропадания сигналов от цели как в канале дальности, так и в канале скорости. При этом время памяти, определяемое как усреднённый временной интервал, в течение которогоошибки экстраполяции не превышают предельно допустимых значений (6.2.2), на 3-4 с превышает значения, характерные для одноконтурных систем. Эта особенность объясняется более низкимуровнем исходных ошибок оценивания на момент пропаданиясигналов и использованием более точных моделей для экстраполяции, учитывающих манёвр самолёта-носителя.Таким образом, проведенные исследования комплексного ИДСпозволяют сделать следующие выводы.Использование алгоритмов СТОУ позволило синтезироватьИДС, удовлетворяющий одновременно требованиям обеспечениявысокой точности и устойчивости сопровождения целей по дальности, скорости и ускорению.Использование методики аналитического определения коэффициентов усиления ошибок слежения по дальности кд и скоростику в оптимальном регуляторе позволило обеспечить максимальновозможную точность слежения Ду за Д и Vy за V, при заданномограничении на величину сигнала управления и заданном временипереходных процессов при отработке ошибок захвата во всем реальном диапазоне изменения дальности, скорости и ускорения цели.Разделение функций обеспечения высокой точности и быстродействия процесса оценивания, возложенной на оптимальныйфильтр, и обеспечения бессрывного сопровождения импульсов отцели, возложенной на оптимальный регулятор, позволило добиться устойчивого формирования сходящихся оценок Д, V , ан и ацдаже в условиях неопределенности априорной статистики, когданачальные ошибки захвата и спектральные плотности возмущенийпс соответствуют тем их значениям, при которых синтезировалсяоптимальный фильтр.Увеличение времени памяти даёт возможность повыситьскрытность работы БРЛС за счёт прерывистого режима работы,когда в течение нескольких секунд передатчик не излучает зондирующие импульсы, а ИДС функционирует в режиме памяти.К недостаткам рассматриваемого алгоритма следует отнестиего сравнительно высокую сложность, требующую достаточно высокого быстродействия БЦВМ, и необходимость частого обновления информации о параметрах движения цели на начальном этапеего функционирования.
Так в зависимости от интервала т обновления информации и способа решения дифференциальных уравнений фильтрации необходимо быстродействие ЦВМ от 50000 до300000 операций в секунду, что предъявляет достаточно жёсткиетребования к бортовому вычислителю.3766.3. УПРОЩЕННЫЕ АЛГОРИТМЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯМНОГОКОНТУРНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ ДАЛЬНОСТИ ИСКОРОСТИ6.3.1. Анализ путей упрощения многоконтурных комплексныхИЗМЕРИТЕЛЕЙАнализ многокрнтурного ИДС, проведённый в §6.2, показал,что он является достаточно сложным и требует достаточно высокого быстродействия БЦВМ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
