Радиолокационные измерители дальности и скорости by Саблин В. Н. (z-lib.org) (852905), страница 62
Текст из файла (страница 62)
В частности, информация о состоянии заданной части дублируется фильтром управителя. Эта особенность позволяет сделать вывод о возможности дальнейшего упрощения процедур функционированияИДС за счёт исключения из его состава фильтра управляемогопроцесса, используя в сопрягаемых алгоритмах вместо оценок Дуи Vy их естественные значения Ду и Vy, если это позволяет структура заданной части.Кроме того, анализ точности функционирования фильтра собственного ускорения свидетельствует о возможности использования в алгоритмах работы ИДС непосредственно результатов измерений, формируемых акселерометром, отмасштабировав их соответствующим образом.С учётом этих замечаний алгоритм функционирования упрощенного дальномера будет определяться следующими уравнениями:заданной частиДу =Ду(0) = Дуо>Vy =bvuv +^vy,Vy(0) = v y0,(6.3.15)измерителей384идд"кд(Д -Д у)+4да;(6.3.16)u ^ = Kv ( v - v y) + u ;Z* ~4аи»регулятораиу=кдДД+куДУ,(6.3.17)ДД = Д - Д у,(6.3.18)гдеДV = V - Vy;фильтра отслеживаемых координатД = V + кф11Дгг + k$12Az2,АД(0)=До;V = za /к а +ац + k^ xAzx+ кф22Дг2,V (0 )= V 0;а „ = - о а ц + КфзгД21 + « « 32 ^ 2 »£ц(0)=ацо,(6.3.19)Дг1 =идд-кд(Д-Ду);(6.3.20)Az2~Ujy“Ky( V -Vy) •Структурная схема упрощенного дальномера, соответствующаяэтим уравнениям, приведена на рис.
6.3.2.Исследования упрощенного ИДС проводилась путём совместного моделирования отслеживаемого процесса (6.1.4), заданнойчасти (6.3.15), результатов измерений (6.3.16), алгоритма функционирования фильтра отслеживаемого процесса (6.3.19), (6.3.20)и регулятора (6.3.17), (6.3.18) в условиях идентичных тем, в которых исследовались рассмотренные ранее, более сложные дальномеры.Анализ полученных результатов позволяет придти к следующим заключениям.Фильтр отслеживаемого процесса устойчиво формирует оценкивсех фазовых координат во всех условиях функционирования,включая и условия, не соответствующие тем, на которые он былоптимизирован.
Изменение начальных дальностей и скоростейсближения практически на отражается на величинах реальныхдисперсий.Рис. 6.3.2.Упрощённый дальномер обладает несколько большей скоростью отработки ошибок захвата, однако худшей (на 7-40% ) точностью оценивания дальности, скорости сближения и ускорений посравнению с дальномером с декомпозированным фильтром. Дляреализации рассмотренного алгоритма требуется на 20-25%меньше быстродействия ЦВМ, чем при использовании декомпозированного фильтра.Проведённые исследования дают возможность утверждать, чтов упрощённом дальномере, как и в декомпозированном, можноиспользовать неадаптивный фильтр, оптимизированный на работув условиях средних интенсивностей возмущений*6.4. ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ, ОПТИМАЛЬНЫЙ ПОЛОКАЛЬНОМУ КРИТЕРИЮРассматриваемый измеритель скорости (ИС) предназначен дляформирования оценок скорости и её производных в процессе сопровождения интенсивно маневрирующих целей в РЛС с непрерывным или квазинепрерывным зондирующим сигналом.
Сопровождение таких целей можно потребовать оценивания не толькоскорости и ускорения, как это было принято в рассмотренных ранее измерителях (§6.1, п.п. 6.3.2, 6.3.3), но и производной ускорения. Знание этой производной необходимо для повышения точности и устойчивости сопровождения и для констатации фактаначала интенсивного маневрирования цели.Синтез ИС будет осуществляться по алгоритмам СТОУ оптимальным по локальному критерию (см. §1.11).
Эти алгоритмы позволяют для заданной части (управителя)Vy = a y,Vy(0) = Vy0;ау = baua + £ау,ау(0) = ауо,(6.4.1)предназначенной для отслеживания процессаV = а = ац +ан,V(0) = V0 ;а н = с н.а н( ° ) = а н о ;а ц = ^ц»ац(0) -С„ = ^н .Сн(0) = Си0 ;(6.4.2)ад о ;Сц(0) = Сцо ,“CtдСц + ^ Д >при наличии наблюденийИдуKy(V - Vy) +(6.4.3)Zyy КууУу+^ууд;^*ан — ^ана н^анисформировать сигнал управления иа, оптимальный по минимумулокального функционала качества_4.v21Ч у22.1а-ау1<lvi2>1___11---->*>IIЯ►—1Q v iit+ Jufkadt[,а -а у 0В соотношениях (6.4.1)-(6.4.4) ау “ управляемое (отслеженное) ускорение сближения; Ьа - коэффициент усиления сигнала управления и*; ац, ан и Сц, Сн - соответственно проекции ускорений целии ОУ и их производных на линию визирования; ац - коэффициентучитывающий маневренные свойства цели; uflv,и zM - измеренные сигналы на выходе частотного дискриминатора, датчикауправляемой скорости (управляемого гетеродина) и акселерометра;ку, КууИКад- коэффициенты передачи датчиков; £ау, £н, £ц и ^£ууи* ^аын ~ центрированные белые шумы состояния и измерений с387известными односторонними спектральными плотностями; qvn,qvi 2=(lv2 i и 4v22 ~ коэффициенты штрафов за точность слежения поскорости и ускорению; ка - коэффициент штрафа за величинууправляющего сигнала.Состав вектора управляемых координат (6.4.1) выбирают, исходя из необходимости формировать сигнал управления с учетомошибок как по скорости, так и по ускорению, и с учетом обеспечения памяти по ускорению при кратковременных пропаданияхрадиосигналов.
При выборе состава вектора отслеживаемых координат (6.4.2) принималось во внимание требование устойчивой селекции по доплеровской частоте сигналов, отражённых от интенсивно маневрирующих целей, и необходимость формированияоценок V , а, ан, ац, Сн и Сц. Оценки V могут быть использованы в современных и перспективных алгоритмах наведения и помехозащиты, информация о а, ан, ац, Сн и Сц необходима дляповышения точности и устойчивости оценивания скорости при интенсивном маневрировании ОУ и цели, а также при экстраполяции её пространственного положения.
Кроме того, эти оценкитакже используются в алгоритмах помехозащиты, особенно отуводящих по дальности и скорости помех [31], и для констатациифакта начала маневра цели.Поскольку все исходные модели линейные, шумы гауссовские,функционал качества квадратичный, то в соответствии с выводамитеоремы разделения (п.1.9.3) синтез оптимального регулятора ифильтра будет выполняться раздельно.
При синтезе регуляторадля уравнивания размерностей векторов управляемых и отслеживаемых координат будем полагать, что в (6.4.2) ан=0 и ап=0 приацо=*0. Тогда, сопоставляя (6.4.1) с (1.9.1), (6.4.2) с (1.9.2) и(6.4.4) с (1.11.9), получиманО= 0 ,аг.Ат=АУ “1Fхт = FхуX" 0 ‘*011'у0011=а у ] Т’00=ua.II*, = [VВУ =QА.Qviiк = к а,(6.4.5)9<lvl2=,Qv2 1Qv2 2 _Используя (6.4.5) в (1.11.10) получим алгоритм функционирования оптимального регулятораua = ЬаЧуггк!1^ - Vy) + b^q^k;1^ - ay) = kvAV+ каДа, (6.4.6)где AV= V - Vy и Aa=a-ay - ошибки слежения по скорости и ускорению, a Kv =baqv21k“1,ка *baqv22ka1- коэффициентыпередачи регулятора по ошибкам слежения.
Бели использоватьметодику оптимизации коэффициентов ку и ка, изложенную в п.6.1.4, то можно найти их значения:RV _Ьа'ЦцЦудоп ". ка _^ а^ доп (^ 0 + ДафТудод)ЬаТ^опЦудОД+АУ0^ЬаТуд0П(ДУэ+ДаоТудоп)обеспечивающие минимальные ошибки слежения в установившемся режиме при заданных ограничениях сигнала управленияиа<иудоп и постоянную времени Т^Т^од отработки максимальновозможных ошибок захвата по скорости ДУ0 и ускорению Да<).Анализ (6.4.7) позволяет сделать следующие заключения.Значения коэффициентов kv и ка зависят не только от параметровзаданной части (Ъа) и накладываемых на регулятор ограничений(ЦудоЕр ТУдОП), но и от точности устройства поиска и захвата сигнала цели по доплеровской частоте, предопределяющего величинуошибок AVq и Дао* Следует отметить, что в полученном регулятореможно реализовать лишь постоянные времени, удовлетворяющиеусловиюТУДоп-|Дао ++Ьаи удопДУ0)у/ьаиудоп.Для упрощения процедуры формирования оценок всех требуемых фазовых координат обобщенного вектора состояния (6.4.1),(6.4.2)х[V ан ацСн Сц Vy ayJиспользуем принцип декомпозиции, рассмотренный в п.
6.3.2. Врезультате будут отдельно синтезированы:фильтр собственного ускорения на основе уравненийан = Сн, ав(0) = ан0 ; СН= 4Н, Сн(0) = Сн0;(6.4.8)^ан ^анан ~^~^эани»(6*4.9)фильтр управителя, использующего моделиVy = ау, Уу(0) - Ууо; ау - baua + ^ау, ау(0) = а^; (6.4.10)Z ^ K ^ V y+ S vyH ;(б -4 -11)фильтр отслеживаемых координат, базирующийся на соотношениях:Сц,ац(0) = ац0;ЧдУ "I*KvVy(6.4.12)Сц(0) = Сц0;*Сц= ■ а ц^ц +zvII>йц =ОV = ац + а н,KvV 4*(6.4.13).В моделях (6.4.12) и (6.4.13): ан и Vy - оценки собственногоускорения и отслеженной скорости, полученные в первых двухфильтрах; шум измеренийотличается от шума(6.4.3) навеличину добавок, вызванных ошибками оценивания Vy.Использование для выбранных трех типов исходных моделейалгоритма оптимальной линейной фильтрации (1.4.3)-(1.4.б) даетвозможность сформировать оценки:в фильтре собственного ускорения= СН + K HlAzft,а н( ° ) = г ан(0 ) / к ан;(6.4.14)=Сн(0) = Сн0;*(6.4.15)ZaH - Кана н »в фильтре управителя>IIо&у 4 KyyiAZyy,«!>*Vy(6.4.16)а у —b aua 4 Куу2 А2 уу,Az ууау(0) = ауо;Л(6.4.17)Zyy - КууVy,ua вычисляются по закону (6.4.6);в фильтре отслеживаемых координатV(0) = Vo;Р>аОIIОV = a 4 + a H + K vl Azv,/ЧЛНц Сц 4 Kv2 AZy ,(6.4.18)Здесь:Azv = Цду - k v (V - Vy) ,(6.4.19)a aH и Vy формируются в фильтрах (6.4.14) и (6.4.16).
Соотношения (6.4.1), (6.4.3), (6.4.6) и (6.4.14Н6.4.19) и определяют алгоритм функционирования ИС.Структурная схема, соответствующая этому алгоритму, приведена на рис. 6.4.1. На этой схеме: УНУ - усилитель невязок ускорений; ЭУ и ИУ - экстраполятор и интегратор фильтра ускорения;УНУП, ЭУП и ИУП - усилитель невязок, экстраполятор и интегратор фильтра управителя; И1, И2 - интеграторы управителя;УНОП, ЭОП и ИОП - усилитель невязки, экстраполятор и интеграторы отслеживаемого процесса.С поправкой на конкретный вид фазовых координат для алгоритма и структурной схемы многоконтурного ИС справедливы всевыводы, сделанные в п.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
