Выводы 43 Список сокращений 44 Список использованной литературы 45 (стр. 7 из 9)

где

— амплитудно-частотная характеристика разомкнутого контура управления.

Чтобы иметь представление о том, насколько контур управления полетом ракеты удовлетворяет требованиям по устойчивости, качеству переходного процесса и точности наведения ракеты (при известных сигналах управления и помехи), необходимо знать передаточные функции контура управления и его амплитудно-частотные характеристики.

Для получения аналитического выражения передаточной функции контура управления необходимо располагать математическим описанием физических звеньев, входящих в контур управления, и связями между ними.

Для построения структурных схем необходимо иметь также математическое описание процесса управления ЗУР, выражаемое системой уравнений. Работа контура управления полетом ракеты в общем случае описывается системой нелинейных дифференциальных уравнений;

уравнения ракеты, характеризующие связи между ее выходными параметрами (углом наклона вектора линейной скорости ракеты

, углом наклона продольной оси ракеты , нормальным ускорением и углами отклонения рулей ракеты ):

уравнения автопилота, устанавливающие связи между сигналами управления

, по курсу и тангажу и величинами углов отклонения рулей ;

уравнения устройств формирования и передачи команд, описывающие характер связей между сигналами управления и сигналами рассогласования:

уравнения устройств измерения координат (координатора), описывающие зависимость вектора

от координат и параметров движения ракеты и цели:

кинематические уравнения, характеризующие закон движения ракеты и цели. Вид этих уравнений определяется типом системы управления.

Для систем самонаведения эти уравнения характеризуют относительную скорость перемещения центров масс ракеты и цели в направлении вектора дальности (ракета — цель) и по нормали к нему.

Для командной системы телеуправления и системы управления по лучу кинематические уравнения устанавливают связь относительных скоростей сближения ракеты и цели.

При анализе контура управления, как правило, рассматривают две независимые системы, управляющие движением ракеты в двух независимых взаимно перпендикулярных плоскостях.

Точность наведения ракеты на цель зависит от параметров движения цели, характеристик и инструментальной точности работы звеньев, входящих в состав контура управления, и возникающих внутри контура паразитных возмущений. Она может быть определена путем решения полной системы дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами, описывающих поведение системы управления при входном воздействии, имеющем регулярную и случайную составляющие.

В инженерной практике находят применение приближенные методы анализа системы управления при следующих допущениях: неустановившееся возмущенное движение ракеты отличается от исходного установившегося лишь малым отклонением параметров движения, что позволяет свести нелинейные дифференциальные уравнения к линейным; «замораживаются» переменные коэффициенты дифференциальных уравнений системы управления.

Введение допущений позволяет для оценки качества функционирования контура управления полетом ракеты применять метод передаточных функций или частотный метод.

Направления оптимизации контура управления полетом ракеты

В зависимости от состава начальной информации, которая достаточно полно характеризует процесс наведения ракеты на цель, автоматические системы подразделяются на обыкновенные и адаптивные; соответственно и контур управления полётом ракеты может быть обыкновенным (неадаптивным) или адаптивным.

В неадаптивных контурах управления структура я параметры элементов остаются неизменными при изменении условий наведения ракеты на цель.

При управлении ракетой контур управления должен обеспечить ее наведение на цель в условиях широкого диапазона изменения характеристик ракеты. Данную задачу в определенной степени могут решать неадаптивные контуры, например, контур с бесконечным (практически достаточно большим) коэффициентом усиления, который при определенных начальных допущениях может оказаться оптимальным по точности наведения ракеты на цель. В таких контурах структура и параметры основного контура выбираются таким образом, чтобы обеспечить возможность получения достаточно большого коэффициента усиления, при котором динамика системы практически не зависит от свойств нестационарного объекта управления.

В связи с тем что структура и параметры элементов обыкновенного контура управления не адаптируются к изменяющимся условиям наведения ракеты на цель, то в определенных условиях может не обеспечиваться требуемое значение показателей качества наведения ракеты (например, точность наведения), т. е. контур будет не оптимальным по критерию качества, поэтому другим направлением, позволяющим оптимизировать работу контура управления, является его адаптация к изменяющимся условиям.

Как правило, управление ракетой характеризуется широким диапазоном изменения условий ее полета, наличием возмущающих воздействий, неполной априорной информацией об условиях работы контура управления. Для этих условий может оказаться плодотворной реализация идей теории адаптивного управления при организации функционирования контура управления.

Адаптивные системы и соответствующие им контуры управления подразделяются на самонастраивающиеся и самоорганизующиеся.

В самонастраивающемся контуре на основе информации о параметрах внешних воздействий, динамических характеристиках контура, получаемых в процессе его функционирования, производится активное изменение регулируемых параметров элементов контура управления в целях повышения качества управления. Самоорганизующиеся системы характеризуются не только изменением параметров, но и созданием необходимой структуры контура, позволяющим оптимизировать показатель качества управления.

Рис. 10. Схема самонастраивающегося контура управления полетом ракеты

На рис. 10 представлена общая схема самонастраивающегося контура. Основной контур образуют управляемый объект Р (ракета) с выходной величиной

, характеризующей его состояние, и система управления полетом СУ. На ракету в общем случае действует как команда управления , так и случайная помеха П. На вход СУ поступает управляющее воздействие (параметр рассогласования), значение которого обусловлено движением цели, ракеты и принятым методом наведения.

Совокупности элементов СУ могут управлять ракетой не лучшим образом, так как информация об управляемом объекте Р неполна и в СУ не предусмотрены оптимальные приемы переработки этой информации.

В этой связи в адаптивных системах в состав контура включается устройство А (анализатор), осуществляющее обработку информации в процессе функционирования контура управления. Анализатор изменяет значения настраиваемых параметров

элементов или команды управления .

Допустим, что качество функционирования контура характеризуется величиной ошибки наведения. В процессе функционирования контура мера качества (ошибка наведения) меняется в зависимости от изменения управляющего

и возмущающего П воздействий, а также от изменения динамических свойств ракеты.

Самонастройка контура сводится к обеспечению минимума показателя качества — ошибки наведения. Отыскание минимальной (требуемой) ошибки наведения может производиться в результате поиска или без поиска.

В поисковых самонастраивающихся системах команде управления X или вектору параметров Y задается пробное отклонение, далее оценивается приращение показателя качества (ошибки наведения)

О. В зависимости от результата производится изменение X или Y в направлении, обеспечивающем получение минимального значения ошибки наведения.

В беспоисковых системах выполнение условия равенства ошибки наведения минимальному значению достигается без реализации процесса поиска, а в результате применения, принципа управления по отклонению или по возмущению. Используя априорную и текущую информацию о входных воздействиях и состоянии системы, вычисляется Озад, заданное значение показателя качества, которое сравнивается с его текущим значением, и подсчитывается приращение

О. По информации о О вектор или вектор параметров Y изменяется так, чтобы свести к нулю рассогласование О или к минимально возможной величине.