Радiотехнiчнi системи управлiння

ЗАДАНИЕ

(ВАРИАНТ № 9) 

1. Произвести  выбор и обоснования  метода наведения  на цель:

 
 

       В зависимости от характера  цели траектории полета ЛА  могут быть:

• фиксированными;      
• нефиксированными.

 

Нефиксированные траектории реализуются с помощью  различных методов наведения:   

• двухточечные  методы наведения (первая точка – ЛА ; вторая – цель );           
• трехточечные методы наведения ( первая точка – пункт управления; вторая – ЛА; третья – цель).

 

Рассмотрим  двухточечные методы наведения (Рис.1): 

1) По данным  своего варианта  задания построить КТ ЛА по методу погони, а также построить зависимость вдоль траектории движения ЛА.

А) На линии  С₁ Ц₁ откладывается расстояние С₁  С₂, пройденное ЛА.  Его величина  пропорциональна V₀/ V_ц.  На рис.1  V₀ = 2V_ц.

Б) Точки С₁  , С₂  , С₃  ,… ,  С_n  соединяются плавной кривой. Это и есть искомая  КТ  ЛА  по методу погони.

Для построения зависимости  необходимо:

А) Из точек  С₁   и С₂  произвольным радиусом R₁ наносим дуги окружностей до их пересечения в точке О₁.

Б) Увеличиваем  произвольно радиус до величины R₂ и повторяем действие пункта 1.

В) Точки О₁  и О₂  соединяем прямой  (см.рис.1) 
 
 

2) Построить  зависимость  вдоль траектории движения ЛА

                                   

3) Определить  величину 

        

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Сравним найденные  величины по на всех участках КТ  ЛА с заданной . 

На одном из участков КТ  ЛА , следовательно данный метод наведения на практике реализовать нельзя (ЛА разрушится в процессе наведения). 

Рассмотрим  трехточечные методы наведения (Рис.2-3):

Известны две  следующие разновидности метода  трехточечного наведения: 

• наведение методом совмещения (накрытие цели);
• наведение с упреждением.

 

1) Произведем  графическое  построение КТ ЛА по методу совмещения, используя полученные ранее соотношения и свой вариант. Определим по трассе полета ЛА  и _{, а также определим величину} 

 

      

_{---найдем с помощью  циркуля} 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2) Произведем  графическое построение КТ ЛА  по методу параллельного сближения,  используя полученные ранее соотношения  и свой вариант. Определить  по трассе полета ЛА  и . Начальные координаты  ЛА  х₁  = 2;  у₁  = 2.

, а также определим  величину 

 

_{---найдем с помощью  циркуля}

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вывод: Изучил особенности двухточечных и трехточечных  методов наведения ЛА.  В данной работе метод параллельного сближения более предпочтительнее, т.к.  максимальный промах ЛА в момент пересечения КТ  ЛА  с траекторией движения цели    _{меньше, чем при методе совмещения. Двухточечный метод использовать нельзя, т.к.}

 на одном из участков КТ  ЛА , следовательно ЛА разрушится в процессе наведения. 

2. Произведем анализ основных ошибок системы самонаведения ЛА на цель: 
 

Ошибки самонаведения  ЛА на цель могут быть разбиты на следующие основные группы в зависимости от их характера и происхождения: 

1. Ошибки  наведения, вызываемые инерционностью управления при наличии маневров цели:

,

где: - величина промаха; - поперечное ускорение цели; - эквивалентное запаздывание, вызванное инерционностью управления. 
 

W_Ц=5*g=50 М/сек²

7*10 ^-4 м/сек

h₁

0,0175 

2. Ошибки  наведения, вызываемые ограниченной маневренностью ЛА(обусловлена выбором кинематической траектории – методом наведения ЛА):

,

где: – величина промаха; V_ц – скорость цели; W_ЛА – максимальное поперечное ускорение, которое может развивать ЛА(W_ЛА – 10…20 g). 

V_ц=500 км/час

W_ЛА=10*g=100 М/сек² 

h₂

1,2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Ошибки  наведения, вызываемые наличием мертвой зоной управления:

,

где: h – величина промаха; r_min – минимальное расстояние(начало мертвой зоны), начиная с которого управление ЛА невозможно; – значения скорости сближения ЛА с целью и угловой скорости линии цели в момент входа ЛА в мертвую зону, т.е. при r=r_min. 

V_ла=1000 км/час

h₂

0,18 

4. Ошибки  наведения, вызванные начальной ошибкой упреждения (неточность направления вектора скорости ЛА на цель):

, 

где: r₀ – минимальная дальность самонаведения; V_ЛА – скорость ЛА; W_ЛА – поперечное ускорение ЛА; 

- начальная ошибка упреждения ЛА на цель.

=0,05*D = 2,25

D = 45 км - дальность 

r₀=6600 

Вывод: изучил основные ошибки, возникающие в системах самонаведения ЛА, причины их возникновения и методы их минимизации.

Из приведенных  характеристик ошибок наведения  следует, что для повышения точности системы самонаведения необходимо:

1. Уменьшать вероятности срыва слежения за целью.
2. Уменьшать величину мертвой зоны управления.
3. Увеличивать маневренность ЛА, т.е. величину максимального поперечного ускорения .
4. Уменьшать кривизну требуемой кинематической. траектории(правильный выбор метода наведения).

 
 
 
 
 
 
 

3. Произведем оптимизацию параметров типовой структурной схемы системы самонаведения ЛА на цель методом передаточной функции: 

Полезный сигнал  
 

 
 
 

При вероятностном  исследовании стационарных устойчивых систем автоматического регулирования  в установившемся режиме после завершения переходных процессов можно применить  метод передаточных функций. При использовании этого метода в качестве характеристик линейной системы используют ее передаточные функции 
 
 

1. Оценить СКО  исследуемой системы в случае линейного входного сигнала, используя данные своего варианта:

При линейном режиме входного сигнала X, т.е. когда :

_Где

 
 

Примечание:  Аргумент k= от 0 до 100. 
 
 
 

 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2) Эффективная полоса пропускания системы:

.

 
 

Вывод: В ходе выполнения данного пункта, я ознакомился с методом передаточных функций и его особенностями при анализе точности радиотехнических систем управления. Были построены графики зависимостей второго начального момента ошибки, как критерия точности работы следящей системы, и эффективной полосы пропускания от коэффициента передачи системы. Указаны оптимальные значения для двух скоростей полезного сигнала.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Оценить характеристики командной радиолинии:

     В командных радиолиниях сообщениями  являются команды, передаваемые с пункта управления на ЛА. В комплексах управления ЛА с помощью радиокоманд обеспечивается следящее управление движением центра масс ЛА, а также выполнение разовых операций(перевод в режим самонаведения, ликвидация ЛА и т.д.)

По условиям исполнения радиокоманды делятся:

1. радиокоманды в реальном масштабе времени(подлежат немедленному их исполнению по мере поступления на ЛА);
2. радиокоманды временной программы(они предварительно запоминаются в бортовом запоминающем устройстве, а затем, в заданный момент времени, исполняются по сигналу бортового программно-временного устройства ЛА).

      По  смысловому содержанию различают:

• количественные команды;
• функциональные(служебные) команды.

      Количественные  команды соответствуют некоторой числовой величине, а функциональные – операции “включено” или “выключено”.

      Количественные  команды бывают:

• аналоговыми(принимают любое значение от +X_max до -X_max);
• цифровые команды принимают только L различных значений в диапазоне +X_max…-X_max, макоторые отличаются между собой на фиксированные приращения X.

      По  времени все команды делятся  на:

• непрерывные;
• дискретные.

      Дискретные  по времени команды могут быть периодическими(синхронный режим передачи), так и непериодическими(асинхронный режим передачи). Количественные команды передаются как синхронно, так и асинхронно. Функциональные, как правило, соответствуют асинхронному режиму передачи.

      При использовании одной и той  же командной радиолинии для одновременного управления несколькими ЛА в состав передаваемой информации входят адреса ЛА(внешние адреса). Существуют внутренние адреса команд, определяющие исполнителя на ЛА.

      Разделение  различных команд, передаваемых на ЛА, осуществляется на основе:

• частотного;
• временного;
• структурного(кодового);
• структурно-временного уплотнения(разделения)каналов.

      В случае структурно-временного уплотнения передача сигналов осуществляется по одному и тому же частотному каналу последовательно во времени. При структурном уплотнении – одновременно во времени. При структурно-временном и структурном уплотнении применяются составные сигналы, получаемые в результате дополнительного символа кода или сигнала. 
 
 
 

В общем случае командные радиолинии являются многоканальными.

      Различают следующие типы командных радиолиний:

• аналоговые;
• цифровые;
• комбинированные.

      К командным радиолиниям обычно предъявляются  следующие требования:

• высокая надежность(вероятность отказа менее 10^-5_…10^-6);
• среднеквадратичная ошибка при передаче аналоговых команд не должна превышать нескольких процентов от максимального ее значения;
• достоверность передачи цифровых команд оценивается через вероятность P_ош при приеме отдельной команды. Допустимые значения P_ош - 10^-3_…10^-4 и менее.

 
 

При использовании  противоположных элементарных посылок(ФТ) имеет вид: 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Для неизбыточного  кода вероятность ошибки при регистрации  принятого командного слова находится  по формуле: 

 
 

 

 

Таким образом, значения q, соответствующие Pош ≤ 10-3 и Рсл≤10-3 находятся в диапазоне от 10 и выше. 
 

Вывод: изучил принципы построения и технические характеристики цифровых командных радиолиний систем и комплексов радиоуправления ЛА.

Выяснил, что чем меньше отношение сигнал/шум  тем больше вероятность появления  ошибок в принятом символе и следовательно больше в приеме команд.