Самонаведение – частный случай слежения. Система управления ракеты определяет ее положение в пространстве относительно цели, делает расчет траектории и удерживает ракету на траектории, по которой она должна следовать, что бы поразить цель. Система управления позволяет автоматически измерять отклонения ракеты от заданной траектории и вырабатывать команды управления, которые уменьшают ошибку наведения.
| Рис. 8 Система отсчета для определения направления на цель
|
Самонаведение ракеты на цель – это такой метод управления, при котором бортовая аппаратура автоматически вырабатывает сигнал управления ракетой. Используется либо излучение цели, либо отраженный от нее сигнал. В зависимости от частотного диапазона сигнала системы самонаведения подразделяются на радиотехнические, оптические, инфракрасные, акустические и гидравлические.
Бортовая аппаратура (бортовой радар и бортовой компьютер) непрерывно измеряет координаты ракеты относительно цели. Измеряется дальность, скорость угол и т.д.
Если имеется расхождение между осью ракеты и направлением на цель, то компьютер вырабатывает сигнал пропорциональный углу рассогласования (по тангажу и курсу).
Эти сигналы используются для формирования команд управления соответствующими рулями. Сигнал Uy вызывает отклонение руля высоты, а сигнал - Uz - руля направления.
| Рис. 9 Блок-схема схема системы самонаведения ракеты
|
На рисунке представлена упрощенная блок-схема системы самонаведения. Сигнал компьютера приводит в действие соответствующие органы управления и ракета изменяет положение оси до того момента, пока оси не совпадут (управляющий сигнал станет равным нулю).
Задающей (управляющей) величиной Х является положение цели (сигнал пропорциональный этому положению), а управляемой – положение оси ракеты (угол отклонения j).
Для повышения точности наведения используются корректирующие сигналы, которые являются производными угла отклонения.
Такой сигнал позволяет учитывать скорость маневра цели.
Если цель далеко, то угол отклонения достаточно мал, соответственно мал сигнал управления. Но скорость маневра может быть высокая, и мы можем управлять по величине этой скорости. Корректировка может быть не только по скорости, но и по ускорению (вторая производная от угла рассогласования осей).
Мы видим, что основная задача самонаведения (обеспечение точности наведения) решается на уровне формирования управляющего сигнала. В зависимости от алгоритма формирования сигнала могут реализовываться различные методы управления.
Например, метод прямого наведения. Сущность его состоит в том, что в процессе наведения ось ракеты непрерывно направлена на цель (управление по углу рассогласования). Поскольку цель движется, то вектор скорости не совпадает с направлением ракета-цель (отстает). Следовательно, ракета не только пойдет на перерез цели, но и будет все время направлена в некоторую точку позади цели. Этот метод используется для неподвижных целей.
Метод наведения по кривой погони (погоня собаки за зайцем). Здесь вектор скорости ракеты в каждый момент времени точно направлен на цель (управление по скорости). Ракета все время догоняет цель, она стремится выйти строго в хвост цели. Этот метод используется для медленных целей.
Метод с углом упреждения. Ракета движется наперерез цели в упрежденную точку встречи. Угол упреждения зависит от направления и скорости сближения (он автоматически высчитывается).
Задача проектирования автоматических систем и заключается в выработки оптимальных алгоритмов управления (в данном случае – алгоритма работы координатора).
· Экстремальное управление – самонастройка.
Самонастройка системы – это поддержание некоторой величины, характеризующей объект, на оптимальном уровне в соответствии с выбранным заранее критерием. Самонастраивающаяся система в процессе управления может менять параметры своих элементов и даже структуру.
Например, автопилот самолета одновременно с выдерживанием курса полета решает задачу минимизации расхода топлива. То есть, параметры полета, например, скорость полета, высота в пределах эшелона меняются автопилотом с целью минимизации расхода топлива.
ТЕМА 5
