Радiотехнiчнi системи управлiння

ЗАДАНИЕ 

(ВАРИАНТ № 9)



Произвести выбор и обоснования метода наведения на цель:



№  п/п

Уравнение движения цели

С1   (х1;у1)



Vц  ,  км/час

V0 , км/час







Примечание

1

2

3

4

5

6

7

2.









500

1000

10 g





       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/ Vц.  На рис.1  V0 = 2Vц.

Б) Точки С1  , С2  , С3  ,… ,  Сn  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  

         





 

10

100

-2200945,25

5

200

-24847216,3

9

111,1111

10748481,7

8

125

12919198,1

8

125

-15621174,6

8,5

117,6471

-3858453,73

9

111,1111

11818104,5

9

111,1111

10348793,9

12

83,33333

-4460236,14

10,5

95,2381

-5097412,73

9,5

105,2632

-13000416,1

8

125

4232902,94

8

125

14943373,9

9

111,1111

10591089,6

8,5

117,6471

-1946349,27























































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







 

9,5

10,52632

-231678,447

12

83,33333

-10353006,8

13

76,92308

7441256,55

13,5

74,07407

7655821,11

13

76,92308

-9613030,51





























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





 

10

10

854077,143

11

9,090909

776433,767

5

20

1708154,29

7

14,28571

1220110,2

8

12,5

1067596,43

5

20

1708154,29

4

25

2135192,86

6

16,66667

1423461,91

5,5

18,18182

1552867,53

6

16,66667

1423461,91

9,5

10,52632

899028,572

8

12,5

1067596,43

10

10

854077,143

9,500

10,52632

899028,572

9

11,11111

948974,604









































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:



Ошибки наведения, вызываемые инерционностью управления при наличии маневров цели:

 ,

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





WЦ=5*g=50 М/сек2

7*10 -4 м/сек

h1 0,0175



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

 ,

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



Vц=500 км/час

WЛА=10*g=100 М/сек2



h21,2























Ошибки наведения, вызываемые наличием мертвой зоной управления:

,

где: h – величина промаха; rmin – 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=rmin.



Vла=1000 км/час

h20,18



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

,	

где: r0 – минимальная дальность самонаведения; VЛА – скорость ЛА; WЛА – 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:

Уменьшать вероятности срыва слежения за целью.

Уменьшать величину мертвой зоны управления.

Увеличивать маневренность ЛА, т.е. величину максимального поперечного ускорения .

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 







№

п/п





























1





1,0





1,2





0,85





0,01





1













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







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.









K

V

0

0

10

0,008368

20

0,00907

30

0,009331

40

0,009467

50

0,009551

60

0,009608

70

0,009649

80

0,009679

90

0,009704

100

0,009723











K

V

S

2S

 

 

0

0

#ДЕЛ/0!

#ДЕЛ/0!

#ДЕЛ/0!

#ДЕЛ/0!

10

0,083682

1,000488

2,000488

1,000244

1,414386

20

0,181406

1,001063

2,001063

1,000531

1,414589

30

0,279938

1,001728

2,001728

1,000864

1,414824

40

0,378698

1,002482

2,002482

1,00124

1,415091

50

0,477555

1,003324

2,003324

1,001661

1,415388

60

0,576461

1,004256

2,004256

1,002126

1,415718

70

0,675396

1,005277

2,005277

1,002635

1,416078

80

0,77435

1,006388

2,006388

1,003189

1,41647

90

0,873315

1,007587

2,007587

1,003786

1,416893

100

0,97229

1,008875

2,008875

1,004428

1,417348



























2) Эффективная полоса пропускания системы:

 . 

K

V

w

0

0

0

10

0,083682

28,97529

20

0,181406

53,15701

30

0,279938

73,59733

40

0,378698

91,10043

50

0,477555

106,2566

60

0,576461

119,5082

70

0,675396

131,1928

80

0,77435

141,573

90

0,873315

150,8555

100

0,97229

159,2058





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.  































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:

радиокоманды в реальном масштабе времени(подлежат немедленному их исполнению по мере поступления на ЛА);

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 +Xmax до -Xmax);

цифровые команды принимают только L различных значений в диапазоне +Xmax…-Xmax, 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 Pош при приеме отдельной команды. Допустимые значения Pош  - 10-3…10-4 и менее.





При использовании противоположных элементарных посылок(ФТ)  имеет вид:




 q

 Ф(q)

 P ош

1

0,68269

0,158655

2

0,83849

0,080755

3

0,91637

0,041815

4

0,9545

0,02275

5

0,97425

0,012875

6

0,98531

0,007345

7

0,99171

0,004145

8

0,9952

0,0024

9

0,9973

0,00135

10

0,99842

0,00079



























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









 P ош

p сл

0,158655

0,701586

0,080755

0,44535

0,041815

0,258441

0,02275

0,148784

0,012875

0,086718

0,007345

0,050296

0,004145

0,028657

0,0024

0,01668

0,00135

0,009412

0,00079

0,005517







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.