Алгоритм самонастройки привода наведения управляемого опорно поворотного устройства

3. Гущина Д.С. Беспилотные авиационные комплексы. Ч.1. Структура и организация функционирования // Изв. вузов. Авиационная техника. 2006. №2. С. 3-6.

4. Гущина Д.С. Беспилотные авиационные комплексы.Ч.2 Классификация, основные принципы создания и применения // Изв. вузов. Авиационная техника. 2006. №3. С. 3-5.

V.I. Babichev, V.S. Fimuschkin, O.V. Goraychev, S.V. Feofilov, A.I. Neclyudov

APPLICATION AND DESIGN CONCEPTS OF UNMANNED AERIAL VEHICLES WITHIN CONTEMPORATY COMPLEX OF HIGH-PRECISION SYSTEMS

This article considers relevant objective of designing of attitude control and guidance systems of unmanned aerial vehicle in condition of different external disturbances and input signals. Also it considers determination of input signal of laying drive in target search mode.

Key words: unmanned aircraft system, unmanned aerial vehicle, guiding, system of reference, discretization, kinematic sequence.

Получено 17.10.12

УДК 681.532.8:621.391

В.Г. Баунин, канд. техн. наук, доц., нач. отдела,

АЛГОРИТМ САМОНАСТРОЙКИ ПРИВОДА НАВЕДЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОГО ОПОРНО-ПОВОРОТНОГО УСТРОЙСТВА

Рассматривается алгоритм самонастройки коэффициента передачи сигнала скорости изменения заданного угла, реализованный в приводах наведения управляемого опорно-поворотного устройства антенны бортового комплекса спутниковой связи.

Ключевые слова: опорно-поворотное устройство, самонастройка, динамическая точность.

Основными требованиями, предъявляемыми к управляемым опорно-поворотным устройствам (ОПУ) антенн комплексов радиосвязи, устанавливаемых на подвижных объектах (самолетах, кораблях, автомобилях и т.д.), являются требования к количеству осей наведения, диапазону углов наведения, скоростям и ускорениям наведения по каждой оси, динамической точности, стойкости к внешним воздействующим факторам (механической вибрации, повышенной и пониженной температурам окружающей среды, линейным ускорениям и т.д.), а также требования к массогабарит-ным характеристикам, удовлетворяющим требованиям по размещению опорно-поворотного устройства с установленной на нем антенной на объекте под радиопрозрачным обтекателем [1, 2].

ОПУ, предназначенные для наведения и стабилизации направления антенн бортовых комплексов радиосвязи, как правило, реализуются по двух- или трехосной кинематической схеме. Двухосные ОПУ используют-

ся для наведения и стабилизации антенн с круговой поляризацией. Их преимуществами, особенно при больших диапазонах углов наведения, являются относительная простота конструкции, а также меньшие масса и габаритные размеры ОПУ, что позволяет более легко выполнить требование по размещению под радиопрозрачным обтекателем. В антенных устройствах с линейной поляризацией необходимо осуществлять наведение относительно третьей оси.

На рис. 1 приведено трехосное управляемое ОПУ антенны бортового комплекса спутниковой связи самолета дальнего радиолокационного обнаружения (ДРЛО).

Рис. 1. Трехосное управляемое ОПУ антенны бортового комплекса спутниковой связи самолета ДРЛО

ОПУ обеспечивает наведение антенны в диапазоне углов:

- по азимуту - вкруговую без ограничения числа оборотов;

- по углу места - от 5 ° до 100°;

- относительно оси поляризации антенны - от -140 до 90°.

Наведение антенны в этом ОПУ осуществляется следящими приводами по сигналам заданных углов наведения по азимуту, углу места и относительно оси поляризации, передаваемым через интерфейс ЯБ-422 внутренним устройством бортового комплекса спутниковой связи.

Система управления должна обеспечивать наведение антенны бортового комплекса спутниковой связи с динамическими ошибками по азимуту и углу места не более 9', относительно оси поляризации антенны - не более 30'.

Для обеспечения высокой динамической точности система управления каждым из следящих приводов наведения ОПУ построена по принципу комбинированного управления с введением в закон управления скорости изменения заданного угла. При этом точность отработки приводом

заданного угла наведения, изменяющегося по произвольному закону (с ограничением максимальных значений скорости и ускорения), зависит от точности настройки компенсирующего канала управления по скорости его изменения.

В процессе эксплуатации ОПУ, характеризующегося изменениями температуры окружающей среды от - 50 до +71°С вследствие изменения параметров усилителя мощности, исполнительного двигателя, тахогенера-тора, может нарушаться точность настройки компенсирующего канала управления приводом наведения. Вследствие этого точность отработки приводом наведения заданного угла, изменяющегося по произвольному закону, может ухудшаться.

В качестве примера на рис. 2 представлен график изменения ошибки привода наведения при отработке заданного угла, изменяющегося по гармоническому закону, при крутизне тахогенератора, используемого в качестве датчика скорости привода, большей на 20 % по сравнению с номинальной, номинальной крутизне тахогенератора и крутизне тахогенера-тора, меньшей на 20 % по сравнению с номинальной.

Как видно из рис. 2, при номинальной крутизне тахогенератора максимальное значение ошибки отработки заданного угла, изменяющегося по гармоническому закону с амплитудой 26,6° и частотой 0,75 рад/с, составляет 0,6 мрад, при его крутизне, большей номинальной на 20 %, увеличивается до 1,1 мрад и при крутизне, меньшей номинальной на 20 %, увеличивается до 2,1 мрад.

Для исключения ухудшения точности наведения антенны бортового комплекса спутниковой связи при изменении параметров элементов приводов наведения в структуру управления каждого привода введена самонастройка коэффициента передачи сигнала скорости изменения заданного угла наведения. Структурная схема компенсирующего канала привода наведения с самонастройкой коэффициента передачи сигнала скорости изменения заданного угла приведена на рис. 3.

Для настройки коэффициента передачи сигнала скорости изменения заданного угла используются сигнал скорости изменения заданного угла и сигнал рассогласования привода. Отфильтрованные цифровыми фильтрами Ф1 и Ф2 сигналы скорости изменения заданного угла и сигнал рассогласования привода поступают на блок умножения, с выхода которого произведение перечисленных сигналов поступает на вход цифрового интегратора с насыщением. Выходной сигнал цифрового интегратора, представляющий собой приращение коэффициента передачи сигнала скорости изменения заданного угла, суммируется с его номинальным значением, формируя тем самым мгновенное значение коэффициента передачи, которое после умножения на скорость изменения заданного угла формирует сигнал управления приводом по компенсирующему каналу.

Фильтр Ф1 является сглаживающим фильтром и обеспечивает исключение из сигнала рассогласования, используемого для настройки коэффициента передачи, высокочастотных составляющих.

Фильтр Ф2 является фазосдвигающим и обеспечивает устойчивость контура самонастройки коэффициента передачи сигнала скорости изменения заданного угла.

Рис. 2. График изменения ошибки привода наведения при разных значениях крутизны тахогенератора: Ктг - крутизна тахогенератора; Ктг ном - номинальное значение крутизны тахогенератора

Рис. 3. Структурная схема самонастраивающегося компенсирующего канала привода наведения антенны бортового комплекса

спутниковой связи:

* *

О З - скорость изменения заданного угла наведения; д - рассогласование привода наведения; КС1, КС2 - коэффициенты передачи; Ф1, Ф2 -цифровые фильтры; КСКЗ - номинальное значение коэффициента передачи сигнала скорости изменения заданного угла; I'1 - элемент задержки на шаг квантования; и СК З - сигнал управления приводом наведения по компенсирующему каналу

График изменения ошибки привода наведения с самонастройкой компенсирующего канала управления при отработке заданного угла, изменяющегося по гармоническому закону, при разных значениях крутизны та-хогенератора приведен на рис. 4.

Ошибка привода наведения, рад 3

к 10

К тг = 1,2 К тг нон Ктг = Ктгном К тг = 0,3 К тг

............

1

О 10 20 30 40 50 60 70 00 Время, с

Рис. 4. График изменения ошибки привода наведения с самонастройкой при разных значениях крутизны тахогенератора

Как видно из рис. 4, при введении самонастройки коэффициента передачи сигнала скорости изменения заданного угла наведения максимальное значение установившейся ошибки отработки входного воздействия, изменяющегося по гармоническому закону с амплитудой 26,6° и частотой 0,75 рад/с, при разных значениях крутизны тахогенератора практически не изменяется и составляет около 0,5 мрад.

Таким образом, введение в закон управления приводами наведения ОПУ самонастройки коэффициента передачи сигнала скорости изменения заданного угла, реализованной по предложенному алгоритму, обеспечивает высокую динамическую точность наведения антенны во всем диапазоне температур окружающей среды на протяжении всего периода эксплуатации.

Список литературы

1. Новоселов Б.В., Баунин В.Г. Особенности построения систем управления наведением антенных устройств бортовых комплексов радиосвязи // Известия ТулГУ. Серия Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Вып. 3. Системы управления. Т.2. 2006. С. 97-100.

2. Новоселов Б.В., Баунин В.Г. Управляемые опорно-поворотные устройства антенн комплексов радиосвязи, устанавливаемых на подвижные объекты // Актуальные проблемы защиты и безопасности: труды Десятой

Всероссийской научно-практической конференции (3-6 апреля 2007 г.). Приложение к журналу «Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук». Т.4. СПб: НПО специальных материалов, 2007. С. 298-304.

V.G. Baunin

SELF-TUNING ALGORITHM OF POINTING DRIVE OF CONTROLLED ROTARY SUPPORT

The self-tuning algorithm of changing velocity signal gain of given angle is considered and realized in pointing drives of antenna controlled rotary support of satellite communication on-board system.

Key words: rotary support, self-tuning, dynamic accuracy.

Получено 17.10.12

УДК 621.391

К.А. Батенков, канд. техн. наук, pustur@yandex.ru

ОЦЕНКА КОЛИЧЕСТВА БАЗИСНЫХ ФУНКЦИЙ НЕЛИНЕЙНОЙ МОДУЛЯЦИИ

Получены зависимости количества базисных функций нелинейной модуляции от размерности сигналов на входе модулятора и степени его нелинейности.

Ключевые слова: нелинейная модуляция, пространственно-временной сигнал, базисная функция.

Неотъемлемой частью любой системы управления на современном этапе развития техники является, несомненно, система связи, обеспечивающая своевременную и достоверную передачу требуемой информации для принятия качественных управленческих решений. В этой связи огромную роль играют те алгоритмы и в целом комплексы программ, выполняющие непосредственные функции по обработке передаваемых сообщений. Данная работа посвящена одной из составляющих подобных систем, включающая процедуру обработки информации, предназначенную для согласования передаваемых данных в форме цифровых символов с непрерывным каналом связи.

В общем формализованном виде процедуру модуляции можно представить следующей зависимостью:

XI

/ Ч Na

it, r )=I

i =1

где x

N N N

I I ... I

£i=l £2 =1 £ =1

П xk, j =1 j

Ф, (t, r, £1,..., ki, £i1

> ki 1nr

пространственно-временной сигнал на выходе модулятора;

Na - степень нелинейности модулятора; x = (xj

x

N

T

вектор на вхо-

де модулятора размерности N; 1n - единичный вектор размерности n; na, -

)