Радиоуправление летательными аппаратами
Содержание.
1) Вступление ……………………… .2.
2)Общая характеристика систем управления…………..3
(3) Общие характеристики радиоуправления самолетами
аппаратами……………………….8
4) Краткая характеристика способов управления
полетом……………………………………………………………..
Вводная часть
Работы по использованию радиотехнических средств для управления на
Использование радиоуправления, или работы с радио, началось еще во время Первой мировой войны.
Война. До Второй мировой войны, однако, радиоуправление практической
В советский период ситуация резко изменилась. Ситуация резко изменилась, начиная с
С 1940-х годов. Особенно большие успехи были достигнуты в области управления
Беспилотные летательные аппараты. Причинами этого стали следующие два фактора
Обстоятельств :
1) Успешное использование созданного к тому времени реактивного оружия в
Ниже приведен пример того, как в жизни человека происходит
радиоуправления.
2) Создание к 40-м годам достаточно эффективных средств прицеливания
(радар) управляемых объектов и целей.
Следует отметить, что развитие беспилотных самолетов
Несколько раньше, чем это необходимо для управления радиолокатором.
Вот почему первые радиоуправляемые беспилотники, или
Мишень была наведена на неподвижную цель с неподвижной точки управления, или
Контролировались при помощи оптических средств.
Использование радиоуправления обычно ассоциируется с наличием
Радиоприцельное оборудование для определения параметров движения
Мишени и снаряды, которые часто дополняются радиооборудованием
Передача команд от точки управления к снаряду и иногда различных данных от
Снаряд к контрольной точке. Радиоуправление может быть нарушено
Организация искусственных радиопомех.
Общие характеристики систем управления
Радиоуправление – это управление с помощью радиосредств любой
Процессы и объекты. В зависимости от количества решаемых задач, управление может быть
Первый – одноцелевой или многоцелевой, т.е. обеспечивает не одно, а два
Или более задач. Например, система управления для набора искусственных
Спутники Земли (спутники) могут быть предназначены для следующих двух
Задачи
1) обеспечение движения набора спутников по заданным траекториям
(например, важно для глобальной радиосвязи).
2. выполнение различных изменений в аппаратуре на борту спутника,
Необходимые для выполнения этими спутниками определенных задач.
В зависимости от количества одновременно управляемых объектов управление может быть
Однообъектные или многообъектные. Вышеупомянутая система управления
Набор спутников является многообъектным, так как он должен реализовывать
Управление множеством спутниковых систем.
По количеству контрольных пунктов (командных пунктов), из которых
Управление рассматриваемым объектом может
Быть одноточечным или многоточечным. Пример многоточечного
Управление космическим аппаратом с использованием двух точек называется двухточечным управлением,
Которые могут быть выполнены в качестве космонавта (т.е. с бортового
Управление автомобилем может осуществляться с наземной станции управления или с наземного пункта управления.
Следует также проводить различие между обычными (одноступенчатыми) и иерархическими подходами.
Управление (многоступенчатое). В иерархических (многоступенчатых) системах
Управляющие команды могут генерироваться более чем одним человеком.
Ниже приведены некоторые наиболее важные аспекты
К управляемому объекту) порядок. Пример иерархического
(многоступенчатый) контроль – это контроль за перемещением пассажира
Самолет. На первом (нижнем) этапе управление движением самолета
Выполняет пилот, а второй (высший) этап – командир.
На третьей ступени экипаж будет диспетчером наземного пункта управления и т.д.
П. Очевидно, что иерархическое управление может быть многоточечным или многосторонним.
Одна точка. Например, если система управления межпланетным пространством
Командовать кораблем смогут только
С борта этого корабля, но с двумя людьми – астронавтом-пилотом и астронавтом.
Командира корабля, управление таким кораблем будет одноточечным, но
Иерархическая (двухступенчатая). Также очевидно, что многоточечная
Контроль может быть как иерархическим, так и обычным. Например, если в
Запуском автоматической межпланетной станции будут управлять
Производится с одного командного пункта, а при высадке с другого, то
Такое управление будет многоточечным, но не иерархичным.
Общая функциональная схема однофункциональной системы управления
Содержащий только один командный пункт с обычным (не иерархическим)
Управление показано на рис. 1.1 и состоит из информационного и
Основные функции измерительного устройства (MU), контрольного устройства (CD), контрольного устройства (CD) и контрольного устройства (CD) перечислены ниже.
Линия (CL) и контролируемый объект. Информационно-измерительное устройство
[pic]
Извлекает (собирает) информацию из внешних источников I1, I2, . , Ip и
Информация о состоянии управляемого объекта (при наличии канала)
Обратная связь). Устройство управления генерирует команды управления
Uk (t) на основе текущей (рабочей) информации, поступающей на его входы
? (t) и начальной (априорной) информации ?0(t) . Другими командами являются
Передаются через командную строку управляемому объекту. В результате
при
При таком искажении команды u’k (t), поступающие к объекту, могут несколько
Отличаются от переданных команд uk (t). В тех случаях, когда
Объект находится в непосредственной близости от устройства управления,
Не отпускать
Связь потеряна
На рис. 1.1 ?1(t) , ?2(t) , ?3(t) – эффект интерференции
Ненормальность (нарушение), возникающая по данным контрольного устройства,
Командной строки и управляемого объекта. Информация и измерение
Устройство (ИУ) обычно состоит из оборудования для извлечения и передачи информации
Информация. Информационно-поисковые устройства собирают всю текущую
Информацию, необходимую для обеспечения проверки. Например, если вы укажете
Текущая позиция ракеты и положение ракеты отображаются на цели.
Если ракета отклоняется от ожидаемой траектории, то обсуждается (объект) или отклонение. Если устройства
Устройство поиска и управления информацией находится в значимом месте
Информационно-измерительный прибор содержит следующее
Также соответствующие линии передачи информации. В противном случае, эти
Линии электропередач отсутствуют, и информационно-измерительное устройство
Обычно называется измерительным прибором и является
Комбинация нескольких чувствительных элементов (датчиков).
Если команды uk (t) генерируются с учетом текущей информации о
Состояние управляемого объекта, т.е. существует обратная связь с выхода
Объекта на вход управляющего устройства (как показано пунктирной линией на
Рис. (1.1), система управления является замкнутой. Если такая обратная
Отсутствует, система управления называется открытой. В
В будущем мы будем говорить в основном о закрытых системах управления, поэтому
Поскольку они позволяют, как правило, получить более высокое качество управления
И находят наибольшее применение. Кроме того, именно в закрытых системах
Что касается радиоустройств, то здесь имеются наиболее ярко выраженные характеристики,
Связано с наличием взаимодействия как между отдельными радиопосредниками,
И с другими (не радиотехническими) звеньями системы управления. В
Системы радиоуправления широко используются как часть
Информационно-измерительных устройств, а также в качестве командных команд,
Называемых в данном случае командными радиолиниями (КРЛ).
В составе информационно-измерительных приборов радиосредств применяются
Как для добычи информации (радар, телевидение и другие
Устройства), а также для передачи информации, то есть в виде радиолиний
Передачу данных.
В зависимости от степени вовлечения человека управление может быть
Автоматические, неавтоматические или универсальные. С автоматическим
Руководство человека не участвует непосредственно в процессе
Контроль и его функции ограничиваются только наблюдением за надлежащим функционированием
Ниже перечислены наиболее распространенные виды оборудования и, при необходимости, заменить неисправное или
Его ремонт. При неавтоматическом (например, ручном) управлении человек
Принимает непосредственное участие в процессе управления и именуется
Оператором. С помощью универсального управления можно как
Автоматическое и неавтоматическое управление. В случае неавтоматического
Управления разнообразной информацией, необходимой человеку-оператору
Ниже приведены примеры типов информации, которые можно использовать для эффективного управления
В ряде информационно-измерительных автоматических устройств. В то же время
Неавтоматизированный контроль часто называют автоматизированным контролем
Управление.
По степени адаптивности к внешним условиям систем управления
Делятся на традиционные и адаптивные системы. В традиционных системах адаптация
(“Адаптация”) отсутствует или незначительна. В адаптивных
Системы, адаптация играет важную роль. Как правило, адаптивные
Системы включают самонастраивающиеся, саморегулирующиеся,
Самообучающиеся и самоорганизующиеся системы. Самонастраивающиеся системы.
Системы, в которых структура (принципы проектирования) системы в процессе
Управление не меняется (регулируется, настраивается)
Только определенные параметры этой структуры (коэффициент усиления, полоса пропускания и
Переходы, частоты настройки и т.д.) Системы более высокого класса, в
Ниже перечислены основные моменты процесса управления, которые можно оптимизировать (адаптировать) в процессе менеджмента
Не только параметры системы, но и её структура.
Рис. 1) показывает, что процессы в схеме управления (рис. 1.1)
Управление может быть непрерывным, квази-непрерывным, импульсным и импульсным
Корректирующий. При непрерывном управлении процессы во всех звеньях цикла
Управления являются непрерывными функциями времени. На сайте
Квазинепрерывный контроль, процессы в некоторых звеньях (обычно в
Измерение) имеют импульсный характер, но импульсы следуют таким
Часто, что выходной вектор, ?out(t) (рис. 1.1) меняется с течением времени
Таким же образом, как и при постоянном мониторинге.
Если импульсная природа процессов, происходящих в отдельных звеньях цепи
Первым шагом на этом пути стало создание новой системы
Контроль называется импульсным контролем, а также системой в целом.
Или импульсно-корректирующее управление. В то же время, разница между импульсным управлением и
Это объясняется тем, что в первом случае импульсы в
Различные части системы следуют синхронно и с постоянной периодичностью
Повторение (или несколько, но несколько периодов повторения). Во втором
В случае (с импульсно-корректирующим управлением) управление сводится к
Разработка и внедрение относительно небольшого числа корректирующих мероприятий
Импульсов, а также синхронизация последовательности импульсов в различных частях системы
Могут отсутствовать.
Помимо радиоуправления, система радиоуправления может включать в себя
Большое количество другого оборудования – управляемый объект (аппарат),
Устройство управления (включая приводы), различные
Нерадиотехнические датчики, программное обеспечение и устройства синхронизации и т.д. На сайте
В ряде случаев вес, размер и стоимость радиооборудования
Может составлять лишь небольшую часть всей системы управления. Но даже в
В подобных случаях радиоинженеры, разрабатывающие и эксплуатирующие
Радиосредств, обычно необходимо в определенной степени учитывать связи
Между радиосредствами и остальной частью системы управления. Эти соединения
Можно разделить на функциональную, структурную и динамическую.
Функциональные связи обусловлены тем, что все устройства, составляющие
Системы, предназначены для выполнения общей задачи. При этом обычно
Эту общую задачу можно решить с помощью различных вариантов
Распределение требований между отдельными устройствами. Например, один и тот же
Такая же вероятность поражения цели управляемой ракетой может быть достигнута
С более низкими требованиями к точности наведения снарядов, если это повышает
Требования к эффективности боевой части; в некоторых случаях можно обеспечить
Одинаковая помехоустойчивость системы при меньшей мощности радиопередатчика
Устройств, при повышении требований к радиоприемнику и т.д.
Конструктивные связи объясняются тем, что обычно по условиям задачи
Система в целом или ее отдельные крупные части должны представлять собой в
Ниже приведены некоторые примеры того, как конструктивно оформляется единое целое, например, внутри корпуса
Управляемой ракеты.
Динамическая взаимосвязь проявляется в том, что процессы, протекающие в
Различные части системы управления во время ее работы взаимосвязаны. В
В разомкнутых системах управления эти связи проявляются в том, что выходной сигнал
Реакция каждого предыдущего блока является входной информацией для
Последующей; кроме того, часто необходимо учитывать входное сопротивление
Последующего блока. Более того, в системах управления с замкнутым контуром,
Обязательно существует зависимость входных процессов системы от процессов
В выход.
Общие характеристики радиоуправления воздушными судами
Из всего многообразия летательных аппаратов выделим лишь следующие
Их типы, наиболее характерные с точки зрения используемых методов и средств
Управление:
1) Ракеты (ракеты) ближнего действия – ракеты
” земля-воздух (зенитные), воздух-воздух, воздух-земля (или
Воздух-море) и земля-земля.
2) Баллистические ракеты и ракеты большой дальности
Космический корабль.
3) космические аппараты (КА) – искусственные спутники земли
Космические аппараты, межпланетные автоматические станции и поставщики услуг Интернета (ISP).
4. самолеты и вертолеты.
Ракеты малой дальности (ракеты) – это средство для
Поражение цели. Процесс радиоуправления состоит из трех основных
Этапер:
Управление пуском ракеты.
2. управление полетом снаряда.
3. Запуск и управление детонацией боеголовки ракеты.
Управление пуском должно обеспечить запуск ракеты в наиболее благоприятный момент
Время. Если ракета запускается с поворотной наклонной тележки, то
Управление пуском также должно обеспечить необходимую ориентацию лафета.
Управление запуском осуществляется на КП (командном пункте) с помощью
Радарных устройств, расположенных в контрольной точке, и предварительные данные о
Координаты цели и параметры ее движения, получаемые по линиям связи от
Центр данных радиолокационного поля (т.е. набор
Радиолокационные средства некоторого района). Управление полетом
Обеспечивает наведение ракеты на цель с достаточной точностью, чтобы
Цель может быть поражена надежно. Для этого обычно используются радиоустройства.
Расположенный как на станции управления, так и на борту ракеты, и включает в себя радиолокатор
Устройства и радиолинии для передачи информации с пункта управления на ракету и/или с ракеты
На командном пункте. Управление детонацией боеголовки ракеты должно обеспечивать
Подрывная деятельность в наиболее выгодный момент времени и, как правило, осуществляется
Радиовзрыватель для ракеты расположен сбоку.
Баллистические ракеты большой дальности (БРДМ) предназначены для
В следующей таблице вы найдете количество целей с расстоянием в несколько тысяч и более от КП
Километров. При управлении такими ракетами момент старта обычно не играет роли
Приведем пример успешного применения метода
Двигателя ракеты в момент, обеспечивающий поражение цели.
Ракеты-носители для космических аппаратов предназначены для запуска
Искусственные спутники Земли, космические аппараты и
Другие космические аппараты. Средства запуска, такие как баллистические ракеты
Ракеты дальнего действия обычно делаются многоступенчатыми (обычно двух- и
Или трехступенчатой). Управление ракетами-носителями имеет много общего
С управлением баллистическими ракетами большой дальности, как в обоих
Основная задача контроля – отключить наиболее прибыльные
Момент времени работы ракетного двигателя последней ступени. В момент выключения
Привести в движение связь между координатами и компонентами вектора скорости
Ракета должна быть такой, чтобы обеспечить попадание в цель (в
В случае баллистической ракеты) или запуск космического корабля к цели
Орбита (в случае запуска космического аппарата).
Космические аппараты в зависимости от степени удаления от Земли
Делятся на аппараты ближнего космоса (околоземного), “среднего космоса” и “среднего космоса”.
Глубокий космос (лунный) и дальний космос (межпланетный). Основными типами околоземных космических аппаратов являются
Это спутники (коммуникационные, навигационные, исследовательские и т. д.), и
Околоземных космических аппаратов. При управлении некоторыми типами спутниковых космических аппаратов
Требуется очень высокая точность вывода их на заданную орбиту и удержания их там
На этой орбите в течение длительного периода времени. Кроме того, как уже упоминалось
Как отмечалось выше, часто необходимо производить согласованное управление
Набор из нескольких спутников. При управлении космическими
Космический аппарат необходимо не только вывести на орбиту, но и
Его посадки на Землю. В ряде случаев также требуется произвести
Автоматическое или полуавтоматическое сближение на орбите двух или более
Космических аппаратов и выполнять различные маневры.
Еще более сложными и многообразными являются задачи лунной и
Межпланетный космический корабль. Например, во время полета космического аппарата
До Луны и обратно может потребовать последовательного выполнения следующих условий
Основные операции: запуск космического аппарата с несколькими космонавтами к околоземному пространству
Орбита и коррекция этой орбиты; выход с земной орбиты на орбиту,
Которая обеспечивает сближение с Луной; переход с этой орбиты на окололунную орбиту
Орбита; разделение космического аппарата на два отсека – лунный и основной; спуск лунного
Возвращение лунного отсека на поверхность Луны; обратный запуск лунного отсека с поверхности
Лунный орбитальный корабль и его стыковка в главном отсеке орбиты Луны;
Переход космического аппарата с лунной орбиты на орбиту, обеспечивающую
Сближение с Землей; переход с этой орбиты на околоземную; спуск с
Орбита Земли и посадка на поверхность Земли.
При эксплуатации воздушных судов, особенно военных самолетов, также
Необходимо выполнить целый комплекс различных задач – взлет, взлет в
Район цели, запуск управляемой ракеты (снаряда) по цели, управление
Этим снарядом, предотвращая столкновение с другими самолетами,
Возвращение на аэродром, посадка и другие. При управлении воздушными судами
Использование радиооборудования часто ставит под сомнение радиопротиводействие.
(создание помех радиотехническим средствам противника) и огневое сопротивление
(П. едж.
Уничтожение вражеских радаров ракетами с пассивными головными частями
Самовоспитание).
Из приведенного краткого обзора следует, что характер задач
Радиоуправление во многом зависит от типа управляемого устройства и его
Цель. Так, например, при управлении невоенными транспортными средствами
Снимаются задачи радиопротиводействия и подрыва боевой части; в контроле
Посадка самолета и т.д. отсутствует. Однако,
Большинство управляемых самолетов характеризуются наличием
Контроль за их движением. Этот контроль в общем случае заключается в следующем
Управление движением центра масс автомобиля и его вращением вокруг
Центра масс, т.е. при управлении полетом и ориентацией. В то же время, управление
Ориентация аппарата может потребоваться как для обеспечения надлежащего
Управления его полетом, а также имеет самостоятельное значение (например, для
Необходимость обеспечить конкретное расположение фюзеляжа
Транспортного средства относительно Земли).
Радиоуправление движением самолетов и кораблей часто
Также называется радионавигация.
Термин навигация впервые появился применительно к морским судам и под
Под радионавигацией сначала понималось вождение с помощью радиоаппаратуры морских
Корабли. По мере развития авиации мы начали использовать термины “навигация” и “радионавигация”.
Была также распространена на эксплуатацию самолетов. В связи с появлением
Космических аппаратов, эти термины были расширены до вождения
Космических аппаратов. Поэтому в настоящее время в условиях радионавигации
Обычно понимается как выполнение радиопередачи на море, в воздухе или
Космические аппараты. Все эти управляемые объекты характеризуются наличием
На борту объекта лицо (пилот), которое может принимать
Непосредственное участие в руководстве.
Кроме того, впервые получил распространение термин “радиоуправление”.
Только в отношении радиоуправления беспилотными объектами.
Снаряды. Позже, в соответствии с развитием технологии управления и
Кибернетики, которая значительно расширила понятие “контроль”, термин
Радиоуправление стало применяться не только для беспилотных летательных аппаратов
Пилотируемых транспортных средств.
Следует отметить, что в последние годы развитие технологий контроля
Использование термина “воздушное движение” привело к появлению обоих терминов -.
Радиоуправление и радионавигация в значительной степени утратили свою четкую
Важность. До относительно недавнего времени все системы управления и
Навигацию можно довольно четко разделить на два класса – те, которые в
Где радиопосредники не используются для управления, и те, где они
Применяются средства. В то же время, как правило, в тех системах управления, в которых
Центральную роль в этом процессе сыграли радиопосредники.
Для повышения качества управления используется комбинация
(комплексирование) радиосредств с другими, например, инерционными приборами
Контроль. Классы систем, в которых радиопосредники вообще отсутствуют
Используемых или, наоборот, доминирующих, постепенно сокращаются.
Это особенно актуально для управления пилотируемыми транспортными средствами, для работы которых требуются люди.
Навигации. Поэтому в настоящее время правильнее говорить не о
О радионавигации, а просто о навигации и под радионавигационными устройствами
(средства) означают не приборы радионавигации, а радиоаппаратуру для
Навигации. Соответственно, в общем случае мы не должны говорить о средствах
Радиоуправления, а о радиоуправлении (и других средствах) контроля.
Для управления ориентацией самолета, радиоаппаратура
Используются в значительно меньшей степени, чем для управления полетом.
Краткое описание способов управления полетом
Принципы организации управления
Управление полетом транспортного средства осуществляется путем изменения его
Скорость V, т.е. придавая машине ускорение W (рис. 1.4).
[pic]
В этом случае изменение модуля скорости V осуществляется путем создания
Тангенциального ускорения Wz , и изменения направления вектора скорости
Создавая поперечное ускорение Wp. Поперечное ускорение в декартовых координатах
Система координат определяется своими компонентами Wx и Wy, а в полярном
Системы координат по модулю Wn и полярному углу ? Контроль величины и
Направление ускорения W осуществляется с помощью рулевых органов. Таким образом,
как
W=F / m ,
Где F – результирующая сила, приложенная к аппарату с массой m, тогда
Управление ускорением W достигается изменением результирующей силы F.
F изменяется за счет изменения T, сила тяги
(созданная реактивным или любым другим двигателем) и/или
Вытекающий из
Аэродинамическая сила R (создаваемая потоком воздуха, обтекающим вокруг
Аппарат). Рули, управляющие силой R, называются органами управления полетом
Рули и позволяют эффективно управлять только при полетах с
Достаточную скорость в достаточно плотных слоях атмосферы.
В некоторых случаях управление значением скорости машины на главном
Следующее не обязательно и только контролируется
Направление полета. Все, что необходимо, – это управление рулем,
Управляя лишь поперечным ускорением Wn.
Вы можете управлять автомобилем в декартовом, полярном или смешанном режиме. Когда
Декартово управление высотой, рулем и рулем “ускоритель-тормоз”
Управляющие компоненты Wx , Wy и Wz общего ускорения соответственно
Декартовы координаты (рис. 1.4). При полярном управлении
Один из рулевых элементов управляет ускорительным устройством W (в
В некоторых системах данное рулевое оборудование может дополнительно изменять
Направленность вектора
W в противоположную сторону). Остальные элементы рулевого управления обеспечивают необходимые
Направление вектора У.
На рисунках 1.5 и 1.7 показано рулевое управление воздухом.
[pic]
Рисунок 1.5 иллюстрирует полярное управление. При отклонении
W P состоит из руля глубины справа (по часовой стрелке на рис. 1.6), набегающего на руль
Этот крутящий момент вызывает вращение корпуса под действием потока воздуха.
Прибора вокруг оси yp против часовой стрелки (рис.1.6).
[pic]
При достижении определенного момента вращение вокруг оси yp прекращается
Создаваемый потоком воздуха вокруг корпуса (и действующий в данном случае).
Случае по часовой стрелке), уравновешивает крутящий момент Mrrg,
Генерируется лифтом. Значение угла в устойчивом состоянии ?
Между продольной осью ракеты и вектором ее скорости Vv (называемый углом
Угол атаки) примерно пропорционален углу поворота рулевого колеса.
Малые угловые значения).
Результирующая “аэродинамическая сила R, создаваемая встречным
Корпус самолета воздушным потоком, может быть разложен на
Компоненты Y и Q. Значение нормальной компоненты Y,
Называемая подъемной силой, пропорциональна углу ?а (при малых углах ?а ).
Подъемная сила Y создает поперечное ускорение Wn , пропорциональное этой величине
Сила. Следовательно, отклонение руля глубины RG на определенный угол ?
Создаёт .
В установившемся режиме поперечное ускорение Wn, модуль которого
Пропорциональна углу отклонения руля. Если руль глубины поворачивается на такой
Тот же угол ? но в противоположном направлении (т.е. против часовой стрелки).
Стрелка), корпус устройства также будет вращаться в противоположном направлении
(по
По часовой стрелке), и подъемная сила Y, а значит, и ускорение Wn
Изменят свое направление на противоположное. В этом случае, если ось ур, жестко
Связанный с
С крылом аппарата, горизонтальна, то ускорение Wn всегда будет находиться
В вертикальной плоскости
Если нужно создать ускорение Wn в другой плоскости, то тело
Устройства поворачивается на определенный угол вокруг своей продольной оси Zp,
Называется углом крена и создается рулем крена RC. (Когда вы поворачиваете руль.
Воздушный поток на лопастях PK этого руля создает вращающееся
Момент, вращающий корпус вокруг оси zP).
Например, если угол крена 90° установлен с помощью рулей крена, то
Если направление глубины отклоняется, то это создает ускорение Wp, которое уже не находится в рамках
В вертикальной плоскости, но и в горизонтальной. Таким образом, с помощью рулей
Глубина и крен могут быть получены с требуемым значением и
Показания:
Поперечное ускорение аппарата Wp.
На рис. 1.7 показана схема симметричного декартова руля
Управление. В этом случае компоненты поперечного ускорения в вертикальном и
Горизонтальной плоскости, Wx и Wy, создаются, соответственно, с помощью
Это руль высоты RV и руль поворота RP. Как работает каждый из этих рулей
Аналогичен принципу руля глубины, описанному выше. Отклоняясь
Руль высоты поворачивает корпус аппарата вокруг оси ур и создает
Подъемная сила и, следовательно, боковое ускорение в вертикальной плоскости
Самолет. Отклонение руля РП вызывает вращение корпуса транспортного средства
Вокруг оси xP и создают подъемную силу и боковое ускорение в
Детский горизонтальный самолет
При декартовом управлении руль крена является только вспомогательным
Функция стабилизации автомобиля при опрокидывании. При возникновении нарушений
Момента, вызывающего крен автомобиля (т.е. вращение корпуса вокруг оси
Z P), руль крена создает противоположный момент, возвращая корпус судна в положение
Исходное положение. Руль крена может быть конструктивно объединен с
Рулевого колеса или регулятора высоты.
В смешанном рулевом управлении, например, в самолетах, используется
Создание бокового ускорения включает в себя не только два компонента рулевого управления, а три –
Управления высотой, тангажом, креном и рысканьем.
В отсутствии атмосферы или при низкой плотности (и в случае низкой
Скорость полета) управление полетом осуществляется путем изменения силы тяги
Двигатель(и). В этом процессе используются следующие схемы рулевого управления
Весьма разнообразны. Рассмотрим наиболее типичный пример. В таком
Модуль W желаемого ускорения создается единственным двигателем, жестко
Самолета и называется основным или маршевым
Двигатель. Придание вектору W требуемого направления осуществляется следующим образом
Соответствующим образом ориентируя кузов автомобиля. При управлении
Баллистические ракеты большой дальности и пусковые установки для ракет
Двигательная система судна функционирует нормально для
В течение нескольких минут непрерывно, а затем выключается и сбрасывает настройки. В это же время в
Во время работы двигателя ориентацией можно управлять из
С использованием газовых рулей. Эти рули изготавливаются из термостойких материалов и
Устанавливается в струе газов, вытекающих из сопла главного двигателя
(Рис. 1.8).
[изображение]
Как ощущается рулевое колесо, когда вы поворачиваете его на определенный угол? струя газа создает
Газодинамическая сила Yp, вращающая корпус ракеты вокруг его центра
масс.
При управлении космическими транспортными средствами для экономии топлива
Управление полетом обычно осуществляется всего несколькими
Сравнительно кратковременные включения крейсерского двигателя. В то же время для
При упрощении двигателя величина его тяги, как правило, не является плавной
Двигатель можно запускать только в режиме
“вкл/выкл”. В этом случае управление полетом не
Аф
Величина ускорения W регулируется (включением и выключением)
Двигателя в соответствующие моменты, например, при
Последовательность. На основе данных, полученных в результате информационно-измерительного
Устройство DUT (см. рис. 1.1) устройство управления DUT
Определяет необходимое изменение вектора скорости устройства. Затем тело
Аппарат вращается вокруг центра масс таким образом, что
После включения маршевого двигателя его сила тяги T совпала с
Направлении с вектором ?Vtr. Затем включается крейсерский двигатель, создавая
Постоянное ускорение W, и вектор скорости аппарата изменяется на
закону ?V=W t .
Когда это изменение достигает требуемого значения ?Vtr , круизный двигатель
Отключается. Как поворачивается корпус при выключении
Маршевого двигателя, они осуществляются при помощи дополнительных
Небольшие двигатели, называемые двигателями ориентации. Как
В этих двигателях используются малоразмерные реактивные двигатели, вектор
Тяга которых не проходит через центр масс аппарата, или маховиков
(Массы в движении).
Основные элементы управления полетом
В основном существует три вида управления полетом:
1. Автономное управление
(2) возвращение домой
3. Дистанционное управление
Разделение систем управления на автономные и неавтономные может быть выполнено двумя способами
Разделение происходит по материальному и информационному признаку. Путем деления на материал
Автономные системы – это системы, в которых все оборудование автономно,
Предназначенное для управления полетом воздушного судна, расположено
На борту этого аппарата. При делении по информационной характеристике на
Автономные системы – это системы, в которых после начала (старта)
В самолете нет никакой дополнительной информации о позициях или
Параметры цели (назначения) и управляющего движения не учитываются, когда
Обучение управленческих команд.
Автономное управление с помощью автономной информации
Несоответствие параметрам нацеливания, местоположения или движения
Которые не известны точно до запуска аппарата или могут быть известны после запуска аппарата
Значительно изменится. Например, автономное вождение может не обеспечить
Для наведения снаряда на вражеский самолет, но подходит для нацеливания
Баллистической ракеты к наземной цели, геоцентрические координаты которой
Известно до выпуска снаряда
Автономное управление может быть запрограммированным или самонастраивающимся.
При программном управлении самолет должен двигаться вдоль
Программной (номинальной) траектории, т. е. траектории, выбранной перед запуском
Устройства и фиксируется соответствующим программным механизмом,
Установленный на его плате. В этом случае задача управления сводится к измерению
Отклонения транспортного средства от номинальной траектории и устранение этих отклонений.
Однако программный контроль часто не оптимален.
Типичная функциональная схема автономной системы программного управления
Показано на рисунке 1.10.
[Изображение].
Автопилот, состоящий из усилителя-преобразователя UP, исполнительного механизма
Механизм (рулевые машины) IM и датчики обратной связи D 1 и D 2
Производит требуемые отклонения органов управления на основе
Поступающие на входы усилителя-преобразователя данные u1 , u2, u3 и u4
В этом случае u1 – это набор данных из механизма программирования, а
Которая задает требуемый закон движения машины.
U2 – набор данных, определяющий действительный закон движения
Центр масс (координаты, скорость, ускорение) аппарата. Устройство,
Которая производит эти данные, называется координатором.
U3 – агрегированные данные, касающиеся вращения корпуса летательного аппарата вокруг его центра
Массы (углы поворота и их производные). Эти данные производятся датчиками
D 1 угловое вращение свободного и прецессирующего тела устройства
Гироскопические.
U4 – набор данных о движении рулевых органов (например, углы
Рулей и производных от этих углов), вырабатываемых датчиками D2.
В некоторых случаях усилитель-конвертер также вводит данные по
Текущее время, скоростной напор и т.д. В усилителе-преобразователе
Входные данные усиливаются и преобразуются в команды управления следующим образом
Так, чтобы обеспечить достаточный запас прочности и высокое качество
Регулирование. Закон о преобразовании данных может быть довольно сложным и
Требуют использования электронной вычислительной машины в устройстве UE.
В зависимости от типа координатора, автономные системы управления
Делятся между следующими секторами: инерциальный, космонавтика, радиотехника и другие.
В инерциальных системах данные о законе движения центра масс автомобиля
Получается путем измерения и интегрирования ускорения W, осуществляемого
акселерометрами (измерителями ускорений) и интеграторами ускорений.
Системы астронавигации основаны на определении положения центра тяжести.
Массы аппарата с помощью пеленга излучения небесных тел, осуществляемого
На борту аппарата находится специальный секстант для измерения широты и долготы.
Координаторы автономных систем радиосвязи очень разнообразны и
Обычно основаны на использовании радиовысотомеров и доплеровских измерителей
Путевой скорости или при приеме на борт управляемого аппарата
Радиоизлучения от различных ориентиров, расположенных за пределами КП и цели (точка
Целей). В принципе, любые источники могут служить в качестве опорных точек
Достаточно интенсивное радиоизлучение, параметры положения и передвижения
Который в фиксированной системе координат (например, географической,
Геоцентрический или гелиоцентрический) известны априори с достаточным количеством
Точность и поэтому может быть введена непосредственно в автопилот, т.е. без
Использование дополнительных счетчиков. В частности, он может быть использован
Солнечное излучение и излучение от некоторых “радиозвезд” или излучение из
Радиопередающие устройства, установленные на спутнике или на Земле. В то же время,
Если радиопередающие устройства установлены специально для контроля за
Он не будет использоваться для других целей (навигация),
Оставаясь информационно автономной, она теряет свою аппаратную часть
Автономия. Для повышения точности автономных систем часто используются следующие элементы
Комбинирование (объединение) различных типов координаторов. Например,
В астроинерциальных системах инерциальные координаторы усложняются за счет
Астронавтике, а также в радиотехнике с радиотехникой.
Самонаводящийся механизм автомобиля направляет его к месту назначения (цели)
На основе приема энергии, излучаемой или отраженной целью.
В зависимости от характера используемой энергии, самонаведение может
Быть радио, тепловым, световым, акустическим. Также возможно
Использование комбинированных систем самонаведения, в которых, например, используются,
Сочетание радиотехнических и тепловых координаторов.
В зависимости от местоположения первичного источника энергии системы
Можно использовать активные, полуактивные или пассивные устройства самонаведения. В
Активные системы, первичный источник энергии устанавливается на борту судна
Самолета и полуактивные, вне борта (например, на борту самолета).
C P). Пассивные системы используют излучаемую или отраженную энергию
Природные источники (солнце, луна и т.д.) или источники энергии,
Рукотворные, но не для того, чтобы обеспечить самонаправление, а для других
Задачи. Именно поэтому радиоголовки также называют пассивными
Самонаводящиеся ракеты, устанавливаемые в ракеты, уничтожающие радары
Противника и принимающих излучение этих радаров.
Очевидно, что активные системы самонаведения являются аппаратными
В отношении автономии. Однако они не являются автономными в информационном отношении и
В этом их принципиальное отличие от автономных систем
Управление. Источник энергии является целью (пунктом назначения),
Применяется в системах самонаведения для получения в полете
Информация о положении и движении транспортного средства относительно цели и
Учета этой информации при формировании команд управления. В связи с наличием
Такой канал информации – канал управления целью – самонаведение имеет
По сравнению с автономным управлением, как очень важное преимущество, и
Серьезным недостатком. Преимуществом является возможность направлять устройство
На цели, чьи параметры положения или движения известны априорно из
Недостаточная точность, например, по самолетам противника. Недостаток
Это способность противника создавать эффективные помехи, действующие как
На целевой канал управления.
Функциональная схема активной или пассивной системы наведения
Показана на рис. 1.11,а, ее соответствующая блок-схема имеет вид
Рис. 1.11.6.
[pic]
R GS является головным устройством радионаведения (координатором) схемы,
Который измеряет параметр рассогласования, характеризуя величину и направление
Отклонение транспортного средства (ракеты) от правильного полета к целевой КР.
Параметром такого типа может быть, например, производная ?=d? /dt, где ?
-угол
При стабилизированной (невращающейся) цели, отклонение ракеты от цели r
Система координат x y z. Кинематическая связь учитывает
Кинематические соотношения, связывающие параметр смещения ?
Координаты центров масс Ats(t) и Ap(t) цели и ракеты, и динамический
Связь-.
Связь координат центра масс аппарата (ракеты) Ap(t) с отклонением руля
?(t). На рисунке показано, что в радиосистеме самонаведения (RGS),
Играть роль измеряющего элемента (координатора) в
Замкнутого контура управления как одного из его звеньев, называемого
радиозвеном.
Телеконтроль – это управление, при котором с командного пункта
Вы можете изменить траекторию управляемого автомобиля.
Различные типы команд формируются в зависимости от того, как они организованы
Телеуправление и телеуправление радиозоной. В первом случае команды
Формируются на КП и передаются на борт автомобиля по радиосвязи, называемой
Командная радиолиния. Во втором случае управление формирует соответствующую
Зона радиоконтроля, равносигнальная зона, является специальной зоной контроля, наряду с
По которому должно лететь управляемое транспортное средство. В этом случае отклонение транспортного средства от
Зона равного сигнала обнаруживается приборами, установленными на борту самолета
Этого аппарата и сводится к нулю соответствующим действием на его
Рулевые органы. В большинстве случаев требуемая эквипотенциальная зона имеет
Форму прямой линии или плоскости, т.е. это эквидистантная ось или
Плоскость. В случаях, когда требуемая площадь равного сигнала имеет вид
Прямой, радиозона называется радиолучом, а соответствующий тип телеуправления
– раия.
Телеуправление можно использовать для наведения транспортного средства на цель (точку
Назначения) или в район цели, выводя космический корабль на целевую орбиту,
Доведение аппарата до контроля (или до зоны контроля) из точки, удаленной от этой точки
Контроль и т.д. В случае таргетинга проводится различие в зависимости от метода
Управление целью, телеуправление первого рода (TU-1) и телеуправление второго рода
Видов (ТУ-2). На ТУ-1 контроль цели осуществляется непосредственно
С командного пункта и, в случае ТУ-2, с устройства управления полетом.
Аппарата к цели задается на борту аппарата, а данные мониторинга
Передаются от автомобиля на пульт управления по соответствующему радиоканалу.
Линии передачи, включенные в системы телеуправления, такие как
Обычно изготавливаются на основе радиотехнологий, а устройства получения данных
Может быть как радиотехническим, так и других типов (например
Телевизионные или тепловые).
Для повышения качества управления также обычно используются различные методы.
Сочетание автономного управления, самонаведения и телеконтроля.
Например, при наведении зенитной ракеты на цель в первом районе
Автономное инерциальное управление может использоваться для траектории ракеты, и
Во второй секции находится ТУ-1, а в третьей (последней) секции – самонаведение.
Литература
Л.С. Гуткин, В. В. B. Пестряков, В. Н. Теплугин. Радиоуправление. 1970 год
Л.С. Гуткин, Ю. П. Борисов и др. П. Борисов и др. Радиоуправление реактивными снарядами и
Космический зонд. 1968
Дане зе строны www.space-academy.net.
