DE2210561C3 - Method of guiding a missile - Google Patents
Method of guiding a missileInfo
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- DE2210561C3 DE2210561C3 DE19722210561 DE2210561A DE2210561C3 DE 2210561 C3 DE2210561 C3 DE 2210561C3 DE 19722210561 DE19722210561 DE 19722210561 DE 2210561 A DE2210561 A DE 2210561A DE 2210561 C3 DE2210561 C3 DE 2210561C3
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Description
werden.will.
60 Nach weiterer Ausbildung der Erfindung werden in der Lenkanlage mit einem Ortungsgerät die Bah-60 According to a further development of the invention, in the steering system with a locating device, the path
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lenkung nen des Flugkörpers und eines anfliegenden Zieles eines Flugkörpers mit mindestens einem Nick- und verfolgt, die jeweiligen Winkeldifferenzen zwischen einem Gierregelkreis, für die Rückführsignale aus ihren beiden Sichtgeraden in einen Kommandorechden Meßwerten von je einem außerhalb des Schwer- 65 ner eingegeben, dort mit der durch laufende Zeitmespunktes des Flugkörpers angeordneten Querbeschleu- sungen gewonnenen Entfernung des Flugkörpers zu nigungsmesser gewonnen werden, wobei die inneren den die Nachbildung der störenden Quergeschwin-Regelkreise zur Aufschaltung von in einer Lenk- digkeitsanteile des Flugkörpers enthaltenden Lenk-The invention relates to a method for steering the missile and an approaching target of a missile with at least one pitch and tracked the respective angular differences between a yaw control loop for the feedback signals from their two straight lines of sight into a command line Measured values entered by one outside the heavy 65, there with the current time measuring point the missile arranged transverse thrusts to the distance of the missile obtained inclinometer can be obtained, the inner ones being the simulation of the disruptive lateral velocity control loops for the connection of steering components contained in a steering component of the missile
Signalen verarbeitet und die Lenksignale zu einem Kommandosender zur Übertragung an den Kommandoempfänger des Flugkörpers weitergeleitet.Signals processed and the steering signals to a command transmitter for transmission to the command receiver of the missile forwarded.
Nach weiterer Ausbildung der Erfindung werden im Flugkörper die Meßwerte der (juerbeschleunigungsmesser in Integratoren integriert, in Flugreglern die sich aus der Integration ergebenden Geschwindigkeiten durch Addition mit den Meßwerten zu den Rückführsignalen verarbeitet und die Rückfüh* signale mit den vom Kommandoempfänger kommenden Lenkisgnaien zum Zwecke der Eliminierung der störenden Quergeschwindigkeitsanteile subtrahiert, um ungestörte Steuersignale für die Betätigung von Stellmotoren zur Erzeugung von Ruderausschlägen zu gewinnen. According to a further development of the invention, the measured values of the (accelerometer integrated in integrators, in flight controllers the speeds resulting from the integration by adding the measured values to the Processed feedback signals and the feedback * signals with the Lenkisgnaien coming from the command receiver for the purpose of eliminating the disruptive ones Transverse speed components are subtracted to provide undisturbed control signals for the actuation of servomotors to generate rudder deflections.
Durch die Eliminierung der störend wirkenden Anteile der Quergeschwindigkeiten in den Rückführsignalen werden selbst bei konstantem Kurvenflug, bei dem der Anteil der Quergeschwindig'-.eit zeitproportional stark anwächst, durch die Flugregler stets die so richtigen Ruderausschläge ermittelt. Es können daher die Vorteile der Ausrüstung eines ein Verlustgerät darstellenden Flugkörpers mit nur drei Beschleunigungsmessern voll ausgenutzt werden. Es brauchen in Flugkörpern außer den für die Bildung des Steuer- «5 kommandos vorgesehenen Einrichtungen keine weiteren Anlagen, z. B. Filter, zur Behebung der Störeinfiüsse vorgesehen werden. Die drei Beschleunigungsmesser erfordern mit den zugehörigen Netzwerken und sonstigen Einrichtungen nur eircn einzigen Raum außerhalb des Schwerpunktes des Flugkörpers, wodurch der Raum um den Schwerpunkt beispielsweise für die Aufnahme des Treibstofftanks freibleiben kann. Die durch die Schwerpunktsverschiebungen im Flugkörper — die im wesentlichen durch den Treibstoffverbrauch auftreten — verursachten Fehler, die auf Grund der sich ändernden Abstände der Einbauebenen der Beschleunigungsmesser vom Schwerpunkt und damit der Änderung der Faktoren zur Berechnung der reinen Signalanteile der Beschleunigungsmesser auftreten, werden kleiner.By eliminating intrusive shares of the cross-rates in the feedback signals are even with constant turning flight, in which the proportion of Quergeschwindig '-. Ince time disproportionately increases, always determined by the flight controller so right rudder deflections. Thus, the advantages of equipping a missile device with only three accelerometers can be fully utilized. In missiles, apart from the facilities provided for the formation of the control command, no further systems, e.g. B. Filters, can be provided to eliminate the sturgeon infuses. The three accelerometers, with the associated networks and other facilities, only require a single space outside the center of gravity of the missile, which means that the space around the center of gravity can remain free, for example for accommodating the fuel tank. The errors caused by the shift in the center of gravity in the missile - which occur mainly due to the fuel consumption - which occur due to the changing distances between the installation levels of the accelerometer and the center of gravity and thus the change in the factors for calculating the pure signal components of the accelerometer, become smaller.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigtThe invention is described below using an exemplary embodiment shown in the drawing explained in more detail. It shows
F i g. I eine schematische Darstellung einer Lenkanlage für einen ein Ziel anfliegenden Flugkörper,F i g. I a schematic representation of a steering system for a missile approaching a target,
F i g. 2 eine schematische Darstellung von im Flugkörper angeordneten Beschleunigungsmessern zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung,F i g. 2 shows a schematic representation of accelerometers arranged in the missile Carrying out the method according to the invention,
Fig. 3 ein Blockschaltbild der Flugkörper-Regelung und3 shows a block diagram of the missile control and
Fig. 4 ein Blockschaltbild der Flugkörpereinrich■ t'ingen und Lenkanlage zur Querbeschleunigungsregelung des Flugkörpers um seine Nickachse.4 is a block diagram of the missile device t'ingen and steering system for lateral acceleration control of the missile around its pitch axis.
Wie F i g. 1 zeigt, weist eine Lenkanlage 1 zur Kommandolenkung eines Flugkörpers tO, welcher ein Ziel 15 anfliegt, eine Ortungseinrichtung OR, einen Kommandorechner KR und einen Kommandosender KS auf. Die Ortungseinrichtung besteht aus einem Dopplerradargerät zur Ermittlung des von den Verbindungsgeraden zum Flugkörper 10 und zum Ziel 15 eingeschlossenen Winkels f. Der Kommandorechner dient der noch zu beschreibenden Lenksignalerzeugung, und über den Kommandosender werden Lcnksignale auf den Flugkörper übertragen.Like F i g. 1 shows a steering system 1 for command control of a missile tO which is approaching a target 15, a locating device OR, a command computer KR and a command transmitter KS . The locating device consists of a Doppler radar device for determining the angle f enclosed by the straight line connecting the missile 10 and the target 15. The command computer is used to generate the steering signal to be described, and link signals are transmitted to the missile via the command transmitter.
Der in F i g. 2 näher dargestellte Flugkörper weist durch den Schwerpunkt S als Nullpunkt gehende kartesische Koordinatenachsen A', Y und Z auf. Die Pfeile zeigen jeweils ia positive Richtung. In der ^-Richtung sind Stabilisationsflächen la und Ib sowie Leitwerke 3 a und 3 b mit Ruderflächen Sa und Sb sowie in Z-Richtung Leitwerke 4 a mit Rüderflächen 6a angeordnet. Letzteren liegt ein nicht gezeigtes Leitwerk 4 b mit einem Ruder 6 b um 180 Grad versetzt gegenüber. Die Ausschläge der Ruder 5 a und Sb sind mit »;, diejenigen der Ruder 6 a und 6 b mit ξ gekennzeichnet. Im Abstand von a zum Schwerpunkt S sind in Richtung zur Spitze 7 des Flugkörpers 1 in einer Querebene 8 drei Beschleunigungsmesser M1, M., und M3 angeordnet. Der BeschleunigungsmesserMj, der als Winkelbeschleunigungsmesser ausgebildet ist und im Aufbau einem Wendekreisel weitgehend entspricht, mißt die Beschleunigung des Flugkörpers 1 um die Rollachse X. Die Beschleunigungsmesser M, und M3, die jeweils in einem Abstand b von der Rollachse X angeordnet sind, messen die Winkel- und Querbeschleunigungen um die Nickachse y und die Gierachse Z. Weiterhin ist ein Kasten 9 gezeigt, in dem die übrigen in Verbindung mit F i g. 3 näher zu erläuternden Einrichtungen für die Lenkung des Flugkörpers eingebaut sind.The in F i g. 2 has Cartesian coordinate axes A ', Y and Z going through the center of gravity S as the zero point. The arrows each generally show a positive direction. Stabilization surfaces la and Ib and tail units 3 a and 3 b with rudder surfaces Sa and Sb and in Z-direction tail units 4 a with rudder surfaces 6a are arranged in the ^ direction. The latter is a not shown tail unit 4 b with a rudder 6 b offset by 180 degrees opposite. The deflections of the rudders 5 a and Sb are marked with »;, those of the rudders 6 a and 6 b with ξ . At a distance from a to the center of gravity S , three accelerometers M 1 , M, and M 3 are arranged in the direction of the tip 7 of the missile 1 in a transverse plane 8. The accelerometer Mj, which is designed as an angular accelerometer and largely corresponds in structure to a rate gyro, measures the acceleration of the missile 1 around the roll axis X. The accelerometers M, and M 3 , which are each arranged at a distance b from the roll axis X , measure the Angular and transverse accelerations around the pitch axis y and the yaw axis Z. Furthermore, a box 9 is shown in which the others in connection with FIG. 3 to be explained in more detail devices for the steering of the missile are installed.
Vom Kommandosender KS der in F i g. 1 gezeigten Bodenanlage werden die Steuerkommandos einem im Flugkörper befindlichen Kommandoempfänger KE (vgl. F i g. 3) übertragen. Die Meßwerte det Beschleunigungsmesser M2 und M3 werden in Integratoren IY für die Nickachse" und IZ für die Gierachse integriert und zusammen mit den vom Kommandoempfänger KE aufgenommenen Steuerkommandos zu Flugreglern RY und RZ weitergeleitet. In letzterem erfolgt eine Umformung in Signale für die Stellmotoren SY und SZ, von denen die Stellmotoren SY Ausschläge?; der Ruder 5 α und 5 b und die Stellmotoren SZ Ausschläge ξ der Ruder 6a und 6ft bewirken. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß die Bildung der Signale für die Rollbewegung ohne Beeinflussung von äußeren Steuerkommandos ausschließlich im Flugkörper erfolgt. Dabei werden die Meßwerte des Wendekreisels M1 direkt im Flugregler RZ für die Gierachse Z ausgewertet und in Stellsignale für die Stellmotoren SZ umgeformt.From the command transmitter KS of the in F i g. 1, the control commands are transmitted to a command receiver KE located in the missile (see FIG. 3). The measured values of the accelerometers M 2 and M 3 are integrated in integrators IY for the pitch axis and IZ for the yaw axis and forwarded to flight controllers RY and RZ together with the control commands received by the command receiver KE . The latter is converted into signals for the servomotors SY and SZ, of which the servomotors SY cause deflections ?; the rudders 5 α and 5 b and the servomotors SZ cause deflections ξ of the rudders 6a and 6ft. For the sake of completeness, it should be mentioned that the formation of the signals for the rolling movement without influencing external control commands The measured values of the rate gyro M 1 are evaluated directly in the flight controller RZ for the yaw axis Z and converted into control signals for the servomotors SZ .
In der F i g. 4 ist die Lenkregelung des Flugkörpers 1 in der Gierebene dargestellt, wobei die Einrichtungen im Flugkörper 10 und die in der Lenkanlage 1 jeweils durch einen großen, mit gestrichelten Linien dargestellten Block zusammengefaßt sind. Der Kommandorechner KR, dessen Funktionen durch eine gestrichelte Linie umrandet sind, steht mit einer nicht dargestellten Abschußanlage in Verbindung, von der mit beendetem Startvorgang des Flugkörpers ein Impuls zum Kommandorechner gegeben wird. Hierdurch wird ein vorgegebenes Programm ausgelöst, mit dem aus der Geschwindigkeit des Flugkörpers und der abgelaufenen Zeit nach Verlassen der Abschußanlage die jeweilige Entfernung s gewonnen wird, so daß s = / (i) stets zur Verfügung steht. Die Ortungseinrichtung OR mißt laufend die in der y-Ebene auftretende Winkelabweichung sy zwischen den Verbindungsgeraden zum Flugkörper 10 und zum Ziel 15 und leitet diese Werte in den Kommandorechner KR. Dort bildet letzterer mit der jeweiligen Entfernungs des Flugkörpers das Produkt der jeweiligen Querabweichung Ay In FIG. 4 shows the steering control of the missile 1 in the yaw plane, the devices in the missile 10 and those in the steering system 1 being combined in each case by a large block shown with dashed lines. The command computer KR, the functions of which are outlined by a dashed line, is connected to a launching system, not shown, from which an impulse is sent to the command computer when the missile is launched. This triggers a predetermined program with which the respective distance s is obtained from the speed of the missile and the time elapsed after leaving the launching system, so that s = / (i) is always available. The locating device OR continuously measures the angular deviation s y occurring in the y-plane between the straight lines connecting the missile 10 and the target 15 and forwards these values to the command computer KR. There the latter forms the product of the respective transverse deviation A y with the respective distance s of the missile
also A31- so A 31 -
Der zu einem Steuerkommando umgeformten Querabweichung Λ v muß der Störanteil der Quergeschwindigkeit, der sich beim Integrieren der Meßwerte des Beschleunigungsmessers Ml (M3) im Flugkörper ergibt, aufgeschaltet werden. The transverse deviation Λ v transformed into a control command must be added to the interference component of the transverse speed which results from integrating the measured values of the accelerometer Ml (M 3) in the missile.
Die Nachbildung der störenden Quergeschwindigkeitsanteile der Beschleunigungsmesser Ml und M 3 des Flugkörpers 10 erfolgt in der Lenkanlage 1, deren Kommandorechner KR das »ideale Steuerkommando« z. B. für die Winkelgeschwindigkeit um die y-AchseThe replication of the disruptive transverse speed components of the accelerometers Ml and M 3 of the missile 10 takes place in the steering system 1, the command computer KR of which the "ideal control command" z. B. for the angular velocity around the y-axis
die beiden Anteile des Rückführsignals mit einer Konstanten C 1 und C 2 zu multiplizieren, damit das Signal für den Ruderausschlag η in richtiger Größe zu den Stellmotoren SY weitergeleitet werden kann. Nach Multiplikation der Einzelglieder des Rückführsignals Ry mit den Konstanten C 1 und Cl ergibt sich das korrigierte Rückführsignalmultiply the two components of the feedback signal by a constant C 1 and C 2 so that the signal for the rudder deflection η can be passed on to the servomotors SY in the correct size. After multiplying the individual elements of the feedback signal Ry by the constants C 1 and Cl , the corrected feedback signal is obtained
H , H ,
7fy = C 1 ■ y -\ a ■ Cl · ωζ 4 Cl · ν + a ■ Cl 7fy = C 1 ■ y - \ a ■ Cl · ω ζ 4 Cl · ν + a ■ Cl
vv yy
bildet, auf folgende Weise.forms in the following way.
Zum Verständnis der Nachbildung des Störanteils der Quergeschwindigkeit sei zuerst die Bildung dieses Anteils aus den Meßwerten z. B. des Beschleunigungsmcssers Ai 2 beschrieben, der bekanntlich den MeßwertIn order to understand the simulation of the disturbance component of the lateral speed, the formation of this is first Share from the measured values z. B. of the accelerometer Ai 2 described, which is known to the Measured value
m2 — ·· 1 a m 2 - ·· 1 a
(3)(3)
liefert. Hierin bedeutensupplies. Mean therein
y die Querbeschleunigung in y-Richtung,
α der Hebelarm der Meßwertebene 8 zum y is the lateral acceleration in the y direction,
α the lever arm of the measured value level 8 to
Schwerounkt S
ωζ die Winkelbeschleunigung um die ζ-Achse.Heavy jump S
ωζ is the angular acceleration around the ζ axis.
Die Meßwerte m 2 werden zum Erhalt eines für die Regelung benötigten Rückführsignals Ry in dem Integrator IY integriert, um aus der Winkelbeschleunigung ω2 die Winkelgeschwindigkeit ωζ zu erhalten. Dabei wird selbstverständlich der Anteil der Querbeschleunigung y miterfaßt, wodurch das Rückführsignal Ry als Mischsignal aus Quergeschwindig- keily + Winkelgeschwindigkeit ω mal Schwerpunktsabstand α erhalten wird.The measured values m 2 are integrated in the integrator IY to obtain a feedback signal Ry required for the regulation, in order to obtain the angular velocity ωζ from the angular acceleration ω 2. Of course, the component of the transverse acceleration y is also recorded, as a result of which the feedback signal Ry is obtained as a mixed signal of transverse velocity keily + angular velocity ω times the distance from the center of gravity α .
Um die Winkelgeschwindigkeit alleine zu gewinnen, muß daher die Winkelbeschleunigung ώζ einen auswertbaren Anteil des ursprünglichen Meßwertes m 1 ausmachen. Das Rückführsignal Ry wird dabei durch Addition des Meßwertes m 2 und seines aus dem IntegratorIY gewonnenen Integrals im Regler RY gewonnen gemäß folgender Gleichung:In order to obtain the angular velocity alone, the angular acceleration ώ ζ must therefore make up an evaluable portion of the original measured value m 1. The feedback signal Ry is obtained by adding the measured value m 2 and its integral obtained from the integrator IY in the controller RY according to the following equation:
Da die Querbeschleunigung y Führungsgröße ist, muß diese aus dem Gemisch der Signalwerte isoliert werden. Dies geschieht dadurch, daß die Konstanten Cl · y am Boden nachgebildet und dem dort erzeugten Lenkkommando mit umgekehrten Vorzeichen zum Rückführsignal des Flugkörpers hinzuaddiert wird.Since the transverse acceleration y is the reference variable, it must be isolated from the mixture of signal values. This takes place in that the constant Cl · y is simulated on the ground and added to the steering command generated there with the opposite sign to the return signal of the missile.
ao ^cr 'm Kommandorechner KR dem idealen Steuerkommando für die Quergeschwindigkiet Wy hinzuzufügende Störanteil der Quergeschwindigkeit Cl ■ j> wird dadurch gebildet, daß aus der Querabweichung Λ>· fme v Ableitung nach der Zeit gebildet und mit C 2 ao ^ cr 'm command calculator KR the ideal control command for the Quergeschwindigkiet W y to add noise component of the transverse velocity Cl ■ j> We d formed in that formed from the lateral deviation Λ> * f me v derivative with respect to time and with C 2
a5 mu't'P"ziert wird, wodurch das Storghed a5 mu 't'P "is adorned , making the Storghed
= ei= egg
entsteht.arises.
Unter Hinzufügung zu Wy entsteht das korrigierte SteuerkommandoThe corrected control command is created by adding to W y
TP = W + CTP = W + C
y y " yy "
= y + ο · ωζ + J (y + a · ώζ) dt, (4)= y + ο ωζ + J (y + a ώ ζ ) dt, (4)
woraus sichfrom what
Dieses Kommando wird dem Kommandosender KS weitergeleitet und von dort zum Kommandoempfänger KE des Flugkörpers übertragen, welcher es dem Regler RY zuleitet. Im Regler wird durch Differenzbildung von Wy ~ Έy der Störanteil Cl- y ausg< schieden und aus den verbleibenden Beschleunigung^ und Geschwindigkeitsanteilen ein ungestörtes Steuersignal für die Stellmotoren SY gebildet, welche dit Ruder 5a und Sb bis zum erforderlichen Ausschlag» verstellen.This command is forwarded to the command transmitter KS and from there it is transmitted to the command receiver KE of the missile, which forwards it to the controller RY. In the controller, the interference component Cl- y is eliminated by forming the difference between W y ~ Έ y and an undisturbed control signal for the servomotors SY is formed from the remaining acceleration and speed components, which adjust the rudders 5a and Sb up to the required deflection.
Entsprechend der vorstehend beschriebenen Lenkung des Flugkörpers in der Gierebene erfolgt ir gleicher Weise die Lenkung in der Nickebene, wobei der Beschleunigungsmesser M 3 den nachfolgender Meßwert liefert:Corresponding to the above-described steering of the missile in the yaw plane, steering in the pitch plane takes place in the same way, with the accelerometer M 3 delivering the following measured value:
= y + α·ωζ + y -f a ■ ωζ = y + α · ω ζ + y -f a ■ ω ζ
(5)(5)
m3 = ζ + α · ων m3 = ζ + α ω ν
ergibt. Der Beschleunigungsmesser Ml liefert den Meß-results. The accelerometer Ml supplies the measuring
Dabei ist es notwendig, zur Berücksichtigung des wert ml = ό«, aus dem ohne Beeinflussung von Einbauortes des Beschleunigungsmessers und der Boden im Regler RZ das Signal für die Stellmotorei elektrischen Werte der Netzwerke und Einrichtungen 55 SZ gebildet wird.It is necessary to take into account the value ml = ό «, from which the signal for the servomotor electrical values of the networks and devices 55 SZ is formed without influencing the installation location of the accelerometer and the floor in the controller RZ.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen For this purpose 2 sheets of drawings
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722210561 DE2210561C3 (en) | 1972-03-04 | Method of guiding a missile |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19722210561 DE2210561C3 (en) | 1972-03-04 | Method of guiding a missile |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE2210561A1 DE2210561A1 (en) | 1973-09-06 |
DE2210561B2 DE2210561B2 (en) | 1975-06-12 |
DE2210561C3 true DE2210561C3 (en) | 1976-01-29 |
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