RU2552990C1 - Способ сближения движущегося объекта при самонаведении по информации о факте визирования цели - Google Patents

Способ сближения движущегося объекта при самонаведении по информации о факте визирования цели Download PDF

Info

Publication number
RU2552990C1
RU2552990C1 RU2014117871/12A RU2014117871A RU2552990C1 RU 2552990 C1 RU2552990 C1 RU 2552990C1 RU 2014117871/12 A RU2014117871/12 A RU 2014117871/12A RU 2014117871 A RU2014117871 A RU 2014117871A RU 2552990 C1 RU2552990 C1 RU 2552990C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cycle
target
trajectory
previous
angle
Prior art date
Application number
RU2014117871/12A
Other languages
English (en)
Inventor
Юрий Владимирович Рябов
Original Assignee
Юрий Владимирович Рябов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Владимирович Рябов filed Critical Юрий Владимирович Рябов
Priority to RU2014117871/12A priority Critical patent/RU2552990C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2552990C1 publication Critical patent/RU2552990C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способам управления движущимся объектом в случае самонаведения с использованием минимальной информации о цели. Достигаемый технический результат - возможность сближения при встречном самонаведении, когда линейная скорость цели превышает скорость объекта. Способ основан на использовании информации о факте визирования цели локатором, ось чувствительности которого совпадает с направлением вектора скорости объекта. Траекторию объекта формируют в виде циклов, которые начинаются и кончаются фактом визирования цели. Внутри каждого цикла дугообразное движение производят с максимально возможной, постоянной в цикле угловой скоростью, знак которой меняют по достижению значения величины среднего угла упреждения траектории объекта относительно линии визирования, который вычисляют для текущего цикла как произведение разности значения этого угла в предыдущем цикле и приращения угла наклона траектории объекта в текущем цикле относительно предыдущего, умноженного на коэффициент, зависящий от условий сближения, и дроби, в числителе которой стоит разность значений среднего угла упреждения в предыдущем цикле и приращения угла наклона траектории объекта в текущем цикле относительно предыдущего, а в знаменателе - сумма указанных величин. 5 ил.

Description

Изобретение относится к области автоматического управления при сближении движущегося объекта (в дальнейшем «объект») с другим движущимся объектом (в дальнейшем «цель») в случае самонаведения с использованием минимальной информации о цели, а именно: о факте совпадения вектора линейной скорости объекта с линией визирования цели.
Известен способ самонаведения объекта с использованием указанной информации - это «метод погони, который обеспечивает управление при самонаведении, используя информацию постоянного визирования цели, то есть вектор скорости объекта при его сближении с целью постоянно направлен на цель (В.А. Ржевкин, «Радиоэлектронные системы управления ракетами и снарядами», Госкомиздат, 1996 г., ч. 1, п. 2.3, стр. 27).
При самонаведении на цель по «методу погони», в зависимости от условий сближения могут существовать зоны на траектории сближения объектов, особенно при встречном самонаведении, где возникают недопустимые величины промахов. На фиг.1 приведен пример встречного сближения объекта и цели по методу погони, когда скорость цели превышает скорость объекта: скорость цели - 35 условных единиц (у.е.), скорость объекта - 26,4 у.е.
Траектория цели - это линия 1, траектория объекта - линия 2. Промах при «погоне» в данном случае значительно превышает допустимое значение, так как минимальный радиус разворота объекта в примере равен 15 у.е., а промах - 65 у.е.
Задачей предлагаемого способа является реализация самонаведения объекта, используя информацию о цели метода погони, даже с возможно меньшей, чем у цели, линейной скоростью при встречном самонаведении.
Для решения этой задачи предлагается перемещать объект по траектории, состоящей из дугообразных отрезков, по которым объект двигается с максимально возможной постоянной угловой скоростью ω0. Два дугообразных отрезка объединяются в цикл, который начинается и заканчивается по факту визирования цели, фиг. 2, где:
OA1BCDEF … - траектория объекта при самонаведении;
O1NM - траектория цели;
OO1, DN, FM - линии визирования цели в моменты времени «i-1», «i», «i+1» соответственно, которые параллельны линиям: OO1 || DD1 || E1E2, DN || MM2;
ось x0 - ось отсчета углов инерциальной системы координат;
ось x - ось чувствительности локатора цели, она же ось связанной с объектом системы координат;
V - линейная скорость объекта, совпадающая с осью чувствительности локатора;
V1 - линейная скорость цели;
O2O=O2A1=R,
где R - радиус разворота объекта,
Figure 00000001
∠O1Ox0=∠Е2Е1x0, ∠NE1x0=∠N1NE1 - углы наклона траектории объекта относительно оси инерциальной системы координат x0 в моменты визирования цели;
Figure 00000002
,
Figure 00000003
значения этих углов в моменты времени «i-1», «i» соответственно;
∠E2E1N=|∠NE1x0-∠E2E1 x0|=∠N1NE1, откуда
Figure 00000004
, значение ∠M2MF:
Figure 00000005
, так как DN параллельна М2М;
Figure 00000006
,
Figure 00000007
- количественное приращение значений углов наклона траектории относительно оси инерциальной системы координат x0 в текущих циклах относительно предыдущих в момент визирования цели.
Знак величины
Figure 00000008
от точки D или E1 имеет положительное значение, если
Figure 00000009
зафиксирован против часовой стрелки относительно линии визирования DN (направления x в связанной системе координат), отрицательное значение, если по часовой стрелке. Относительно точки N - наоборот.
∠x0B1B, ∠x0E1E - заданные углы наклона траектории объекта относительно оси инерциальной системы координат x0, определяющие момент смены знака разворота объекта;
Figure 00000010
,
Figure 00000011
- значения этих угловых величин в циклах и «i»;
∠O1OB=∠OO2A1, ∠EDN - средние углы упреждения, которые определяют момент смены знака разворота объекта, то есть средние углы наклона траектории объекта относительно линии визирования после «i-1»-го и «i»-го момента времени соответственно, qi-1, qi - -значения этих углов;
Figure 00000012
- значение величины угла ∠CC1D;
Figure 00000013
, так как ∠CC1D=∠N1NE1; знак
Figure 00000012
имеет положительное значение, если относительно C1C угол зафиксирован по часовой стрелке, если против часовой стрелки - отрицательное значение. Следует отметить, что
Figure 00000014
;
φ - угол наклона вектора скорости цели относительно линии визирования.
Процесс управления движением объекта при самонаведении осуществляется следующим образом.
После визирования цели в точке О объекту придают движение по дуговому отрезку ОВ с угловой скоростью ωo. По достижению объектом заданного значения qi-1 в точке В знак ωo. меняют на противоположный, и объект, двигаясь по дуге BD, снова сменяет знак разворота после визирования цели в точке D.
Каждый раз, в момент визирования цели (например в «i»-ый, точка D траектории объекта) производят замер текущего значения величины угла
Figure 00000015
наклона траектории объекта относительно инерциальной системы координат и сравнивают его с предшествующим значением
Figure 00000016
в «i-1»-той точке визирования:
Figure 00000017
и с учетом полученного значения величины
Figure 00000018
задают вычисленное по закону управления «i»-oe значение среднего угла упреждения qi.
Суть изобретения состоит в том, что предлагается формировать текущее значение среднего угла упреждения q в цикле по закону управления в виде дробно-рациональной функции:
Figure 00000019
где k=1, 0 … в зависимости от условий сближения.
Таким образом, процесс сближения объекта с целью по предлагаемому методу самонаведения проводится в следующем порядке, фиг. 1:
1. Объект, находящийся в точке О, визирует цель (точка O1), момент времени «i-1»; одновременно запоминают значение
Figure 00000020
.
2. Объект перемещают в течение времени T1 до достижения заданного значения
Figure 00000021
величины угла наклона траектории объекта относительно оси инерциальной системы координат x0 с угловой скоростью ωo, при этом средний угол упреждения составит значение qi-1, до точки В, где меняют знак разворота объекта. Значение
Figure 00000022
запоминают.
3. После смены знака ωo объект перемещают до момента «i» - факта визирования цели в точке D траектории объекта, которым заканчивается «i-1»-вый цикл сближения и начинается новый, «i»-тый цикл.
В этот момент:
а/ фиксируют значение
Figure 00000023
;
б/ производят сравнение
Figure 00000024
и определяют его знак: в данном случае значение
Figure 00000025
Figure 00000026
положительное, так как в связанной системе координат (относительно оси x) направление угла ∠Е2Е1x0 зафиксировано против часовой стрелки;
в/ вычисляют значение среднего угла упреждения qi в «i»-ом цикле, используя закон управления (3);
г/ производят смену знака разворота на противоположный;
4. Реализуют движение объекта по траектории DE с выходом на заданный в п. 3 в средний угол упреждения qi путем:
а/ перемещения объекта в течении заданного значения T1, которое в «i»-том цикле равно:
Figure 00000027
справедливо, так как
Figure 00000028
, фиг. 2, или:
б/ достижения заданного значения на траектории объекта величины
Figure 00000029
, которое в «i»-том цикле равно:
Figure 00000030
справедливо, так как ∠EE1x0=∠EE1N+∠NE1x0, значение ∠EE1N равно 2qi, значение ∠NE1x0 равно
Figure 00000031
;
5. После смены знака ωo в точке Е траектории объект перемещают до момента «i+1» - факта визирования цели в точке F траектории, которым заканчивается «i»-тый цикл сближения и начинается новый «i+1»-вый цикл.
Дальнейший процесс самонаведения проводят аналогичным методом по пунктам 3, 4, 5 до сближения с целью на минимальное расстояние h, значение которого находится в пределах от 0 до значения:
Figure 00000032
На фиг. 1, 3, 4 показаны частные примеры сближения объекта и цели по закону (3) при k=1, когда V<V1 на фиг. 1, V1<V при k=1 на фиг. 3 и при k=0 на фиг. 4.
Управление объектом при аппаратной реализации предлагаемого способа осуществляется с помощью функциональной схемы, представленной на фиг. 5, на которой введены следующие обозначения:
4 - Объект с собственной системой стабилизации;
5 - Система управления объектом, осуществляющая самонаведение;
6 - Рулевой привод - реализует управляющее воздействие на объект;
7 - Преобразователь - осуществляет управление рулевым приводом по командам СВМ;
8 - Специализированная вычислительная машина СВМ - управляет процессом наведения по заложенным алгоритмам;
9 - Устройство обмена УО - переводит поступающую информацию на язык СВМ;
10 - Измеритель значения угловой скорости объекта ω;
11 - Командный прибор - реализует инерциальную систему координат, оси которой являются началом отсчета углов наклона траектории объекта. В качестве командного прибора могут быть применены гиро-, астро- или другие устройства;
12 - Локатор цели - фиксирует факт визирования цели, когда вектор скорости объекта направлен на цель;
13 - Цель.
После получения сигнала Δ о факте визирования цели 13, зафиксированного локатором 12, который воспринимается СВМ 8 после его преобразования УО 9, СВМ по записанной программе организует колебательно-поступательное движение объекта 4 путем выдачи команды через преобразовательное устройство 7 на рулевой привод 6, который, в свою очередь, выдает управляющее воздействие δ для разворота объекта 1 с заданной угловой скоростью ω0 - зарегистрированную устройством 10. Одновременно, по сигналу Δ СВМ запоминает текущее значение
Figure 00000033
, полученное от командного прибора 8, естественно, после преобразования УО.
По истечении времени T1 или при достижении объектом значения угла
Figure 00000034
СВМ организует обратный разворот объекта с угловой скоростью -ω0, который заканчивается визированием цели (получением сигнал Δ от локатора). Тогда СВМ считывает через УО с командного прибора 8 значение текущего угла
Figure 00000033
, производит сравнение его со значением в предыдущем цикле, получая значение
Figure 00000035
(положительное или отрицательное), и с использованием этого значения и значения величины среднего угла упреждения предыдущего цикла формирует по закону управления новые текущие значения угла упреждения и времени T1 или угла наклона траектории Θ1.
Данный способ самонаведения может быть использован при сближении объектов в условиях космического пространства и в других случаях, например, в сочетании с методом погони или другими способами самонаведения.
Разъяснение чертежей, приведенных в описании.
Приведенные графические построения являются уменьшенными копиями чертежей, исполненных на миллиметровой бумаге A3. Промахи h определялись как минимальное расстояние между траекториями объекта и цели при разделении их в критической области на мелкие временные отрезки.
Фиг. 1
На чертеже приведен пример встречного сближения цели, которая перемещается со скоростью V1, превышающей скорость объекта V, по траектории 1, и:
- самонаведения объекта по методу погони (траектория 2);
- самонаведения по данному методу (траектория 3, рассчитанная по алгоритму (3) при к=1).
Графически определялись промахи h: для траектории 2 - это «ав», для траектории 3 - это «св».
Фиг. 2
На чертеже обозначены параметры объекта и цели для рассмотрения угловых соотношений и формирования траектории сближения; после проведения анализа закон управления объектом выбран как тренд уменьшения значения
Figure 00000036
на предварительных участках сближения.
Фиг. 3
На чертеже представлен произвольный пример сближении объекта и цели при самонаведении в соответствии с алгоритмом (3) при к=1.
Фиг. 4
На чертеже представлен произвольный пример сближении объекта и цели при самонаведении в соответствии с алгоритмом (3) при к=0.
Фиг. 5
На чертеже показана функциональная схема аппаратной реализации данного способа.

Claims (1)

  1. Способ сближения движущегося объекта при самонаведении по информации о факте визирования цели локатором, ось чувствительности которого совпадает с направлением вектора скорости объекта, отличающийся тем, что траекторию объекта формируют в виде циклически повторяющихся дугообразных отрезков, каждые два отрезка объединяют в цикл, который начинается и кончается фактом визирования цели, причем конечный момент визирования предыдущего цикла является начальным моментом текущего, а внутри каждого цикла дугообразное движение производят с максимально возможной, постоянной в цикле угловой скоростью, знак которой меняют по достижению значения величины среднего угла упреждения траектории объекта относительно линии визирования, вычисленного по закону управления для текущего цикла как произведение разности значения этого угла в предыдущем цикле и приращения, положительного или отрицательного, угла наклона траектории объекта в текущем цикле относительно предыдущего, умноженного на коэффициент, зависящий от условий сближения, и дроби, в числителе которой стоит разность значений среднего угла упреждения в предыдущем цикле и приращения, положительного или отрицательного, угла наклона траектории объекта в текущем цикле относительно предыдущего, а в знаменателе - сумма указанных величин.
RU2014117871/12A 2014-05-05 2014-05-05 Способ сближения движущегося объекта при самонаведении по информации о факте визирования цели RU2552990C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014117871/12A RU2552990C1 (ru) 2014-05-05 2014-05-05 Способ сближения движущегося объекта при самонаведении по информации о факте визирования цели

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014117871/12A RU2552990C1 (ru) 2014-05-05 2014-05-05 Способ сближения движущегося объекта при самонаведении по информации о факте визирования цели

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2552990C1 true RU2552990C1 (ru) 2015-06-10

Family

ID=53295182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014117871/12A RU2552990C1 (ru) 2014-05-05 2014-05-05 Способ сближения движущегося объекта при самонаведении по информации о факте визирования цели

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2552990C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3145374C2 (de) * 1981-11-14 1984-12-20 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Verfahren und Einrichtung zur Bekämpfung von Bodenzielen mittels Flugkörper
DE3429322C1 (de) * 1984-08-09 1985-11-14 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn Lenkverfahren für steuerbare, nicht angetriebene Geschosse
RU2189556C2 (ru) * 1999-11-26 2002-09-20 Калинкин Виктор Алексеевич Способ формирования сигналов управления летательным аппаратом при наведении на воздушную цель
RU2331036C2 (ru) * 2006-10-06 2008-08-10 Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" Способ наведения управляемой ракеты
RU2392575C2 (ru) * 2008-07-31 2010-06-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "НИИ "Экран" Устройство самонаведения

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3145374C2 (de) * 1981-11-14 1984-12-20 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Verfahren und Einrichtung zur Bekämpfung von Bodenzielen mittels Flugkörper
DE3429322C1 (de) * 1984-08-09 1985-11-14 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn Lenkverfahren für steuerbare, nicht angetriebene Geschosse
RU2189556C2 (ru) * 1999-11-26 2002-09-20 Калинкин Виктор Алексеевич Способ формирования сигналов управления летательным аппаратом при наведении на воздушную цель
RU2331036C2 (ru) * 2006-10-06 2008-08-10 Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" Способ наведения управляемой ракеты
RU2392575C2 (ru) * 2008-07-31 2010-06-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "НИИ "Экран" Устройство самонаведения

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2017026190A5 (ru)
CN109557814A (zh) 一种有限时间积分滑模末制导律
CN107844058B (zh) 一种运动曲线离散动态规划方法
Nabaa et al. Validation and comparison of coordinated turn aircraft maneuver models
EP3004786B1 (en) Method of fire control for gun-based anti-aircraft defence
CN109514040B (zh) 焊枪跟踪方法和爬行焊接机器人
CN109977613B (zh) 一种可预先设定调整时间的自适应滑模末制导律设计方法
Lee et al. A hybrid guidance law for a strapdown seeker to maintain lock-on conditions against high speed targets
CN116679743A (zh) 拦截机动目标的非线性最优飞行时间控制制导方法
RU2552990C1 (ru) Способ сближения движущегося объекта при самонаведении по информации о факте визирования цели
RU2419057C2 (ru) Способ формирования сигнала управления ракеты при наведении на маневрирующую цель
CN115808683B (zh) 一种雷达光电联动跟踪方法
RU2631227C1 (ru) Способ наведения торпеды, управляемой по проводам
RU2694792C1 (ru) Способ наведения торпеды, управляемой по проводам
CN109391776B (zh) 一种用于光电吊舱连续变焦红外组件的调焦补偿控制方法
RU2623716C1 (ru) Многофункциональный способ самонаведения с дискретными коррекциями траектории
Sim et al. An all-aspect near-optimal guidance law
EP0820040B1 (en) Passive range estimation using image size measurements
RU2607758C2 (ru) Способ самонаведения движущегося объекта по информации о факте визирования цели и устройство для его реализации (варианты)
RU2684432C2 (ru) Улучшенный способ формирования сигнала управления ракеты при наведении на маневрирующую цель
RU2586399C2 (ru) Способ комбинированного наведения летательного аппарата
RU2012101352A (ru) Способ пуска ракет для подвижных пусковых установок
Mohammed et al. Extended Kalman Filter based Missile Tracking
Dwaracherla et al. Discrete time position feedback based steering control for autonomous homing of a mobile robot
CN110673338A (zh) 一种减小高低温下变焦镜头光轴跳动量的方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190506