RU2661346C1 - Method of inertia antenna drive non-linear control, providing high stability of supporting intensive maneuvering objects - Google Patents

Method of inertia antenna drive non-linear control, providing high stability of supporting intensive maneuvering objects Download PDF

Info

Publication number
RU2661346C1
RU2661346C1 RU2017108563A RU2017108563A RU2661346C1 RU 2661346 C1 RU2661346 C1 RU 2661346C1 RU 2017108563 A RU2017108563 A RU 2017108563A RU 2017108563 A RU2017108563 A RU 2017108563A RU 2661346 C1 RU2661346 C1 RU 2661346C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
control
antenna
tracking
goniometer
inertia
Prior art date
Application number
RU2017108563A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Меркулов
Дмитрий Александрович Соколов
Денис Александрович Миляков
Илья Русланович Загребельный
Вячеслав Алексеевич Михеев
Original Assignee
Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега"
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 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" filed Critical Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега"
Priority to RU2017108563A priority Critical patent/RU2661346C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2661346C1 publication Critical patent/RU2661346C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
    • G01S11/04—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves using angle measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/66—Radar-tracking systems; Analogous systems
    • G01S13/72—Radar-tracking systems; Analogous systems for two-dimensional tracking, e.g. combination of angle and range tracking, track-while-scan radar
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/04—Details
    • G01S3/12—Means for determining sense of direction, e.g. by combining signals from directional antenna or goniometer search coil with those from non-directional antenna
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

FIELD: control systems.
SUBSTANCE: invention relates to non-linear control systems for a goniometer, in particular to control systems for direction finders that follow intensively maneuvering targets. This result is achieved by providing the adaptive sensitivity of the control signals to the maintenance errors, while the control signal of the antenna drive is formed according to a certain law.
EFFECT: increase in stability and accuracy of tracking maneuvering targets.
1 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к системам автоматического сопровождения целей по угловым координатам.The invention relates to systems for automatically tracking targets in angular coordinates.

Расширение номенклатуры сверхманевренных и гиперзвуковых летательных аппаратов (ЛА) приводит к усложнению взаимодействия ЛА, что проявляется в значительном усложнении законов изменения входных воздействий для БРЛС. В связи с этим, к РЛС ЛА и беспилотных летательных аппаратов (БЛА) предъявляются высокие требования к точности, быстродействию и устойчивости сопровождения целей [1]. При этом необходимо отметить, что среди всех видов информационных датчиков наибольшее влияние на точность и устойчивость наведения ЛА оказывают угломерные каналы бортовых РЛС [1, 2].The expansion of the range of super-maneuverable and hypersonic aircraft (LA) leads to a complication of the interaction of aircraft, which is manifested in a significant complication of the laws of variation of input actions for radar. In this regard, the radar of an aircraft and unmanned aerial vehicles (UAVs) have high requirements for accuracy, speed and stability of target tracking [1]. It should be noted that among all types of information sensors, the angular channels of airborne radars have the greatest impact on the accuracy and stability of aircraft guidance [1, 2].

В связи с этим при оптимизации систем радиоуправления первоочередной задачей является расширение диапазонов углов и угловых скоростей устойчивого сопровождения целей угломером и улучшение его точности.In this regard, when optimizing radio control systems, the primary task is to expand the ranges of angles and angular velocities of stable tracking of targets by the goniometer and improve its accuracy.

Особенностью функционирования существующих угломеров с типовой моноимпульсной пеленгацией [2] является ограничение допустимых ошибок Δϕ захвата и сопровождения величиной, соответствующей половине ширины θ диаграммы направленности антенны.A feature of the functioning of existing goniometers with a typical monopulse direction finding [2] is the limitation of allowable errors Δϕ capture and tracking value corresponding to half the width θ of the antenna pattern.

Причиной этого является специфика пеленгационной характеристики угломера, которая предопределяет изменение знака сигналов отрицательной обратной связи на положительную при выполнении условия |Δϕ|>θ/2, что автоматически приводит к срыву сопровождения.The reason for this is the specificity of the direction-finding characteristic of the goniometer, which predetermines the change in the sign of the negative feedback signals to positive when the condition | Δϕ |> θ / 2 is fulfilled, which automatically leads to a breakdown of tracking.

Эта особенность предопределяет необходимость формирования требуемых сигналов управленияThis feature determines the need for the formation of the required control signals.

Figure 00000001
Figure 00000001

только при выполнении условияonly if the condition is met

Figure 00000002
Figure 00000002

Достоинством классического метода управления (1) является его простота. Недостаток - одинаковая чувствительность (скорость изменения сигналов управления) как к большим, так и малым ошибкам сопровождения. В то же время желательно иметь вблизи границы устойчивой работы угломера (Δϕ≈θ/2) значительно большую скорость нарастания сигнала управления, обеспечивающую ускоренную ликвидацию опасных ошибок сопровождения, уменьшая тем самым риск срыва сопровождения.The advantage of the classical control method (1) is its simplicity. The disadvantage is the same sensitivity (rate of change of control signals) to both large and small tracking errors. At the same time, it is desirable to have a significantly higher slew rate of the control signal near the boundary of stable operation of the goniometer (Δϕ≈θ / 2), which ensures the accelerated elimination of dangerous tracking errors, thereby reducing the risk of tracking failure.

Задачей изобретения является разработка способа управления угломером, обеспечивающего высокую устойчивость сопровождения интенсивно маневрирующих целей.The objective of the invention is to develop a method for controlling the goniometer, providing high stability tracking intensively maneuvering targets.

Поставленная задача достигается тем, что сигнал управления, определяемый взвешенной суммой ошибок функционирования, дополняется слагаемыми, имеющими квадратичную и кубическую зависимости от ошибок сопровождения, что позволит обеспечить высокую скорость нарастания сигнала управления вблизи границы устойчивой работы угломера.The problem is achieved in that the control signal, determined by the weighted sum of operational errors, is supplemented by terms having a quadratic and cubic dependence on tracking errors, which will ensure a high slew rate of the control signal near the boundary of the stable operation of the protractor.

Технический результат, который может быть получен от использования предлагаемого изобретения, заключается в повышении устойчивости и точности сопровождения маневрирующих целей, за счет адаптивной чувствительности сигналов управления к ошибкам сопровождения.The technical result that can be obtained from the use of the invention is to increase the stability and accuracy of tracking maneuvering targets, due to the adaptive sensitivity of control signals to tracking errors.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в системе измеряют фазовые координаты состояния входящих в систему подсистем в процессе их совместного функционирования и формируют сигнал управления в виде взвешенной суммы линейных и нелинейных комбинаций оценок ошибок сопровождения.The essence of the invention lies in the fact that the phase coordinates of the state of the subsystems included in the system are measured in the system during their joint operation and a control signal is generated in the form of a weighted sum of linear and nonlinear combinations of tracking error estimates.

Задача будет решаться на основе математического аппарата статистической теории управления [3] с использованием аппарата локальной оптимизации [4], который позволяет для системыThe problem will be solved on the basis of the mathematical apparatus of the statistical control theory [3] using the local optimization apparatus [4], which allows for the system

Figure 00000003
Figure 00000003

предназначенной для отработки процессаintended for testing the process

Figure 00000004
Figure 00000004

сформировать сигнал управленияgenerate control signal

Figure 00000005
Figure 00000005

оптимальный по минимуму квадратично-биквадратного функционала качествеoptimal minimum quadratic-biquadic functional quality

Figure 00000006
Figure 00000006

Здесь хт и ху - n-мерные векторы требуемых и управляемых координат;Here x t and x y are n-dimensional vectors of the required and controlled coordinates;

Fт и Fy - матрицы внутренних связей векторов (3) и (4);F t and F y are the matrix of internal relations of the vectors (3) and (4);

Ву - матрица эффективности r-мерного (r≤n) вектора и сигналов управления;In y is the efficiency matrix of the r-dimensional (r≤n) vector and control signals;

ξт и ξу - векторы центрированных гауссовских возмущений состояния;ξ t and ξ y are vectors of centered Gaussian state perturbations;

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
и
Figure 00000009
- векторы оптимальных оценок процессов (4) и (3);
Figure 00000008
and
Figure 00000009
- vectors of optimal estimates of processes (4) and (3);

Figure 00000010
Figure 00000010

Q - матрица штрафов за точность приближения ху к хт;Q is the penalty matrix for the accuracy of the approximation x y to x t ;

Р - матрица взаимовлияния линейной и кубичной составляющих управления (5);P is the matrix of the interaction of linear and cubic control components (5);

t - текущее время.t is the current time.

В ходе решения задачи будет считаться, что сигналы управления в горизонтальной и вертикальной плоскостях не влияют друг на друга, в связи с чем далее будет рассмотрено формирование сигнала управления только в горизонтальной плоскости.In the course of solving the problem, it will be considered that the control signals in the horizontal and vertical planes do not affect each other, in connection with which the formation of the control signal only in the horizontal plane will be further considered.

В математическом плане задача формулируется следующим образом.In mathematical terms, the problem is formulated as follows.

Для типового привода антенны, определяемого моделью [1]For a typical antenna drive defined by the model [1]

Figure 00000011
Figure 00000011

предназначенного для сопровождения цели, движущейся по закону [1]intended to accompany a target moving by law [1]

Figure 00000012
Figure 00000012

необходимо сформировать сигнал управления uω, оптимальный по минимуму функционала качестваit is necessary to generate a control signal u ω optimal for the minimum of the quality functional

Figure 00000013
Figure 00000013

гдеWhere

Figure 00000014
Figure 00000014

при условии, что измеряется бортовой пеленг целиprovided that the side bearing of the target is measured

Figure 00000015
Figure 00000015

Здесь ϕг и ϕу - бортовой пеленг цели и угол поворота антенны угломера в горизонтальной плоскости;Here ϕ g and ϕ y - side bearing of the target and the angle of rotation of the antenna of the protractor in the horizontal plane;

ωг и ωу - угловые скорости линии визирования и поворота антенны;ω g and ω y are the angular velocities of the line of sight and rotation of the antenna;

b и Т - коэффициент передачи и постоянная времени привода;b and T - gear ratio and drive time constant;

ξг и ξу - центрированные гауссовские шумы состояния (9) и (10);ξ g and ξ y are centered Gaussian noises of state (9) and (10);

Д и

Figure 00000016
- дальность до цели и скорость ее изменения;D and
Figure 00000016
- range to the target and rate of change;

ϕуи - измерения датчика углового положения антенны;ϕ ui - measurements of the sensor of the angular position of the antenna;

Δϕпи - измерения моноимпульсного пеленгатора.Δϕ pi - measurements of a single-pulse direction finder.

Геометрические соотношения между всеми координатами состояния и измерениями показаны на фигуре 1, на которойThe geometric relationships between all state coordinates and measurements are shown in figure 1, in which

Он и Оц - точки расположения носителя и цели;About n and O c - the location of the carrier and the target;

Vн и Vц - векторы скорости носителя и цели;V n and V C are the velocity vectors of the carrier and the target;

Хрсн - положение равносигнального направления в пространстве.X rsn - the position of the equal direction in space.

Необходимо отметить адекватность модели (10) широкому полю условий применения, так как манипулируя законами изменения jг, можно реализовать изменения угловых координат практически любой сложности.It is necessary to note the adequacy of model (10) to a wide field of application conditions, since by manipulating the laws of change of j g , it is possible to realize changes in the angular coordinates of almost any complexity.

Поскольку исходные модели (9), (10) и (13) линейные, функционал (11) представляет разновидность квадратичного, а возмущения гауссовские (ЛКГ-задача) [5], то на основании теоремы разделения задача управления может решаться в детерминированной постановке, независимо от задачи фильтрации, при условии, что в полученном результате координаты состояния будут заменены их оптимальными оценками.Since the initial models (9), (10), and (13) are linear, functional (11) is a kind of quadratic, and the perturbations are Gaussian (LKG problem) [5], based on the separation theorem, the control problem can be solved in a deterministic formulation, independently from the filtering problem, provided that in the result, the state coordinates are replaced by their optimal estimates.

Поставив в соответствие (9) - (11) с (3) - (8), получимPutting in accordance (9) - (11) with (3) - (8), we obtain

Figure 00000017
Figure 00000017

Тогда, используя (14) в (5), будем иметь:Then, using (14) in (5), we will have:

Figure 00000018
Figure 00000018

где в соответствии с выводами теоремы разделенияwhere, in accordance with the conclusions of the separation theorem

Figure 00000019
Figure 00000019

Анализ (15), (16) позволяет сделать следующие выводы.Analysis (15), (16) allows us to draw the following conclusions.

Следящий угломер представляет многоконтурную систему с обратными связями по углу и угловой скорости.The tracking goniometer represents a multi-circuit system with feedbacks on the angle and angular velocity.

В состав сигнала управления входят линейная составляющая, определяемая первыми двумя слагаемыми, и нелинейная составляющая в виде третьего, четвертого и пятого слагаемых.The control signal includes a linear component defined by the first two terms, and a nonlinear component in the form of the third, fourth, and fifth terms.

Сигнал управления зависит не только от ошибок Δϕ и Δω, но и от их соотношений и сочетаний Δϕ2Δω и ΔϕΔω2.The control signal depends not only on the errors Δϕ and Δω, but also on their ratios and combinations Δϕ 2 Δω and ΔϕΔω 2 .

Сигнал управления зависит не от абсолютных значений коэффициентов штрафов, а от их соотношений q21/kω, q22/kω и p21/kω, p22/kω. При этом степень влияния нелинейных слагаемых на величину сигнала управления определяются значениями коэффициентов матрицы Р.The control signal does not depend on the absolute values of the penalty factors, but on their ratios q 21 / k ω , q 22 / k ω and p 21 / k ω , p 22 / k ω . Moreover, the degree of influence of nonlinear terms on the magnitude of the control signal is determined by the values of the coefficients of matrix R.

Для получения сигнала управления достаточно иметь оценки бортового пеленга, угловой скорости линии визирования и угла поворота антенны и скорости его изменения, что не накладывает ограничений на возможность его реализации.To obtain a control signal, it is sufficient to have estimates of the on-board bearing, the angular velocity of the line of sight and the angle of rotation of the antenna and the rate of change, which does not impose restrictions on the possibility of its implementation.

Полагая в (15) матрицы М и Р диагональными, можно получить более простые варианты сигналов управления.Assuming that the matrices M and P are diagonal in (15), one can obtain simpler versions of control signals.

Исследование полученного алгоритма проводилось по результатам имитационного моделирования сложных пространственных эволюций интенсивно маневрирующей цели, содержащих высокие производные угловых координат, определяемых законами изменения угла и угловой скорости:The study of the obtained algorithm was carried out according to the results of simulation of complex spatial evolutions of an intensely maneuvering target containing high derivatives of angular coordinates determined by the laws of change of angle and angular velocity:

Figure 00000020
Figure 00000020

с устранением первоначальных ошибок захвата различного сочетанияwith elimination of initial capture errors of various combinations

Figure 00000021
Figure 00000021

Следует отметить, что исследования проводились для наиболее жестких условий, когда законы (17) и (18) не соответствуют модели (10), положенной в основу синтеза закона управления. Достоинством (17) и (18) является то, что манипулируя ϕц(θ),

Figure 00000022
,
Figure 00000023
,
Figure 00000024
,
Figure 00000025
, А, с1, можно получить законы изменения ϕц практически любой сложности. Наряду с моделированием (10), моделировался привод (9) и алгоритм управления (15).It should be noted that studies were carried out for the most severe conditions, when laws (17) and (18) do not correspond to model (10), which is the basis for the synthesis of the control law. The advantage of (17) and (18) is that by manipulating ϕ c (θ),
Figure 00000022
,
Figure 00000023
,
Figure 00000024
,
Figure 00000025
, A, with 1 , you can get the laws of change ϕ C virtually any complexity. Along with modeling (10), the drive (9) and the control algorithm (15) were modeled.

В ходе моделирования полученный закон сравнивался с используемым на практике прототипом, в котором используются только компоненты, линейно зависящие от ошибок по углу и угловой скорости:During the simulation, the resulting law was compared with the prototype used in practice, which uses only components that linearly depend on errors in angle and angular velocity:

Figure 00000026
Figure 00000026

Эффективность сравниваемых законов управления оценивалась по величинам текущих ошибок сопровождения и времени регулирования.The effectiveness of the compared control laws was estimated by the values of current tracking errors and regulation time.

Исследования проводились в несколько этапов.Research was carried out in several stages.

На первом этапе исследовалась способность управления (15) функционировать при различных постоянных времени привода, результаты моделирования приведены на фигурах 2 и 3. При этом на фигуре 2 показана зависимость относительных текущих ошибок по углу и угловой скорости для вариантов а) Т=1с; б) Т=2с; в) Т=3с; г) Т=4с; д) Т=5с. На фигуре 3 приведена зависимость времени регулирования от постоянной времени угломера. Из рисунков следует, что исследуемый угломер способен ликвидировать ошибки захвата даже при очень большой инерционности привода. Однако при этом значительно увеличиваются текущие ошибки как по углу (фигура 2а), так и по угловой скорости (фигура 2б).At the first stage, the ability of control (15) to function at different drive time constants was studied, the simulation results are shown in figures 2 and 3. In this figure 2 shows the dependence of the relative current errors in angle and angular velocity for options a) T = 1s; b) T = 2s; c) T = 3s; d) T = 4s; d) T = 5s. The figure 3 shows the dependence of the control time from the time constant of the goniometer. From the figures it follows that the goniometer under study is able to eliminate capture errors even with a very large inertia of the drive. However, this significantly increases the current errors both in angle (Figure 2a) and in angular velocity (Figure 2b).

На втором этапе исследовались показатели точности и быстродействия при сложном (17) законе изменения угловых координат. На фигурах 4а, б и 5а, б показаны зависимости относительных текущих ошибок сопровождения от времени при движении цели по закону (17) с использованием законов управления (15) (фигура 4а, б) и (20) (фигура 5а, б) при различных вариантах первоначальных ошибок захвата (19).At the second stage, the accuracy and speed indicators were studied with the complex (17) law of the change of angular coordinates. Figures 4a, b and 5a, b show the dependences of the relative current tracking errors on time when the target moves according to law (17) using control laws (15) (figure 4a, b) and (20) (figure 5a, b) for various variants of the initial capture errors (19).

На третьем этапе исследовалась эффективность угломера при самом сложном для сопровождения законе (змейке) (18) со сменой знаков производных. Показатели текущих относительных ошибок сопровождения цели, выполняющей маневр «змейка», приведены на фигурах 6а, б (для алгоритма (15)) и 7а, б (для алгоритма (20)). Следует отметить, что при использовании алгоритма (20) ошибки сопровождения неограниченно возрастают, что приводит к срыву сопровождения, в то время как при использовании алгоритма (15) обеспечиваются более высокие показатели устойчивости и точности по сравнению с законом (20).At the third stage, the effectiveness of the protractor was studied under the most difficult law to follow (snake) (18) with the change of signs of derivatives. Indicators of the current relative errors of tracking the target performing the “snake” maneuver are shown in figures 6a, b (for algorithm (15)) and 7a, b (for algorithm (20)). It should be noted that when using algorithm (20), tracking errors increase indefinitely, which leads to a breakdown in tracking, while using algorithm (15), higher stability and accuracy indicators are provided compared to law (20).

По результатам моделирования можно сделать следующие выводы:Based on the simulation results, the following conclusions can be drawn:

- предложенный алгоритм нелинейного управления угломером позволяет обеспечить бессрывное высокоточное сопровождение целей, движущихся по очень сложным законам, в том числе и со сменой знаков производных;- the proposed algorithm for nonlinear control of the goniometer allows providing continuous high-precision tracking of targets moving according to very complex laws, including with the change of signs of derivatives;

- система устойчиво отрабатывает начальные ошибки захвата любых знаков при любом их сочетании, даже при достаточно большой постоянной времени привода угломера.- the system steadily fulfills the initial error of capturing any signs with any combination of them, even with a sufficiently large time constant of the protractor drive.

- манипулируя в (15) коэффициентами матриц М и Р, можно получить широкий спектр разновидностей нелинейного управления.- by manipulating in (15) the coefficients of the matrices M and P, you can get a wide range of varieties of nonlinear control.

Упрощенная структура системы, реализующей предложенный способ, показана на фигуре 8, гдеThe simplified structure of the system that implements the proposed method is shown in figure 8, where

1 - антенна, формирующая наблюдения z и передающая их на фильтр 2;1 - antenna forming observations z and transmitting them to filter 2;

2 - фильтр, принимающий на вход наблюдения антенны 1, формирующий оценки

Figure 00000027
,
Figure 00000028
,
Figure 00000029
,
Figure 00000030
и передающий их на усилители 3-7;2 - a filter receiving an antenna 1 at the observation input, forming estimates
Figure 00000027
,
Figure 00000028
,
Figure 00000029
,
Figure 00000030
and transmitting them to amplifiers 3-7;

3 - усилитель, получающий оценки

Figure 00000027
,
Figure 00000028
, формирующий сигнал -
Figure 00000031
и передающий его на сумматор 8;3 - amplifier receiving estimates
Figure 00000027
,
Figure 00000028
forming a signal -
Figure 00000031
and transmitting it to the adder 8;

4 - усилитель, получающий оценки

Figure 00000032
,
Figure 00000033
, формирующий сигнал -
Figure 00000034
и передающий его на сумматор 8;4 - amplifier receiving estimates
Figure 00000032
,
Figure 00000033
forming a signal -
Figure 00000034
and transmitting it to the adder 8;

5 - усилитель, получающий оценки

Figure 00000027
,
Figure 00000028
,
Figure 00000029
,
Figure 00000030
, формирующий сигнал
Figure 00000035
и передающий его на сумматор 8;5 - amplifier receiving estimates
Figure 00000027
,
Figure 00000028
,
Figure 00000029
,
Figure 00000030
forming a signal
Figure 00000035
and transmitting it to the adder 8;

6 - усилитель, получающий оценки

Figure 00000027
,
Figure 00000028
,
Figure 00000029
,
Figure 00000030
, формирующий сигнал
Figure 00000036
и передающий его на сумматор 8;6 - amplifier receiving estimates
Figure 00000027
,
Figure 00000028
,
Figure 00000029
,
Figure 00000030
forming a signal
Figure 00000036
and transmitting it to the adder 8;

7 - усилитель, получающий оценки

Figure 00000032
,
Figure 00000033
, формирующий сигнал
Figure 00000037
и передающий его на сумматор 8;7 - amplifier receiving estimates
Figure 00000032
,
Figure 00000033
forming a signal
Figure 00000037
and transmitting it to the adder 8;

8 - сумматор, получающий на вход сигналы из усилителей 3-7, формирующий сигнал управления ua и передающий его на привод антенны 9;8 - the adder receiving the input signals from amplifiers 3-7, forming a control signal u a and transmitting it to the antenna drive 9;

9 - привод антенны, получающий на вход сигнал управления ua и формирующий положение антенны 1.9 - antenna drive receiving an input control signal u a and forming the position of the antenna 1.

Функциональное назначение представленной на фигуре 8 структурной схемы управления заключается в формировании сигнала в виде взвешенной суммы оценок

Figure 00000038
и
Figure 00000039
фазовых координат системы и их нелинейных комбинаций
Figure 00000040
,
Figure 00000041
и
Figure 00000042
.The functional purpose of the control block diagram shown in FIG. 8 is to generate a signal in the form of a weighted sum of estimates
Figure 00000038
and
Figure 00000039
phase coordinates of the system and their nonlinear combinations
Figure 00000040
,
Figure 00000041
and
Figure 00000042
.

Использование изобретения позволит осуществлять бессрывное высокоточное сопровождение целей, движущихся по очень сложным законам, в том числе и со сменой знаков производных. Также следует отметить, что информационное обеспечение предлагаемого алгоритма управления может быть осуществлено в существующих системах с учетом реальных ограничений, что свидетельствует о возможности практической реализации метода.Using the invention will allow for continuous high-precision tracking of targets moving according to very complex laws, including with the change of signs of derivatives. It should also be noted that the information support of the proposed control algorithm can be implemented in existing systems, taking into account real limitations, which indicates the possibility of practical implementation of the method.

Список использованных источниковList of sources used

1. Меркулов В.И., Дрогалин В.В., Канащенков А.И. и др. Авиационные системы радиоуправления. Т. 2. Радиоэлектронные системы самонаведения. /Под ред. А.И. Канащенкова и В.И. Меркулова - М.: Радиотехника, 2003.1. Merkulov V.I., Drogalin V.V., Kanaschenkov A.I. and other Aviation systems of radio control. T. 2. Radio-electronic homing systems. / Ed. A.I. Kanaschenkova and V.I. Merkulova - M .: Radio engineering, 2003.

2. Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация. - М.: Радио и связь, 1984.2. Leonov A.I., Fomichev K.I. Monopulse radar. - M.: Radio and Communications, 1984.

3. Сейдж Э., Уайт Ш Ч.С. Оптимальное управление системами. / Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1982.3. Sage E., White W. C.S. Optimal system management. / Per. from English - M.: Radio and Communications, 1982.

4. Меркулов В.И. Оптимизация систем управления по локальным квадратично-биквадратным функционалам качества. //Информационно-измерительные и управляющие системы. 2016. №11. С. 27-33.4. Merkulov V.I. Optimization of control systems by local quadratic-biquadratic quality functionals. // Information-measuring and control systems. 2016. No. 11. S. 27-33.

5. Черноусько Ф.А., Колмановский В.Б. Оптимальное управление при случайных возмущениях. - М.: Наука, 1978.5. Chernous'ko F.A., Kolmanovsky V. B. Optimal control under random disturbances. - M.: Science, 1978.

Claims (9)

Способ нелинейного управления инерционным приводом антенны угломера, заключающийся в том, что формируют оптимальные оценки бортового пеленга цели
Figure 00000043
, угла поворота антенны
Figure 00000044
, угловой скорости линии визирования
Figure 00000045
, угловой скорости поворота антенны
Figure 00000046
, на основе которых по законуThe method of nonlinear control of the inertial drive of the protractor’s antenna, which consists in the formation of optimal estimates of the side bearing
Figure 00000043
angle of rotation of the antenna
Figure 00000044
angular velocity of the line of sight
Figure 00000045
angular velocity of rotation of the antenna
Figure 00000046
on the basis of which by law
Figure 00000047
Figure 00000047
 формируют сигнал управления приводом угломера, гдеform the control signal of the protractor drive, where b - коэффициент передачи,b is the gear ratio T - постоянная времени угломера,T is the time constant of the goniometer, kω - коэффициент усиления привода угломера,k ω is the gain of the goniometer drive, q21 и q22 - коэффициенты штрафов за ошибки сопровождения по углу и угловой скорости,q 21 and q 22 are the penalty factors for tracking errors in angle and angular velocity, р11, р21 и р22 - коэффициенты взаимовлияния линейной и кубичной составляющих управления,p 11 , p 21 and p 22 are the coefficients of mutual influence of the linear and cubic components of the control, и затем передают его потребителю.and then pass it on to the consumer.
RU2017108563A 2017-03-15 2017-03-15 Method of inertia antenna drive non-linear control, providing high stability of supporting intensive maneuvering objects RU2661346C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017108563A RU2661346C1 (en) 2017-03-15 2017-03-15 Method of inertia antenna drive non-linear control, providing high stability of supporting intensive maneuvering objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017108563A RU2661346C1 (en) 2017-03-15 2017-03-15 Method of inertia antenna drive non-linear control, providing high stability of supporting intensive maneuvering objects

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2661346C1 true RU2661346C1 (en) 2018-07-16

Family

ID=62916954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017108563A RU2661346C1 (en) 2017-03-15 2017-03-15 Method of inertia antenna drive non-linear control, providing high stability of supporting intensive maneuvering objects

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2661346C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2769566C2 (en) * 2021-04-15 2022-04-04 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Вектор" (АО "НИИ "Вектор") Method for tracking the trajectory of a target in an active-passive radar system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4542326A (en) * 1982-10-08 1985-09-17 Heath Company Automatic antenna positioning system
US5325098A (en) * 1993-06-01 1994-06-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Interacting multiple bias model filter system for tracking maneuvering targets
RU2252434C2 (en) * 2003-06-25 2005-05-20 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" Dual-range tracking goniometer
JP2008157735A (en) * 2006-12-22 2008-07-10 Mitsubishi Electric Corp Beam control apparatus for phased array radar
RU2518685C1 (en) * 2012-10-22 2014-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики Method of controlling inertial antenna drive
RU2571363C2 (en) * 2014-01-29 2015-12-20 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method of controlling inertial antenna drive providing stable tracking of highly manoeuvrable and high-speed aerial objects
RU2598001C2 (en) * 2014-10-31 2016-09-20 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method for controlling inertial antenna drive ensuring stable tracking intensely manoeuvering and high-speed aircrafts with increased adaptation to maneuver of carrier and system for its implementation

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4542326A (en) * 1982-10-08 1985-09-17 Heath Company Automatic antenna positioning system
US5325098A (en) * 1993-06-01 1994-06-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Interacting multiple bias model filter system for tracking maneuvering targets
RU2252434C2 (en) * 2003-06-25 2005-05-20 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" Dual-range tracking goniometer
JP2008157735A (en) * 2006-12-22 2008-07-10 Mitsubishi Electric Corp Beam control apparatus for phased array radar
RU2518685C1 (en) * 2012-10-22 2014-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики Method of controlling inertial antenna drive
RU2571363C2 (en) * 2014-01-29 2015-12-20 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method of controlling inertial antenna drive providing stable tracking of highly manoeuvrable and high-speed aerial objects
RU2598001C2 (en) * 2014-10-31 2016-09-20 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method for controlling inertial antenna drive ensuring stable tracking intensely manoeuvering and high-speed aircrafts with increased adaptation to maneuver of carrier and system for its implementation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2769566C2 (en) * 2021-04-15 2022-04-04 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Вектор" (АО "НИИ "Вектор") Method for tracking the trajectory of a target in an active-passive radar system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kumar et al. Recent developments on target tracking problems: A review
CA2805081C (en) Acoustic ranging system using atmospheric dispersion
US5867256A (en) Passive range estimation using image size measurements
EP2923175A1 (en) Improving kalman filtering with indirect noise measurements
Miller et al. Underwater target tracking using bearing-only measurements
RU2660498C1 (en) Method of tracking of airborne maneuvering radiation sources according to angle information from airborne single-position electronic reconnaissance system
US9341705B2 (en) Passive ranging of a target
CN109613530B (en) Control method for multi-source information fusion of low-small slow air target
CN104166134A (en) Real beam foresight scanning radar target two-dimension locating method
Jawahar et al. Modified polar extended Kalman filter (MP-EKF) for bearings-only target tracking
Livshitz et al. Low-cost laser range-measurement-based terrain-following concept and error analysis
RU2661346C1 (en) Method of inertia antenna drive non-linear control, providing high stability of supporting intensive maneuvering objects
Vishnevsky et al. Local hybrid navigation system of tethered high-altitude platform
Jordan et al. Precision maritime localization and landing with real-time kinematic GNSS
Degen Reactive image-based collision avoidance system for unmanned aircraft systems
Clark et al. Proportional navigation based guidance laws for UAV obstacle avoidance in complex urban environments
Wu et al. Improved EKF-SLAM algorithm of unmanned helicopter autonomous landing on ship
RU2598001C2 (en) Method for controlling inertial antenna drive ensuring stable tracking intensely manoeuvering and high-speed aircrafts with increased adaptation to maneuver of carrier and system for its implementation
RU2571363C2 (en) Method of controlling inertial antenna drive providing stable tracking of highly manoeuvrable and high-speed aerial objects
RU2232402C2 (en) Method for determination of range to sources of radio emission and rate of closure to them in single-position radar systems
RU2498342C1 (en) Method of intercepting aerial targets with aircraft
Kim et al. Ballistic object trajectory and launch point estimation from radar measurements using long-short term memory networks
Effati et al. EKF and UKF localization of a moving RF ground target using a flying vehicle
Xi et al. Distributed Motion Control of UAVs for Cooperative Target Location Under Compound Constraints
Karpenko et al. Stochastic control of UAV on the basis of robust filtering of 3D natural landmarks observations