UA82858C2 - Method for device for control of directed rocket by means of drive that follows orientation of trajectory - Google Patents
Method for device for control of directed rocket by means of drive that follows orientation of trajectory Download PDFInfo
- Publication number
- UA82858C2 UA82858C2 UAA200506737A UA2005006737A UA82858C2 UA 82858 C2 UA82858 C2 UA 82858C2 UA A200506737 A UAA200506737 A UA A200506737A UA 2005006737 A UA2005006737 A UA 2005006737A UA 82858 C2 UA82858 C2 UA 82858C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- orientation
- parameters
- control
- gain
- control rule
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 15
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 15
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 11
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 9
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 2
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 claims 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 18
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 18
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 16
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 11
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 9
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 8
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 7
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- WUBBRNOQWQTFEX-UHFFFAOYSA-N 4-aminosalicylic acid Chemical compound NC1=CC=C(C(O)=O)C(O)=C1 WUBBRNOQWQTFEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000543381 Cliftonia monophylla Species 0.000 description 1
- 101000831624 Locusta migratoria Locustatachykinin-1 Proteins 0.000 description 1
- 208000030984 MIRAGE syndrome Diseases 0.000 description 1
- 241001282736 Oriens Species 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000009365 direct transmission Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 235000012907 honey Nutrition 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- TVLSRXXIMLFWEO-UHFFFAOYSA-N prochloraz Chemical compound C1=CN=CN1C(=O)N(CCC)CCOC1=C(Cl)C=C(Cl)C=C1Cl TVLSRXXIMLFWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000306 recurrent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
- G05D1/107—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for missiles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
Даний винахід стосується способу і пристрою керування ракетою, що приводиться в рух, забезпеченою засобами керування орієнтацією, зокрема, ракетою-носієм з орієнтованими соплами.The present invention relates to a method and device for controlling a propelled rocket equipped with orientation control means, in particular, a launch vehicle with oriented nozzles.
При керуванні польотом ракети-носія розрізнюють наведення і керування. Узагальнено можна сказати, що - система наведення видає команди, що дозволяють виконати задачу (задані значення орієнтації). Ці команди дозволяють визначити рух центра ваги ракета " носія, щоб вона досягла заздалегідь визначеної мети (як правило, проміжна орбіта), - система керування виконує команди, що надходять від системи наведення, стабілізуючи рух ракети-носія навколо її центра ваги і враховуючи зміни у зовнішньому навколишньому середовищі (збурення, такі як вітер, пориви вітру і т.д.) і у внутрішньому середовищі (розкид і погрішності в параметрах ракети-носія і т.д.).When controlling the flight of a launch vehicle, a distinction is made between guidance and control. In general, it can be said that - the guidance system issues commands that allow you to perform the task (given orientation values). These commands allow you to determine the movement of the center of gravity of the launch vehicle so that it reaches a predetermined goal (usually an intermediate orbit), - the control system executes the commands coming from the guidance system, stabilizing the movement of the launch vehicle around its center of gravity and taking into account changes in in the external environment (disturbances such as wind, gusts, etc.) and in the internal environment (dispersion and errors in the parameters of the launch vehicle, etc.).
Два попередніх положення можна уточнити таким чином.The two previous provisions can be clarified as follows.
На основі відомих місця знаходження цілі і поточного положення ракети-носія, що вимірюється інерційними датчиками, система наведення розраховує траєкторію, якій повинна відповідати відмітка заданого значення орієнтації ракети-носія (її початок встановлюють на центрі ваги ракети-носія, а одна з її осей є напрямом, з яким повинна збігатись вісь ракети; інерційні вимірювання ракети-носія визначають орієнтацію ракети-носія, визначену відносно нерухомого орієнтира на землі в системі координат, що вважається галілеєвою).Based on the known location of the target and the current position of the launch vehicle, which is measured by inertial sensors, the guidance system calculates a trajectory to which the marking of the given value of the orientation of the launch vehicle must correspond (its origin is set at the center of gravity of the launch vehicle, and one of its axes is the direction with which the axis of the rocket should coincide; inertial measurements of the launch vehicle determine the orientation of the launch vehicle, determined relative to a fixed reference point on the ground in a coordinate system considered to be Galilean).
Коли на ракету-носій не діють ніякі збурення, контур керування відгукується вмить, вісь ракети збігається з однієї з осей заданої системи координат.When no perturbations act on the launch vehicle, the control loop responds instantly, the axis of the rocket coincides with one of the axes of the given coordinate system.
Система керування є контуром автоматичного регулювання, першою задачею якого є стабілізація рухів ракети-носія навколо її центра ваги (поняття стійкості), як правило, шляхом регулювання напряму реактивної тяги. З іншого боку, система керування в міру можливості реалізовує задане значення орієнтації, що надходить від системи наведення (система керування є автоматичною «виконавчою» системою), і забезпечує певний імунітет ракети-носія по відношенню до діючих на неї збурень (система керування є контуром регулювання). Для цього функціональний блок керування на основі інерційних вимірювань орієнтації (тих же, що використовує система наведення) визначає найбільш прийнятний напрям реактивної тяги.The control system is an automatic adjustment circuit, the first task of which is to stabilize the movements of the launch vehicle around its center of gravity (the concept of stability), as a rule, by adjusting the direction of the jet thrust. On the other hand, the control system, as far as possible, realizes the given value of the orientation coming from the guidance system (the control system is an automatic "executive" system) and provides a certain immunity of the launch vehicle in relation to disturbances acting on it (the control system is a control circuit ). For this purpose, the functional control unit determines the most acceptable direction of jet thrust on the basis of inertial orientation measurements (the same ones used by the guidance system).
Таке збурення, як вітер, є перешкодою для польоту ракети-носія, створюючи рух навколо її центра ваги.A disturbance such as wind is an obstacle to the launch vehicle's flight, creating motion around its center of gravity.
Насправді, вітер створює також загальний рух ракети-носія (поступальний рух або знос). Оскільки система наведення враховує поточне положення ракети-носія (за допомогою інерційних вимірювань) для вироблення нової траєкторії аж до кінцевої точки, то не буде помилкою розглядати тільки рух навколо центра ваги для вироблення даних, призначених для ефективної роботи функціонального блока керування.In fact, the wind also creates the overall motion of the launch vehicle (progressive motion or drift). Since the guidance system takes into account the current position of the launch vehicle (using inertial measurements) to produce a new trajectory up to the end point, it would not be a mistake to consider only the movement around the center of gravity to produce data intended for the effective operation of the functional control unit.
Функція керування повинна враховувати деякі особливості, зокрема, те, що по своїй суті ракета-носій не є стаціонарною системою. її фізичні характеристики (положення центра ваги, маса, інерція) і аеродинамічні характеристики змінюються в залежності від польоту. З функцією керування взаємопов'язані перехідні фази, серед яких такі, як відділення ступеня, наявність зовнішніх збурень (вітер) і внутрішніх збурень (наприклад, зміщення напряму реактивної тяги). Нарешті, як і в будь-якій фізичній системі, на параметри ракети-носія впливають погрішності.The control function must take into account some features, in particular, the fact that the launch vehicle is not a stationary system in its essence. its physical characteristics (position of the center of gravity, mass, inertia) and aerodynamic characteristics change depending on the flight. Transient phases are interrelated with the control function, including such as stage separation, the presence of external disturbances (wind) and internal disturbances (for example, displacement of the jet thrust direction). Finally, as in any physical system, the launch vehicle parameters are affected by errors.
Функцію керування встановлюють на основі польотного завдання суворо з урахуванням вказаних вище елементів. Звичайно це польотне завдання включає в себе: - стабілізацію ракети-носія; - вирівнювання ракети-носія і мінімізацію кута атаки а в фазі польоту в шарах атмосфери (фіг.1); - слідування заданому значенню орієнтації, що виробляється системою наведення; - усунення наслідків зовнішніх і внутрішніх збурень; - врахування характеристик серворуля.The control function is set based on the flight task strictly taking into account the above elements. Naturally, this flight task includes: - stabilization of the launch vehicle; - alignment of the launch vehicle and minimization of the angle of attack a in the flight phase in the layers of the atmosphere (Fig. 1); - following the given orientation value produced by the guidance system; - elimination of the consequences of external and internal disturbances; - taking into account the characteristics of the power steering.
Як правило, алгоритм керування вводиться у вигляді рекурентних рівнянь (повторно) в цифрову обчислювальну машину. На основі інформації, що надходить від датчиків (орієнтація, швидкість орієнтації, прискорення) і навігаційних приладів, алгоритм наведення розраховує задані значення орієнтації, які реалізовує контур керування і які, таким чином, використовуються в алгоритмі керування.As a rule, the control algorithm is entered in the form of recurrent equations (repeatedly) into a digital computer. Based on the information coming from the sensors (orientation, orientation rate, acceleration) and navigation devices, the guidance algorithm calculates the given orientation values that are implemented by the control loop and which are thus used in the control algorithm.
Звичайно правила керування формують на основі припущення про можливість роз'єднання осей тангажа (горизонтальна вісь), рискання (вертикальна вісь) і крену (подовжня вісь) Це припущення дозволяє синтезувати (сформулювати) правило з використанням одноосної моделі, дійсної для малих кутів. Ефект об'єднання трьох правил (по "одному для кожної осі) згодом перевіряється триосним моделюванням.Usually, the control rules are formed on the basis of the assumption that the pitch (horizontal axis), yaw (vertical axis) and roll (longitudinal axis) axes can be separated. This assumption allows synthesizing (formulating) the rule using a uniaxial model valid for small angles. The effect of combining three rules (one for each axis) is subsequently tested by triaxial simulation.
На фіг2 показана одноосна функціональна схема керування. Алгоритм керування розглядається як «чорний ящик», що містить інформацію, яка надходить від датчиків ракети-носія (інерційний блок для вимірювання орієнтації і гірометр для вимірювання швидкості орієнтації), ії визначає команду для одноосного приводу, в цьому випадку сопла.Figure 2 shows a uniaxial functional control scheme. The control algorithm is considered as a "black box" that contains the information that comes from the sensors of the launch vehicle (an inertial unit for measuring the orientation and a gyrometer for measuring the velocity of the orientation) and determines the command for the uniaxial drive, in this case the nozzle.
Одноосна схема передбачає, що рух ракети-носія є рухом в площині. З іншого боку, положення приводу регулюється автоматично. Він приймає положення, яке відповідає заданому значенню регулювання сопла, що виражається в подовженні.The uniaxial scheme assumes that the motion of the launch vehicle is motion in a plane. On the other hand, the drive position is adjusted automatically. It assumes a position that corresponds to the given nozzle adjustment value expressed in elongation.
Попередній рівень технікиPrior art
Основною складністю, з якою стикається розробник системи керування, є використання фізичних умов, яким повинно задовольняти правило керування для визначення математичного критерію, який потім може бути оптимізований. Для такого використання необхідно відійти від фізичної суті умов, щоб знайти адекватний математичний вираз.The main difficulty faced by the control system designer is to use the physical conditions that the control rule must satisfy to define a mathematical criterion that can then be optimized. For such use, it is necessary to depart from the physical essence of the conditions in order to find an adequate mathematical expression.
Наприклад, стійкість (з фізичної точки зору) виражається як загасання часового відгуку контуру керування, на який діє збурення або подається команда. З математичної точки зору можна також сказати, що мірг стійкості (якість загасання) пов'язана з коефіцієнтом перенапруження контуру керування (резонанс контуру керування на даній частоті). Чіткий зв'язок між загасанням і коефіцієнтом перенапруження існує тільки, в так званих, академічних системах (системах другого порядку).For example, robustness (from a physical point of view) is expressed as the damping of the time response of a control loop that is perturbed or commanded. From a mathematical point of view, it can also be said that mirage stability (damping quality) is related to the overvoltage factor of the control circuit (resonance of the control circuit at a given frequency). A clear connection between attenuation and overvoltage coefficient exists only in so-called academic systems (second-order systems).
Незважаючи на ці обмеження, в сучасних розробках правил керування використовують швидше поняття перенапруження, ніж поняття загасання, щоб враховувати проблему стійкості, оскільки це поняття перенапруження найбільш відповідає критеріям, виробленим на основі мінімізації математичної норми.Despite these limitations, modern control rule designs use the concept of overvoltage rather than the concept of damping to take into account the problem of stability, since this concept of overvoltage most closely matches the criteria developed based on the minimization of the mathematical norm.
Оскільки зв'язок між перенапруженням і загасанням не є прямим, то загасання визначають тільки згодом шляхом моделювання за часом.Since the relationship between overvoltage and damping is not direct, damping is only determined later by time simulation.
У відомих правилах керування використовують наступні алгоритми синтезу: - метод ОС (А4, М45, АБ); - метод Ноо (АБ).The following synthesis algorithms are used in known control rules: - OS method (A4, M45, AB); - the Noo method (AB).
У кожному алгоритмі використовуються параметри синтезу, що дозволяють оптимізувати правило, щоб воно відповідало вимогам і умовам, необхідним для керування (стійкість, ефективність вирівнювання, надійність стійкості і роботи).Each algorithm uses synthesis parameters that allow optimizing the rule so that it meets the requirements and conditions necessary for control (stability, alignment efficiency, reliability of stability and operation).
Вказані методи синтезу призначені для узагальнення різних задач з використанням поняття стандартної системи. Більшість задач аналізу, а також синтезу керування можуть бути записані у вигляді однієї і тієї ж стандартної схеми, за допомогою якої можна формулювати умови у вигляді математичного критерію, який намагається мінімізувати (норма Нео або Нос). Таким чином, поняття стандартної проблеми має величезне значення для узагальнення задач у вигляді єдиного математичного критерію. Однак таке узагальнення відбувається за рахунок відходу від фізичного значення, яке буде мати результуючий критерій.The specified methods of synthesis are intended for the generalization of various problems using the concept of a standard system. Most problems of analysis as well as control synthesis can be written in the form of the same standard scheme, with the help of which you can formulate the conditions in the form of a mathematical criterion that tries to minimize (Neo or Nos norm). Thus, the concept of a standard problem is of great importance for the generalization of problems in the form of a single mathematical criterion. However, such a generalization occurs at the expense of a departure from the physical value that the resulting criterion will have.
З іншого боку, приведення до стандартної форми, як правило, приводить до ускладнення алгоритму.On the other hand, reduction to the standard form, as a rule, leads to the complication of the algorithm.
Оскільки параметри стандарту не обов'язково підходять для розв'язання поставленої проблеми, то доводиться допускати додаткові міри свободи (звідки відбувається збільшення порядку) для правильного ретранскрибування поставлених задач.Since the parameters of the standard are not necessarily suitable for solving the given problem, it is necessary to allow additional degrees of freedom (where the order increases) for the correct retranscribing of the given tasks.
Новітні методи, що використовуються в цей час, роблять незаперечний внесок в аналіз і синтез задач керування. З іншого боку, критерій, що отримується в результаті, на основі якого здійснюють синтез задач керування, приводить до застосування методу «проб і помилок» для знаходження задовільного результату.The latest methods used at this time make an undeniable contribution to the analysis and synthesis of management problems. On the other hand, the criterion obtained as a result, on the basis of which the synthesis of management tasks is carried out, leads to the use of the "trial and error" method to find a satisfactory result.
Рішення, отримані за допомогою цих алгоритмів, не дозволяють досягти взаємозв'язку між поведінкою по частоті і поведінкою у часі інакше, як шляхом моделювання, зокрема, високого рівня перенапруження замкненого контуру, корельованого із задовільним загасанням. Таким чином, оптимальне правило можна отримати тільки шляхом послідовних ітерацій «синтез-моделювання-перевірка».The solutions obtained by these algorithms do not allow the relationship between the frequency behavior and the time behavior to be achieved other than by modeling, in particular, a high level of closed-loop overvoltage correlated with satisfactory damping. Thus, the optimal rule can be obtained only through successive iterations of "synthesis-simulation-verification".
Технічною задачею даного винаходу є створення способу і пристрою орієнтованою ракетою за допомогою слідкуваючого приводу по відношенню до траєкторії схильної до впливу зовнішніх збурень, в яких використовують алгоритм керування, параметри якого можуть корелюватися з фізичними умовами, що задаються для керування.The technical task of this invention is to create a method and device for a guided missile using a tracking drive in relation to a trajectory subject to the influence of external disturbances, in which a control algorithm is used, the parameters of which can be correlated with the physical conditions set for control.
Поставлена задача вирішена шляхом "7 створення способу керування орієнтованою ракетою за допомогою приводу, що стежить за орієнтацією УУ/О траєкторії, схильної до впливу зовнішніх збурень, вказаний спосіб полягає в тому, що щонайменше для тангажа (горизонтальна вісь) заздалегідь визначають правило керування, що містить поправковий член першого порядку, перехідний член, що містить характеристичні параметри ракети і зовнішніх збурень, коефіцієнт посилення орієнтації і коефіцієнт посилення швидкості орієнтації, заздалегідь визначають корелюючі зв'язки між коефіцієнтом посилення швидкості орієнтації і параметрами поправкового члена в залежності від коефіцієнта посилення орієнтації, параметрів перехідного члена ракети і двох членів, що являють собою задані значення швидкості і загасання контуру керування, щонайменше для однієї фази польоту визначають значення параметрів перехідного члена ракети і вибирають коефіцієнт посилення орієнтації і членів швидкості і загасання, з яких виводять параметри поправкового члена і коефіцієнт посилення швидкості, і для приводу використовують правило керування з цими значеннями параметрів.The task is solved by "7 creating a method of controlling a guided missile using a drive that monitors the orientation of the UU/O trajectory, which is subject to the influence of external disturbances, the specified method consists in the fact that at least for the pitch (horizontal axis) a control rule is determined in advance, which contains the correction term of the first order, the transition term containing the characteristic parameters of the missile and external disturbances, the orientation gain and the orientation speed gain, determine in advance the correlations between the orientation speed gain and the parameters of the correction term depending on the orientation gain, parameters of the transition member of the rocket and two members representing the given values of speed and damping of the control loop, for at least one flight phase, determine the values of the parameters of the transition member of the rocket and choose the orientation gain factor and the speed and damping members, from which the pairs are derived eters of the correction term and the speed gain, and the drive uses a control rule with these parameter values.
Згідно з винаходом запропонований також пристрій керування, призначений для реалізації описаного вище способу, що містить вхід, для прийому щонайменше одного вимірювання орієнтації тангажа, вихід, призначений для передачі команди на привід, щонайменше один контур автоматичного регулювання тангажа, підключений між входом і виходом і утримуючий коректувальний фільтр першого порядку, при цьому перехідний член містить характеристичні параметри ракети і зовнішніх збурень, коефіцієнт посилення орієнтації і коефіцієнт посилення швидкості орієнтації.According to the invention, there is also proposed a control device designed to implement the method described above, comprising an input for receiving at least one pitch orientation measurement, an output intended for transmitting a command to the drive, at least one automatic pitch control loop connected between the input and the output and holding correction filter of the first order, while the transition term contains the characteristic parameters of the missile and external disturbances, the orientation gain and the orientation speed gain.
Можна зазначити, що так простий вибір правила керування йде врозріз з сучасним аналізом, що використовується фахівцями в даній галузі техніки, згідно з яким простий алгоритм, тобто такий, що містить невелике число параметрів, мало підходить для нормального керування. Проте, всупереч очікуванням, такий простий вибір правила керування дозволить сформулювати правила, що дозволяють, з деяким спрощенням, наприклад, шляхом обмеженого розгортання замкненого контуру, корелювати параметри правила з фізичними параметрами, такими як загасання (значить, стійкість) і швидкість автоматичного регулювання (значить, ефективність у часі), коефіцієнтом посилення орієнтації навколо осі, що розглядається, а також з фізичними параметрами моделювання.It can be noted that such a simple choice of a control rule goes against the modern analysis used by specialists in this field of technology, according to which a simple algorithm, that is, one containing a small number of parameters, is not suitable for normal control. However, contrary to expectations, such a simple choice of control rule will allow the formulation of rules that allow, with some simplification, for example, by limited closed-loop deployment, to correlate the parameters of the rule with physical parameters such as damping (i.e., stability) and auto-adjustment speed (i.e. , efficiency in time), by the orientation amplification factor around the axis under consideration, as well as with the physical parameters of the simulation.
Короткий опис кресленьBrief description of the drawings
Надалі відмітні ознаки і переваги даного винаходу пояснюються описом переважного варіанту втілення з посиланнями на супроводжуючі креслення, на яких: фіг.1 зображає класичну схему впливів на ракету, на яку діє динамічний тиск; фіг.2 - відому схему одноосної системи керування; фіг.З - відому схему, що визначає різні кути для даних осей; фіг.4 - схему архітектури аналітичного правила керування, що використовується для даної осі згідно з винаходом; фіг.5 - варіант схеми архітектури для випадку, коли кутова швидкість навколо осі, що розглядається, не виміряна, згідно з винаходом; фіг.б - криву, корелюючу коефіцієнт посилення і фазу розімкненого контуру в номінальному випадку і в так званих випадках НУ і ВУ, згідно з винаходом; фіг.7 і 8 - криві, що показують реагування ракети по орієнтації, регулюванню сопла і кута атаки замкненого контуру керування для НУ (Аблп, КІ тах) і ВЧ (Абтах, КІ тіп), ЗгіднО з винаходом.In the future, the distinctive features and advantages of this invention are explained by the description of the preferred version of the embodiment with references to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 depicts a classic scheme of influences on a rocket, which is subject to dynamic pressure; Fig. 2 - a well-known diagram of a single-axis control system; Fig. 3 is a well-known scheme that defines different angles for these axes; Fig. 4 is a diagram of the architecture of the analytical control rule used for this axis according to the invention; Fig. 5 is a variant of the architecture scheme for the case when the angular velocity around the axis under consideration is not measured, according to the invention; fig. b - a curve correlating the amplification factor and the phase of the open circuit in the nominal case and in the so-called cases NU and VU, according to the invention; Fig. 7 and 8 are curves showing the missile's response to orientation, adjustment of the nozzle and the angle of attack of the closed control loop for NL (Ablp, KI tah) and HF (Abtah, KI tip), according to the invention.
Докладний опис переважних варіантів втілення винаходуA detailed description of preferred embodiments of the invention
Відповідно до даного винаходу використовують необхідний (в значенні складності) алгоритм керування для забезпечення керування ракетою.According to this invention, the necessary (in terms of complexity) control algorithm is used to ensure control of the missile.
Алгоритм оснований на родовій структурі, параметри якої розраховують суворо в залежності від параметрів відповідної ракети і необхідних характеристик керування (відстеження траєкторії, мінімізація кута атаки, проміжні фази і т.д.-). Правило чітко враховує погрішності параметрів ракети і запізнювання глобалізованого ланцюга (запізнювання, зумовлене динамікою приводу ж- запізнювання датчиків ж запізнювання по причині дискретизації).The algorithm is based on a generic structure, the parameters of which are calculated strictly depending on the parameters of the corresponding missile and the necessary control characteristics (trajectory tracking, minimization of the angle of attack, intermediate phases, etc.). The rule clearly takes into account the errors of the missile parameters and the delay of the globalized chain (the delay caused by the dynamics of the drive and the delay of the sensors and the delay due to discretization).
Це правило застосовне для нестаціонарних систем (зміна параметрів ракети-носія). Нестаціонарне правило отримують швидко, оскільки його параметри є формальними. Внаслідок родової структури не виникає проблем, пов'язаних з інтерполяційними прийомами, що широко використовуються в системах керування ракетами-носіями.This rule is applicable for non-stationary systems (change in launch vehicle parameters). The non-stationary rule is obtained quickly because its parameters are formal. As a result of the generic structure, there are no problems associated with interpolation techniques that are widely used in launch vehicle control systems.
Незаперечною перевагою цього методу є те, що параметри синтезу є фізичними параметрами вищого рівня (загасання замкненого контуру, смуга пропущення). Відоме приведення до цих параметрів відповідної фізичної величини і відповідної задачі. Таким чином, регулювання здійснюють безпосередньо на основі фізичних умов, що встановлюються розробником.An indisputable advantage of this method is that the synthesis parameters are physical parameters of a higher level (closed-loop attenuation, passband). The reduction to these parameters of the corresponding physical quantity and the corresponding problem is known. Thus, regulation is carried out directly on the basis of physical conditions established by the developer.
Це витікає з нижченаведених пояснень, які, для більшої простоти, обмежуються керуванням жорстким режимом польоту ракети. Можлива присутність гнучких режимів може бути врахована при виборі «обережної політики», тобто, уникаючи збудження гнучких режимів за допомогою контурного посилення правила керування (наприклад, шляхом додання фільтра-атенюатора).This follows from the following explanations, which, for the sake of simplicity, are limited to the control of the hard flight mode of the rocket. The possible presence of flexible modes can be taken into account when choosing a "cautious policy", i.e., avoiding the excitation of flexible modes by loop gain of the control rule (for example, by adding an attenuator filter).
Розробка правила керування вимагає використання моделі ракети-носія, яка називається моделлю синтезу. Некоректована динаміка розімкненого контуру може бути представлена двома об'єднаними рівняннями, що описують рухи при орієнтації і зносі ракети-носія (фіг.3).Developing a control rule requires the use of a model of the launch vehicle, called a synthesis model. The uncorrected dynamics of the open circuit can be represented by two combined equations describing the movements during orientation and wear of the launch vehicle (Fig. 3).
Розробка правила керування вимагає вибору відповідної моделі ракети-носія, яка називається моделлю синтезу.The development of a control rule requires the selection of an appropriate model of the launch vehicle, called the synthesis model.
Некоректована динаміка розімкненого контуру може бути представлена, з посиланнями на величини, визначені на фіг.3, у вигляді двох об'єднаних рівнянь, що описують рух орієнтації і зносу ракети.The uncorrected dynamics of the open circuit can be represented, with reference to the values defined in Fig. 3, in the form of two combined equations describing the movement of the orientation and wear of the missile.
Передусім, якщо обмежитися малими кутами, момент для тангажа може бути визначений рівняннями (1), приведеними в Додатку, тоді як сили, діючі поперечно відносно осі швидкості повітря, можуть бути визначені за допомогою рівнянь (2).First of all, if we limit ourselves to small angles, the pitch moment can be determined by equations (1) given in the Appendix, while the forces acting transversely to the airspeed axis can be determined using equations (2).
Крім того, різні кути (фіг.3) пов'язані рівнянням (3), яке після диференціювання за часом дає рівняння (4).In addition, different angles (Fig. 3) are related by equation (3), which, after differentiation by time, gives equation (4).
Після виключення у в рівняннях (2) і (4) отримують систему рівнянь (5), де 5 є змінною Лапласа.After eliminating y in equations (2) and (4), the system of equations (5) is obtained, where 5 is the Laplace variable.
Якщо передбачити, що члени, ідентифіковані в умові (С), Є малими для значень, що містяться в смузі пропускання контуру керування, то до виразу (5) можна прийти через вираз (6).If we assume that the terms identified in condition (C) are small for values contained in the passband of the control loop, then expression (5) can be arrived at through expression (6).
Цей вираз показує, що система є системою другого порядку з динамікою першого порядку, нестійкою при пульсації Ав .This expression shows that the system is a second-order system with first-order dynamics, which is unstable when pulsating Av .
Система рівнянь (6) являє собою модель синтезу, на основі якої будуть вироблені основи аналітичного синтезу.The system of equations (6) is a synthesis model, on the basis of which the foundations of analytical synthesis will be developed.
Звідси витікає, що перехід команди, тобто перехід між контрольованою змінною (6), і командою (регулювання сопла дД) виражається членом Кі/(52-Ав).It follows that the transition of the command, that is, the transition between the controlled variable (6) and the command (adjustment of the nozzle dD) is expressed by the term Ki/(52-Av).
Поведінка серворуля і вимірювального ланцюга може бути змодельована за допомогою загального чистого запізнювання тх ланцюга послідовно з переходом команди, звідки отримують вираз (7), де С" з точки зору автоматики є математичним виразом фізичної системи, яку необхідно втілити в контур.The behavior of the servo and the measuring chain can be modeled using the general net delay of the chain in series with the transition of the command, from which expression (7) is obtained, where C" from the point of view of automation is the mathematical expression of the physical system that must be embodied in the circuit.
Чисте запізнювання в згаданому виразі отримане шляхом апроксимації РАОЕ першого порядку.The net delay in the mentioned expression is obtained by approximating the RAOE of the first order.
Включення в контур здійснюють таким чином, щоб відповідний замкнений контур відповідав вимогам стійкості і ефективності.Inclusion in the circuit is carried out in such a way that the corresponding closed circuit meets the requirements of stability and efficiency.
Приклади родової архітектури аналітичного правила керуванняExamples of the generic architecture of an analytical control rule
На фіг4 показана родова архітектура аналітичного правила керування. Вона представлена з припущенням того, що вимірювання орієнтації, а також швидкості орієнтації є доступними, але, як буде показано нижче, це припущення не є обмеженням методу.Fig. 4 shows the generic architecture of the analytical control rule. It is presented with the assumption that orientation measurements as well as orientation velocities are available, but as will be shown below, this assumption is not a limitation of the method.
У цій архітектурі запізнювання т об'єднує запізнювання ланцюга, запізнювання внаслідок дискретизації - блокування, а також запізнювання, еквівалентне фазовому відставанню руля. Це запізнювання може також включати в себ-ї відставання по фазі фільтра, призначеного для локальної атенюації контурного посилення правила керування, щоб забезпечити надійність посилення в гнучкому режимі ракети-носія.In this architecture, the delay t combines the circuit delay, the delay due to sampling - blocking, as well as the delay equivalent to the phase lag of the steering wheel. This delay may also include a filter phase delay designed to locally attenuate the loop gain of the control rule to ensure gain reliability in the flexible launch vehicle mode.
У прямий ланцюг 5--о01/5-952 вводять поправковий член першого порядку і коефіцієнт посилення швидкості орієнтації (Ку) і коефіцієнт посилення орієнтації (Кр). У цьому випадку порядок правила керування дорівнює 1.In the direct circuit 5--o01/5-952, the correction term of the first order and the coefficient of amplification of the speed of orientation (Ku) and the coefficient of amplification of orientation (Kr) are introduced. In this case, the order of the control rule is 1.
Проводять оцінку першої динаміки способу в замкненому контурі для його фіксування на моделі другого порядку параметрів (С, оп). Цей прийом дозволяє акуратно сконденсувати компроміс ефективність-стійкість.We evaluate the first dynamics of the method in a closed circuit for its fixation on the model of the second order of parameters (C, op). This technique allows you to carefully condense the efficiency-stability trade-off.
Загасання забезпечує певну міру стійкості, тоді як оп (швидкість автоматичного регулювання) породжує ефективність у часі. Таким чином, параметри ((С, оп) являють собою регулювальні параметри «вищого рівня».Damping provides a measure of stability, while op (speed auto-adjustment) generates efficiency over time. Thus, the parameters ((C, op) represent "higher level" adjustment parameters.
Після цього здійснюють обмежене розгортання замкненого контуру до третього порядку. Отримують систему трьох рівнянь, на основі яких виводять три з чотирьох регулювальних параметрів правила керування (К, Фі, ог) в залежності від (Кр, С, оп) за допомогою рівнянь (8).After that, a limited expansion of the closed loop to the third order is carried out. A system of three equations is obtained, on the basis of which three of the four control parameters of the control rule (К, Фи, ог) are derived depending on (Кр, С, оп) using equations (8).
Щоб не захаращувати виклад, попередні рішення були сформульовані без урахування загального запізнювання контуру т. При його наявності ці рішення стають набагато більш складними. Проте, рішення завжди є і можуть бути легко інтегровані в комп'ютерну програму синтезу правила. При цьому можна сформулювати наступні зауваження: полюс поправкового члена прямого ланцюга є нестабільним (о2-«0);In order not to clutter the presentation, the previous solutions were formulated without taking into account the general delay of the contour t. When it is present, these solutions become much more complicated. However, solutions are always available and can be easily integrated into a rule synthesis computer program. At the same time, the following observations can be formulated: the pole of the corrective member of the direct chain is unstable (о2-«0);
параметри (К, Фі, юг) є функцією Кр. З точки зору математики можна було б визначити Кь і два інших параметри в залежності від четвертого. Однак буде більш правильним залишити Кр як вільний параметр, оскільки його можна вибирати незалежно від динаміки замкненого контуру. Нульове значення Кр сприяє мінімізації кута атаки ракети, тоді як не нульове значення приведе до відстежування і регулювання орієнтації ракети-носія; у . Фі УАб, уль поправкового члена компенсує стійку динаміку ракети ; при Авб-0 полюс і нуль поправкового члена прямого ланцюга прагнуть до 0. Стійкість системи забезпечується випередженням фази, добре відомим в класичних способах керування і що визначається якparameters (K, Phi, yug) are a function of Kr. From the point of view of mathematics, it would be possible to determine K and two other parameters depending on the fourth. However, it will be more correct to leave Kr as a free parameter, since it can be chosen independently of the dynamics of the closed loop. A zero value of Kr helps to minimize the angle of attack of the missile, while a non-zero value will lead to tracking and adjusting the orientation of the launch vehicle; in Fi UAb, ul of the correction member compensates for the stable dynamics of the rocket; at Авб-0, the pole and zero of the correction term of the direct circuit tend to 0. The stability of the system is ensured by the phase advance, which is well known in classical control methods and which is defined as
Кр-8Ку.Kr-8Ku.
Визначення параметрів правила показує, що вони були розраховані на основі параметрів вищого рівня (загасання і швидкість замкненого контуру). Це дозволяє встановити зв'язок між загасанням і запасом стійкості автоматичного регулювання, вираженим у вигляді межі посилення Мо (нагадаємо, що межа посилення є значенням коефіцієнта посилення розімкненого контуру, коли його вхід і вихід зміщені по фазі на 180", при цьому правильну нестабільність отримують при значенні межі посилення - 1), що отримується за допомогою рівняння (9).Defining the rule parameters shows that they were calculated based on higher-level parameters (damping and closed-loop speed). This makes it possible to establish a relationship between attenuation and the stability margin of automatic regulation, expressed in the form of the gain limit Mo (recall that the gain limit is the value of the gain coefficient of the open circuit when its input and output are phase-shifted by 180", while the correct instability is obtained at the value of the amplification limit - 1), which is obtained using equation (9).
Відмітимо, що доведення межі посилення здійснюють по (, (загасання замкненого контуру). Зокрема, він є мінімальним при нульовому коефіцієнті посилення орієнтації (Ке-0). Його значення отримують з рівняння (10).Note that the proof of the gain limit is carried out by (, (attenuation of the closed loop). In particular, it is minimal at zero orientation gain coefficient (Ke-0). Its value is obtained from equation (10).
Якщо вибирають динаміку замкненого контуру, що визначається як Фп- Ав (в цьому випадку ракета- носій стабілізована), то межа посилення визначається виразом (11).If the dynamics of a closed circuit is chosen, which is defined as Фп-Ав (in this case, the launch vehicle is stabilized), then the gain limit is determined by expression (11).
Цей вираз встановлює прямий зв'язок між загасанням і запасом стійкості.This expression establishes a direct relationship between the damping and the stability margin.
Вищезгаданий метод можна застосовувати, навіть якщо вимірювання швидкості орієнтації недоступне. У цьому разі її оцінюють за допомогою чистого (наявність члена прямої передачі на високих частотах) або суворо чистого (обмеження коефіцієнта посилення фільтра на високих частотах з крутістю, щонайменше, дорівнює 20дБ на декаду) фільтра високих частот. Виберемо фільтр високих частот з обмеженням в 20дБ на декаду. Його вираз визначається рівнянням (12).The above-mentioned method can be applied even if the orientation velocity measurement is not available. In this case, it is evaluated using a clean (the presence of a direct transmission term at high frequencies) or a strictly clean (limitation of the filter gain at high frequencies with a steepness of at least 20dB per decade) high-pass filter. Let's choose a high-pass filter with a limit of 20dB per decade. Its expression is determined by equation (12).
У цьому випадку правило керування стає моноконтурним правилом, архітектура якого показана на фіг.5.In this case, the control rule becomes a single-circuit rule, the architecture of which is shown in Fig.5.
Як і у випадку із зворотним сигналом швидкості орієнтації, вирази правила керування (ої, ог, Ку) можуть бути повністю визначені шляхом розгортання замкненого контуру до третього порядку і в залежності від параметрів Кр, оп, С, Ос і т.As in the case of the feedback signal of the orientation velocity, the expressions of the control rule (ой, ог, Ку) can be completely determined by expanding the closed loop to the third order and depending on the parameters Кр, оп, С, Ос, etc.
Вибір параметрів регулюванняSelection of adjustment parameters
Відстеження орієнтації обов'язково приводить до вимірювання кута атаки, яке може бути утруднене з точки зору спільних зусиль, діючих на ракету-носій. Тому вибір коефіцієнта посилення орієнтації здійснюють таким чином.Orientation tracking necessarily leads to the measurement of the angle of attack, which can be difficult from the point of view of the joint forces acting on the launch vehicle. Therefore, the selection of the orientation gain is carried out as follows.
Необхідно встановити ненульове значення Кр, якщо потрібно забезпечити хороше відст"ження орієнтації (старт, фаза польоту за межами атмосфери).It is necessary to set a non-zero value of Kr if it is necessary to ensure good tracking of the orientation (start, flight phase outside the atmosphere).
Низьке або нульове значення К» необхідно вибирати для мінімізації кута атаки в критичних фазах польоту, відповідних максимальному динамічному тиску.A low or zero value of K» must be chosen to minimize the angle of attack in the critical phases of flight corresponding to the maximum dynamic pressure.
Значення СОп визначає швидкість реакції у відповідь контуру керування. Пульсацію СО потрібно вибирати таким чином, щоб вирівнювання ракети-носія при максимальному динамічному тиску було сумісним з допустимим кутом атаки і характеристиками серворуля. Таким чином, регулювальний параметр соп тісно пов'язаний із задачею ефективності правила керування. При виборі (Оп необхідно враховувати погрішності в параметрах ракети-носія (задача надійності при ефективності).The value of Соп determines the speed of response of the response of the control circuit. CO pulsation should be selected in such a way that the alignment of the launch vehicle at maximum dynamic pressure is compatible with the allowable angle of attack and the characteristics of the servo. Thus, the control parameter sop is closely related to the problem of the efficiency of the control rule. When choosing (Op), it is necessary to take into account errors in the parameters of the launch vehicle (the problem of reliability with efficiency).
Стійкість і надійність стійкості встановлюються параметром С, таким чином, щоб всі ракети-носії, ті, що характеризуються варіаціями параметрів Ав і Кі були стабілізовані при загасанні, щонайменше, рівному загасанню, заданому розробником.The stability and reliability of stability are set by parameter C, so that all launch vehicles, those characterized by variations in Av and Ki parameters, are stabilized at attenuation, at least equal to the attenuation specified by the developer.
Нестаціонарний розвиток правилаNon-stationary development of the rule
Враховуючи різні умови, виникаючі під час польоту (старт, відстеження траєкторії, стійкість ракети в критичних фазах, точність виведення на орбіту (цивільна ракета-носій) або точність стрільби (військова ракета)), найбільш прийнятне правило витікає з інтерполяції декількох лінійних правил, що розраховуються в різні моменти польоту. У цьому випадку параметри правила стають функціями часу. Оскільки структура поправкового члена є родовою, інтерполяцію цих параметрів можна здійснити напряму, при цьому вони зберігають одну і ту ж фізичну суть від одного моменту до іншого.Considering the various conditions that arise during the flight (launch, trajectory tracking, rocket stability in critical phases, launch accuracy (civilian launch vehicle) or firing accuracy (military missile)), the most acceptable rule results from the interpolation of several linear rules, which are calculated at different moments of the flight. In this case, the rule parameters become functions of time. Since the structure of the correction term is generic, these parameters can be interpolated directly, while they retain the same physical essence from one moment to another.
У момент Її польоту визначають: - параметри ракети-носія Ав (Ю) К) (0; -коефіцієнт посилення орієнтації Кр (0; - швидкість контуру керування оп(); загасання С (Х), яке можна вибирати постійним для всього польоту.At the moment of its flight, the following determine: - parameters of the launch vehicle Av (Y) K) (0; - orientation gain coefficient Kr (0; - speed of the control circuit op); damping C (X), which can be chosen constant for the entire flight.
Параметри правила, відповідні моменту Її, оцінюються на основі формул, що отримуються при обмеженому розгортанні замкненого контуру.The parameters of the rule, corresponding to Her moment, are estimated on the basis of the formulas obtained in the limited expansion of the closed circuit.
Процес синтезу поновлюється для п точок польоту ступеня, що розглядається. Загальне нестаціонарне правило отримують шляхом інтерполяції п стаціонарних правил.The synthesis process is repeated for n flight points of the stage under consideration. The general non-stationary rule is obtained by interpolation of n stationary rules.
Розширення структури правилаExtending the structure of the rule
Аналітичне правило має дві родові базові форми в залежності від наявності або відсутності зворотного сигналу швидкості орієнтації, які отримують за допомогою рівнянь (13) і (14).The analytical rule has two generic basic forms depending on the presence or absence of the feedback signal of the orientation speed, which are obtained using equations (13) and (14).
Ці форми можуть бути розширені, хоч суть рішення визначається однією з двох базових форм. Перша пропозиція складається в ускладненні однієї або іншої базової форми шляхом їх множення за допомогою фільтра будь-якого порядку. Цей фільтр призначений або для локального обмеження коефіцієнта посилення по частотах, щоб уникнути збудження гнучких режимів ракети-носія на окремих частотах, або для атенюації коефіцієнта посилення контуру, починаючи з якої-небудь частоти, що визначається розробником.These forms can be expanded, although the essence of the decision is determined by one of the two basic forms. The first proposal consists in complicating one or another basic form by multiplying them using a filter of any order. This filter is designed either to locally limit the frequency gain to avoid exciting the flexible modes of the launch vehicle at certain frequencies, or to attenuate the loop gain starting at some frequency determined by the developer.
Само собою зрозуміло, що можна використати інший тип фільтра, який не виконує ніякої іншої спеціальної функції, крім видимого ускладнення однієї з двох базових форм.It goes without saying that another type of filter can be used, which does not perform any special function other than the apparent complication of one of the two basic forms.
Фізична суть і типові значення параметрівPhysical essence and typical parameter values
З урахуванням аналітичного виразу параметрів Ку, о, і ебог деяким з них можна додавати дане фізичне значення.Taking into account the analytical expression of the parameters Ku, о, and ебог, some of them can be given a given physical value.
Пульсація ої дорівнює уд внаслідок динаміки самої ракети-носія. Здійснюють її компенсацію. Зокрема, можна записати, що пульсація со і пропорційна динамічному тиску в момент польоту, що розглядається, і зворотно пропорційна інерції ракети-носія. її значення спочатку важко визначити кількісно, оскільки воно залежить від характеристик ракети-носія.Pulsation oi is equal to ud due to the dynamics of the launch vehicle itself. They make her compensation. In particular, it can be written that the pulsation so is proportional to the dynamic pressure at the moment of flight under consideration and inversely proportional to the inertia of the launch vehicle. its value is initially difficult to quantify, as it depends on the characteristics of the launch vehicle.
Вираз пульсації ог є функцією швидкості, вибраною для контуру керування. Так само, як і в попередньому випадку, можна уточнити, що чим більше буде значення сог, тим швидше буде працювати контур керування.The ripple expression og is a function of the speed chosen for the control loop. Just as in the previous case, it can be specified that the greater the value of sog, the faster the control loop will work.
На практиці швидкість контуру вибирають такою, щоб він не примушував засіб (ракета-носій) виходити за межі власної динаміки УАб.In practice, the speed of the contour is chosen in such a way that it does not force the vehicle (launcher) to go beyond its own UAB dynamics.
Вираз коефіцієнта посилення Ку є відносно складним. Крім членів Кі, Ав, Кр і оп з'являється. член загасання С, що є параметром, який встановлює стійкість і надійність стійкості контуру керування. З точки зору якості міра стійкості автоматичного регулювання тим вища, чим більше числове значення Ку, , яке пропорційне б.The expression of the amplification factor Ku is relatively complicated. In addition to members Ki, Av, Kr and op appears. damping term C, which is a parameter that establishes the stability and reliability of the stability of the control loop. From the point of view of quality, the degree of stability of automatic regulation is higher, the greater the numerical value of Ku, , which is proportional to b.
ПрикладExample
Приведений нижче приклад показує застосування аналітичного синтезу стаціонарного правила керування для ракети-носія Х. Значення параметрів Ав і Кі при максимальному динамічному тиску (відповідному фіксованій траєкторії) отримують з:The example below shows the application of the analytical synthesis of the steady-state control rule for the launch vehicle X. The values of the Av and Ki parameters at the maximum dynamic pressure (corresponding to the fixed trajectory) are obtained from:
Ав-З35а15с2Av-Z35a15c2
Кі - 30310 с?Ki - 30310 s?
Мажоранта для стійкості ракети-носія відповідає:Majorant for the stability of the launch vehicle corresponds to:
Ав-Автах-50 с?Av-Avtakh-50 s?
Кі-Кітіп-20 с?Ki-Kitip-20 s?
Правило керування синтезують при максимальному динамічному тиску з вищезгаданими параметрами ракети-носія. Загасання динаміки замкненого контуру встановлюють:The control rule is synthesized at the maximum dynamic pressure with the aforementioned parameters of the launch vehicle. The damping of the dynamics of the closed circuit is set by:
СхО,З (це необхідне загасання, що відповідає мажоранті)СхО,З (this is the necessary attenuation corresponding to the majorant)
З метою мінімізації кута атаки при максимальному динамічному тиску встановлюють нульовий коефіцієнт посилення положення, тобто:In order to minimize the angle of attack at the maximum dynamic pressure, a zero position amplification factor is set, i.e.:
Кре-0Cre-0
Вибір параметра оп (встановлюючого швидкість автоматичного регулювання) визначають, перевіряючи, щоб його значення дозволяло не перевищувати швидкість і відхилення повороту, яких може досягнути руль.The choice of the op parameter (which sets the speed of automatic adjustment) is determined by checking that its value does not exceed the speed and deviation of the turn that the steering wheel can achieve.
Передбачають, що значення оп відоме і дорівнює:It is assumed that the value of op is known and is equal to:
Фп-З,5 рад/сFp-Z, 5 rad/s
Якщо це не відповідає припущенню, то етап синтезу поправкового члена повторюють доти, поки не знайдуть значення ФО), сумісне з характеристиками руля, перевіреними за допомогою моделювання за часом.If this does not match the assumption, the correction term synthesis step is repeated until a value (FO) is found that is compatible with the rudder characteristics verified by time simulation.
Параметри поправкового члена отримують за допомогою рівнянь, що лежать в основі винаходу. Ми маємо (для Кр - 0) ой ідбяах хо я 7 реве чт нав дос ку тебе УЖ таб) Од Е ЮА В в аThe parameters of the correction term are obtained using the equations underlying the invention. We have (for Kr - 0) oi idbyaah ho i 7 reve th na dos ku te UZH tab) Od E YUA V v a
Коша й ме иеKosha and me
Застосування формул передбачає, що ланцюг керування не вносить запізнювання. Якщо таке припущення не перевірене, то необхідно наново оцінити аналітичні вирази параметрів поправкового члена з урахуванням наявності запізнювання ланцюга.The application of the formulas assumes that the control chain does not introduce a delay. If this assumption is not verified, then it is necessary to re-evaluate the analytical expressions of the parameters of the correction term, taking into account the presence of chain delay.
Межу посилення на низькій частоті отримують з аналітичного виразуThe gain limit at low frequency is obtained from the analytical expression
Масивні ів, хек В хкх о Зм тобто 2 дБ при. Що 35Massive iv, hek V ххх о Zm i.e. 2 dB at. What 35
Моделювання за часом показує, що отримують максимальний поворот сопла в 5,6" і максимальну швидкість повороту сопла в 30". Ці цифри отримані для мажоранти з точки зору стійкості (випадок Автах,Timing simulations show that a maximum nozzle rotation of 5.6" and a maximum nozzle rotation speed of 30" are obtained. These figures are obtained for the majorant from the point of view of stability (the case of Avtakh,
Кітіп, який називається випадком НУ).Kitip, which is called the NU case).
Частотні характеристики показані на фіг.б. Зокрема, за допомогою моделювання знову знаходять межу посилення, "розраховану у випадку мажоранти (Автах, Кітіп).The frequency characteristics are shown in Fig.b. In particular, with the help of modeling, the amplification limit "calculated in the case of the majorant (Avtakh, Kitip) is found again.
Часові характеристики, отримані шляхом розрахункового регулювання, показані у вигляді кривих на фіг.7 і 8.The time characteristics obtained by calculated regulation are shown in the form of curves in Fig. 7 and 8.
Аналітичне правило керування дозволяє швидко виконати задачі стійкості і ефективності для сукупності ракет-носіїв, описані за допомогою варіацій параметрів Ав і Кі. На відміну від методів типу Ос або Но, можна відмовитися від частотної ітерації, що перебуває в подальшій перевірці запасів стійкості. Часова ітерація, що дозволяє вибрати швидкість контуру керування, як і раніше необхідна, оскільки задача ефективності напряму пов'язана з природою збурень, діючих на ракету-носій (вітер, пориви, внутрішні збурення і т.д.). Нестаціонарне розширення є прямим і не викликає особливих проблем з точки зору синтезу.The analytical control rule allows you to quickly perform stability and efficiency problems for a set of launch vehicles described by variations of Av and Ki parameters. In contrast to the methods of the Os or No type, it is possible to abandon the frequency iteration, which is in the further verification of stability reserves. Time iteration, which allows you to choose the speed of the control loop, is still necessary, since the problem of efficiency is directly related to the nature of disturbances acting on the launch vehicle (wind, gusts, internal disturbances, etc.). The non-stationary expansion is straightforward and poses no particular problems from the point of view of synthesis.
У разі необхідності, аналітичне правило керування можна розповсюдити на інші апарати, крім ракет-носіїв.If necessary, the analytical control rule can be extended to other vehicles besides launch vehicles.
При принциповому розгляді можна зазначити, що його виробляють на основі моделі синтезу, виведеної з рівнянь механіки польоту, при цьому найбільш істотним припущенням є нестійкість літального апарату. Тому немає ніякого обмеження для того, щоб цей тип правила міг бути застосований для літаків, не стійких на одній або декількох осях польоту (тангаж, рискання і крен)., Для цього досить застосувати рівняння механіки польоту для нестійких літаків. Це дозволить отримати нову модель синтезу, з якої можна вивести параметри аналітичного правила керування.When considered in principle, it can be noted that it is produced on the basis of a synthesis model derived from the equations of flight mechanics, while the most significant assumption is the instability of the aircraft. Therefore, there is no limit to the fact that this type of rule can be applied to aircraft that are not stable on one or more axes of flight (pitch, yaw and roll). To do this, it is enough to apply the flight mechanics equations for unstable aircraft. This will make it possible to obtain a new synthesis model from which the parameters of the analytical control rule can be derived.
Переважно: - для фази польоту визначають значення (Летах, Кітіп) параметрів перехідного члена, мажоруючі зовнішні збурення; - застосовують тест прийняття моделюванням для вибору коефіцієнта посилення орієнтації і членів швидкості і загасання для всього часу польоту і ці вибрані параметри застосовують протягом всього польоту, якщо вони пройшли перевірку на достовірність, а якщо немає, то час польоту розбивають на декілька фаз; - перехідний член визначають для зовнішніх збурень, в основному виникаючих від дії атмосферного повітря; - по подовжній осі і по вертикальній осі застосовують правила керування, визначені тим же методом, що і правило керування по горизонтальній осі.Mainly: - for the flight phase, the values (Letakh, Kitip) of the parameters of the transition term, majorizing external disturbances, are determined; - a simulation acceptance test is used to select the orientation gain and velocity and damping terms for the entire flight time and these selected parameters are used throughout the flight if they have passed the reliability check, and if not, then the flight time is divided into several phases; - the transition term is determined for external disturbances, mainly arising from the action of atmospheric air; - on the longitudinal axis and on the vertical axis, the control rules are applied, determined by the same method as the control rule on the horizontal axis.
Додаток: Фомули бе шва м -к і що гAppendix: Formulas be shva m -k and what g
Івент |на кй т й . і ; ; тур» Об ва РевіКИ вазу ня ауд 2 ту ту йEvent and ; tour" Ob va ReviKY vazu nya aud 2 tu tu y
Де т: маса ракети-носіяWhere t: the mass of the launch vehicle
О: динамічний тискA: dynamic pressure
Сга: градієнт підіймальної силиSga: gradient of lifting force
І: інерція по горизонтальній осі 5: посилальна поверхня апарату для підіймальної силиI: inertia along the horizontal axis 5: the reference surface of the apparatus for the lifting force
Ре: реактивна тяга апаратуRe: jet thrust of the device
І Є відстань (центр ваги - аеродинамічний фокус)And there is a distance (center of gravity - aerodynamic focus)
Іс відстань (центр ваги - центр обертання сопла)And distance (center of gravity - center of rotation of the nozzle)
Вера каса сви а 3Vera kasa svi a 3
Ен МAnne M
І) беуфать дні за МЕ отит де ув ушу (градієнт вітру) з УI) beufat days for ME otit de u ushu (wind gradient) from U
Де, (Швидкість М2 є проекцією швидкості ракети-носія на вертикальну вісь)Where, (The speed of M2 is the projection of the speed of the launch vehicle on the vertical axis)
Бе іббсСе КтBe ibbsSe Kt
І нею пдунннтннн пе миннс нн Щі дAnd she pdunnnntnn pe minns nn Shchi d
С ІОН. бе, -Б піку рт ЖК, Мета іC ION. be, -B peak rt residential complex, Meta and
Рекс АК, Абе учиRex AK, Abe teach
І А х РК, нт дх нини ня ці ! ві іл ша штI A x RK, nt dh nyny nya cy ! vi il sha pc
НеВИ Я себе й й От) і-й Ця й сю (Я. ЕЕ Га и тюNeVY I myself and and Ot) and-y Cya and syu (I. EE Ga and tyu
Кун ВА авіа, ЖК, рн Кр і жі й КоKun VA avia, ZhK, rn Kr i Zhi i Ko
Е - гЯ ІE - gYa I
Га -Huh -
Фуко 4 К КК х зів, т люк іFoucault 4 K KK x ziv, t luk i
Мухію птн тет зі ві в, АХ, І од деталі 4 уд паса вн НК леMukhiya ptn tet with vi v, AH, I od details 4 ud pasa wn NK le
Й Яд хі/х шу ! вв, ! Ф,Y Yad hi/h shu ! inv, ! F,
МК, бо, гій п 6 - бю виш гі (б л/ же ва меті) док р ЇЖУMK, bo, giy p 6 - byu vysh gi (b l/ same va meti) dok r IZHU
Я-(Крб я КУв) ізI-(Krb I KUv) from
Уа . пичИ : - 17 (правило із зворотними сигналами швидкості 6 і орієнтації 6) (13) д-е- (ЖЕК сх) (5 /не" кг/ще (зна ! (правило без зворотного сигналу швидкості 8) (14)Wow pitches: - 17 (rule with feedback signals of speed 6 and orientation 6) (13) d-e- (ЖЕК сх) (5 /no" kg/more (know ! (rule without feedback signal of speed 8) (14)
Запх дить видих зунах вени пої розрідження пивнихThe smell of exhalation is caused by the rarefaction of the veins
М я ки якерАНиХ: у огезухятуяте | НЕ т і зукцлля АЙ дютуі х й кт дат Жоло кесокоут соку ппліймклькя є І ЛЕ. (дипамізони груSoft anchors: in ogezuhyatujate | NE t i zukcllya AY dyutui x y kt dat Zholo kesokout soku ppliimklkya is I LE. (dipamizon game
Пацімельна сама Ки 1 р / и х я - ахі/и 00 Наприм вектораPacimelna herself Ki 1 r / y x y - ahi/y 00 For example, a vector
Н я по ро швидкисті - лося я Упр о риш оумосфгриN i po ro speed - elk i Upr o rysh oumosphgr
Фіг. іFig. and
Н МN. M
Н МО Змутриєхьних дує Н ії псаековихN MO Zmutryekhnih blows N ii psaekovichi
Пт | МЕДFri | HONEY
С беж дланял Б 1 - | Кр «иC beige palmed B 1 - | Cr
ОЕБЕЖН Оки щіОЕБЕЖН Oky schi
І Ї хехнкціювоху | | ик і | " р-н у щі св !And I hekhnktsiuvohu | | ik and | "district in the village of St.
Зкихле зназевна ТК І іZkihle znazevena TK I and
Н подеженнх ентовн АЗО итяа ЯН тенти о тання хо сомепане їх дик уидем хх дк Все улкети м аN podezhennkh entovn AZO ityaa YAN tents o tanya ho somepane them dyk idem xx dk All ulkety m a
Ненрию Д кекераниї ке в види м в КИNenryu D kekeranyi ke v types m v KI
Х рей дв дж Мокорана немдеєтьH ray dv j Mokorana nemdeet
Е лк пон о ШИНИ як роя ит Дня ійлажхеки повлєить г оре чне ПИВELK PON O TYRES as a celebration of the Day of Ilazhheka will affect hot BEER
Я явI came
Й Фі. - на - ше пі : зт зах ОК 21 к вюрнн лння р-й з мн над ше я : 7 ле ж ЩЕAnd Phi. - na - she pi: zt zach OK 21 k vyurnn lnya r-y z m nad she i: 7 le z MORE
Миннннтятняннтннннннятятняння й Ку Кент тт дан аг. о НО ее кое МЕЧА МИНЕ укл я ПІСТ НКТ ! ее тт : і Бмихохсурко ян вмог омяколи ховуханих НMinnnntyatnyannntnnnnnnytyatnyany and Ku Kent tt dan ag. o BUT ee koe MECHA MINE ukl I FAST NKT ! ee tt: and Bmyhokhsurko yan vmog softened the hovukhani N
Фіс 5Phis 5
Зщжіменнон хотхр керухАпия ТИМ Тьких кінZshzhimennon hothr keruhApiya TIM Tkikh kin
Н « : і ' Н ї Н їN « : i ' N i N i
Кі пе , п ї же б Бо, Авнйканю х . Вин НИ ка щ- . їїKi pe , p i zhe b Bo, Avnikanyu x . Vin NI ka sh- . her
Е и. ди БЕ орви ке вічна.And di BE orvy ke eternal.
Е с ЕН кова ля ж х ит в ЗШ діт у - о, 7 ЩІE s EN kova la z h hit v ZSH child u - o, 7 SHHI
В й Пн т вав АВ і ж, ВАОУККЛИЙ ї Мини т Ку т Ус тідйV y Pn t wav AV i zh, VAOUKKLYY y Mini t Ku t Ustidy
ВОбКери дк ПІДЖАК ЕК и ї р оо На аVObKery dk JACKET EK i і r oo Na a
ЩО ффибету ПІТ А МЕКЕ юнWHAT ffibetu PIT A MEKE jun
Я 7; пеня АI am 7; penya A
НУ : КУNU: KU
Не : з. і ! і : ї ! : і тер п п и па о Ех жо яд ке чо пк хх Т г о хзNo: with and ! and: oh! : i ter p p i pa o Eh zho yad ke cho pk xx T g o khz
Гелмкнений ковту» керуяаьмх лів звллаку ПЧ А умах, о. планах яипнлКу ехо. Жимипі. кеолехлеу В АФ, Жак н.еHelmkneny kovtu" keruyaamkh liv zvllaku PC A umakh, o. Planakh yaipnlKu echo. Zhimipi keolehleu V AF, Jacques n.e
ВідіУк ковіупу «ФП ММ при мохи модевомМХ пикамічному тиску, БЯШЕДОВ. ІVidiUk koviupu "FP MM at mohy modevomMH pykamic pressure, BYASHEDOV. AND
Штат тити ї | Н і ново аеноя Н 41 Ці 4 ;The state of titi | H i novo aenoia H 41 Tsi 4 ;
М ІM. I
Н НN N
Й опіка І зі І орієн 1 нина а ав: 7 1 хі ; і і ; ; щі г. і шо от і і МАЛАAnd guardianship of I with I orien 1 nina a av: 7 1 hi ; and and ; shchi g. and sho ot and and MALA
Об» хх й Можуть чих ск , зуидЕх є І і Н ен Й і ! єї 4 ці ме 7 тутагих 1 Н ! Що Що у і ! У і в па п ж по а п п я 8 ооо ти І УМ 8 що МOb» xx y Mozhut chih sk , zuydEh is I and N en Y and ! her 4 these me 7 here 1 H ! What What in and ! U i v pa p z po a p p i 8 ooo ti I UM 8 that M
Сухой хасSuhoy khas
ІМзгул данисетолу кемглсу Керумаокх. кипядох НУ г Амах, Кпек!IMzgul danisetol kemglsu Kerumaokh. kipyadoh NU g Amah, Kpek!
ФиОЗFiOZ
Claims (11)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR0215588A FR2848307B1 (en) | 2002-12-10 | 2002-12-10 | METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING AN ORIENTABLE MACHINE USING AN ACTUATOR ACTUATED IN ATTITUDE ON A TRACK |
PCT/FR2003/003637 WO2004063824A1 (en) | 2002-12-10 | 2003-12-09 | Method and device for piloting a steerable craft using an actuator servocontrolled in attitude on a trajectory |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA82858C2 true UA82858C2 (en) | 2008-05-26 |
Family
ID=32320150
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UAA200506737A UA82858C2 (en) | 2002-12-10 | 2003-09-12 | Method for device for control of directed rocket by means of drive that follows orientation of trajectory |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1570326B8 (en) |
ES (1) | ES2657436T3 (en) |
FR (1) | FR2848307B1 (en) |
RU (1) | RU2323464C2 (en) |
UA (1) | UA82858C2 (en) |
WO (1) | WO2004063824A1 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2465535C1 (en) * | 2011-05-12 | 2012-10-27 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения" | Method of missile remote control |
RU2511610C1 (en) * | 2012-11-13 | 2014-04-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения" | Method of control signal forming for double-channel rocket rotating around longitudinal axis |
CN105783612B (en) * | 2016-03-28 | 2018-01-05 | 北京航天控制仪器研究所 | A kind of general miniaturization digitalized electric steering engine controller and its control method |
RU2663251C1 (en) * | 2017-05-30 | 2018-08-03 | Акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (АО МНПК "Авионика") | Method of assistance in navigation for aircraft trajectory determination |
FR3073282B1 (en) * | 2017-11-07 | 2020-10-16 | Centre Nat Etd Spatiales | METHOD OF GUIDING A SPACE LAUNCHER ALONG A TRAJECTORY |
RU2695762C1 (en) * | 2019-01-25 | 2019-07-25 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации | Method of forming mismatch parameters in a radio-electronic system for controlling an air-to-air missile with its self-homing on an aircraft of a pair of them according to its functional purpose on the principle of "master-slave" |
CN111830994B (en) * | 2020-08-05 | 2022-04-01 | 华侨大学 | Wheel type mobile robot speed control method and system |
CN113064443B (en) * | 2021-03-08 | 2022-10-11 | 北京理工大学 | Gain online adjustment method and damping loop control method using same |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4659035A (en) * | 1985-01-25 | 1987-04-21 | The United States As Represented By The Secretary Of The Navy | Rate estimation by mixing two independent rate signals |
US5259569A (en) * | 1992-02-05 | 1993-11-09 | Hughes Missile Systems Company | Roll damper for thrust vector controlled missile |
IL118883A (en) * | 1996-07-17 | 2000-06-01 | Israel State | Flight control of an airborne vehicle at low velocity |
-
2002
- 2002-12-10 FR FR0215588A patent/FR2848307B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-09-12 UA UAA200506737A patent/UA82858C2/en unknown
- 2003-12-09 WO PCT/FR2003/003637 patent/WO2004063824A1/en active Application Filing
- 2003-12-09 ES ES03815096.7T patent/ES2657436T3/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-12-09 RU RU2005121574/28A patent/RU2323464C2/en not_active IP Right Cessation
- 2003-12-09 EP EP03815096.7A patent/EP1570326B8/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2848307B1 (en) | 2005-08-26 |
ES2657436T3 (en) | 2018-03-05 |
WO2004063824A1 (en) | 2004-07-29 |
EP1570326A2 (en) | 2005-09-07 |
RU2323464C2 (en) | 2008-04-27 |
EP1570326B1 (en) | 2017-10-25 |
FR2848307A1 (en) | 2004-06-11 |
EP1570326B8 (en) | 2017-12-06 |
WO2004063824A8 (en) | 2004-09-23 |
RU2005121574A (en) | 2006-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8436283B1 (en) | System and method for guiding and controlling a missile using high order sliding mode control | |
Jackson | Overview of missile flight control systems | |
US6246929B1 (en) | Enhanced stall and recovery control system | |
Theodoulis et al. | Robust gain-scheduled autopilot design for spin-stabilized projectiles with a course-correction fuze | |
Scott et al. | Active control of wind-tunnel model aeroelastic response using neural networks | |
CN109062241B (en) | Autonomous full-shot reentry guidance method based on linear pseudo-spectrum model predictive control | |
US6236914B1 (en) | Stall and recovery control system | |
CN111638643B (en) | Displacement mode drag-free control dynamics coordination condition determination method | |
Buschek | Design and flight test of a robust autopilot for the IRIS-T air-to-air missile | |
CN113050427B (en) | Rapid terminal sliding mode fault-tolerant control method for nonlinear system under actuator fault | |
UA82858C2 (en) | Method for device for control of directed rocket by means of drive that follows orientation of trajectory | |
Horton | Autopilots for tactical missiles: An overview | |
Priyamvada et al. | Robust height control system design for sea-skimming missiles | |
Padhi et al. | Neuro-adaptive augmented dynamic inversion based PIGC design for reactive obstacle avoidance of UAVs | |
Arrow et al. | Comparison of classical and modern missile autopilot design and analysis techniques | |
Farooq et al. | Optimal trajectory regulation for radar imaging guidance | |
Shi et al. | Variational method based robust adaptive control for a guided spinning rocket | |
Choi et al. | Roll-pitch-yaw integrated μ-synthesis for high angle-of-attack missiles | |
Theodoulis et al. | Modelling and stability analysis of the 155 mm spin-stabilised projectile equipped with steering fins | |
Sahu et al. | Adaptive control validation using a MATLAB-based CFD/RBD coupled simulation | |
Williams et al. | Motion planning for an aerial-towed cable system | |
Ochi et al. | Flight trajectory tracking system applied to inverse control for aerobatic maneuvers | |
Kennedy et al. | Decoupled modelling and controller design for the hybrid autonomous underwater vehicle: MACO | |
Williams | Real-time computation of optimal three-dimensional aircraft trajectories including terrain-following | |
Buschek et al. | Robust autopilot design for future missile systems |