Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Проектирование систем наведения радиотехнических и оптических комплексов. Часть 2

Покупка
Новинка
Артикул: 837851.01.99
Доступ онлайн
480 ₽
В корзину
Рассмотрены вопросы проектирования прецизионных систем наведения радиотехнических и оптических комплексов на основе двухканальных систем в режимах автосопровождения. Приведены основные варианты функционального и структурного построения двухканальных систем, представлены уравнения динамики двухканальных систем с разделенной нагрузкой с учетом всех основных помех и возмущений, изложена методика синтеза высокоточных систем с компенсирующими связями между каналами. Для студентов 5-го и 6-го курсов, изучающих проектирование по специальностям «Робототехника» и «Мехатроника».
Овсянников, С. В. Проектирование систем наведения радиотехнических и оптических комплексов. Часть 2 : учебное пособие / С. В. Овсянников, А. А. Бошляков, В. И. Рубцов. - Москва : Изд-во МГТУ им. Баумана, 2009. - 48 с. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.ru/catalog/product/2161631 (дата обращения: 23.07.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
Московский государственный технический университет 
имени Н. Э. Баумана 
 
 
 
 
 
C.В. Овсянников, А.А. Бошляков, В.И. Рубцов 
 
 
 
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ НАВЕДЕНИЯ 
РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ И ОПТИЧЕСКИХ 
КОМПЛЕКСОВ 
 
Часть 2 
 
 
Рекомендовано Научно-методическим советом 
МГТУ им. Н.Э. Баумана 
в качестве учебного пособия по курсу 
«Проектирование мехатронных систем» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
М о с к в а   
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 
2 0 0 9  
О-34 
 

УДК 535.833(62-52) (075.8) 
ББК 32.965 
        О-34 

Рецензенты: М.В. Баранов, Л.Д. Нечаев 

Овсянников С.В.  
Проектирование систем наведения радиотехнических и 
оптических комплексов : учеб. пособие : в 2 ч. – ч. 2. / 
С.В. Овсянников, А.А. Бошляков, В.И. Рубцов. – М. Изд-во 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. – 47, [1] с.: ил. 
 
Рассмотрены вопросы проектирования прецизионных систем 
наведения радиотехнических и оптических комплексов на основе 
двухканальных систем в режимах автосопровождения. Приведены 
основные варианты функционального и структурного построения 
двухканальных систем, представлены уравнения динамики двухканальных систем с разделенной нагрузкой с учетом всех основных помех и возмущений, изложена методика синтеза высокоточных систем с компенсирующими связями между каналами. 
Для студентов 5-го и 6-го курсов, изучающих проектирование 
по специальностям «Робототехника» и «Мехатроника». 
 
УДК 535.833(62-52) (075.8) 
                                                         ББК 32.965 
 

Учебное издание 

 
Овсянников Сергей Всеволодович  
Бошляков Андрей Анатольевич  
Рубцов Василий Иванович  
 
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ НАВЕДЕНИЯ 
РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ И ОПТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ 
Часть 2 
 
Редактор С.Ю. Шевченко 
Корректор М.А. Василевская 
Компьютерная верстка И.А. Марковой 
Подписано в печать 20.10.2009. Формат 6084/16. Изд. № 107. 
 Усл. печ. л. 2,79. Тираж 300 экз. Заказ  
 
Издательство МГТУ им.Н.Э. Баумана. 
Типография МГТУ им.Н.Э. Баумана. 
105005, Москва, 2-я Бауманская, 5. 

                                                                     © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009 

 
ВВЕДЕНИЕ 

Настоящая работа является продолжением одноименного учебного пособия (Овсянников С.В., Рубцов И.В., Щепетьев В.В. Проектирование систем наведения радиотехнических и оптических комплексов: Учеб. пособие. Ч. 1. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 
2004).  
Во второй части пособия рассмотрены вопросы проектирования 
систем наведения (СН) радиотехнических и оптических комплексов, касающиеся построения прецизионных СН на основе двухканальных систем в режимах автосопровождения. Именно двухканальные системы, и прежде всего их разновидность – системы с 
разделенной нагрузкой, – позволяют сопровождать высокоскоростные и динамичные цели с точностью до единиц угловых минут для 
радиотехнических комплексов и единиц угловых секунд для оптических комплексов. Столь высокую точность наведения невозможно получить без достижения высокой помехозащищенности СН в 
режимах автосопровождения, что обеспечивается прежде всего их 
структурным построением. При проектировании требуется учет 
большого числа внешних и внутренних помех и возмущений, действующих на СН и рассмотренных подробно в первой части пособия, а также динамического взаимодействия между каналами двухканальной системы, которое является одной из ее отличительных 
черт. Наконец, достижение высокой точности невозможно без введения компенсирующих связей между каналами и оптимизации их 
параметров и системы в целом.  
 
1. СИСТЕМЫ НАВЕДЕНИЯ 
В РЕЖИМЕ АВТОСОПРОВОЖДЕНИЯ 

1.1. Особенности работы систем наведения 
в режиме автосопровождения 

Как отмечалось в п. 2 первой части учебного пособия, при централизованном управлении система наведения (СН) работает в одном из следующих режимов: 
  режим переброски; 
  режим поиска; 
  режим программного наведения; 
  режим автосопровождения. 
Режим автосопровождения является основным, так как в большинстве случаев для режима программного наведения невозможно 
сформировать в реальном масштабе времени программное управляющее воздействие с погрешностью, необходимой для достижения 
требуемой точности наведения. Функциональная схема простейшей 
СН в режиме автосопровождения представлена на рис. 1, соответствующая ей структурная схема представлена на рис. 2. Выражение 
ошибки СН имеет вид 

 
( )
( )
( ),
n
t
t
t


 
 
  
(1) 

где 
( )
( ) ( )



 

t
p
t  – составляющая ошибки от входного управ
ляющего воздействия (t); 
( )
n t

 – составляющая ошибки от помехи 
приемного устройства n(t);  

 

1

1
( )
( )
,
( )

W
p
p

p








    
( )
( )
n p
p

 
 
(2) 

– передаточные функции СН по входному управляющему воздействию (t) и по помехе приемного устройства n(t). Здесь 
1( )

W
p  – 

обратная передаточная функция разомкнутой системы; 
1( )
p


  

1
1
( )
W
p

 
 – обратная передаточная функция замкнутой системы. 
Из анализа выражений (1), (2) следует, что для уменьшения составляющей ошибки от входного управляющего воздействия необходимо увеличивать частоту среза (полосу пропускания) привода, а 
для уменьшения составляющей ошибки от помехи приемного устройства – уменьшать ее. Следовательно, имеет место противоречие, 
которое и ограничивает точность наведения. Повысить точность 
наведения в общем случае можно тремя способами: 
 введением производных от управляющего воздействия (см. 
п. 7.1 в первой части учебного пособия); 
 введением в прямую цепь сигнала рассогласования изодромного звена; 
 переходом от одноканального принципа управления к двухканальному. 
 

 

Рис. 1 
 

 

Рис. 2 
 
Первый способ повышения точности наведения в режиме автосопровождения невозможен. Второй не устраняет указанного выше 
противоречия, в силу чего малоэффективен. Реальным является третий способ. Он предполагает использование двухканальных систем 
в режиме автосопровождения. 
1.2. Двухканальные системы 

Под двухканальными системами (ДС) понимаются системы, 
имеющие два канала (грубый и точный) распространения силового 
воздействия на объект регулирования. Сущность ДС состоит в том, 
что точный канал отрабатывает ошибку грубого канала. Двухканальные системы представляют собой частный случай многоканальных итерационных систем. Итерационные системы позволяют 
решить задачу прецизионного воспроизведения полезного сигнала 
последовательными приближениями: каждый из каналов вносит 
поправку в измеренное предшествующими каналами значение полезного сигнала. На рис. 3 представлены два варианта итерационных систем.  
 

 

Рис. 3 
 
По способу суммирования каналов все многообразие ДС может 
быть сведено к одному из четырех типов:  
 ДС с силовым дифференциалом; 
 ДС с суммированием в силовой части (с несиловым дифференциалом); 
 ДС с общей силовой частью; 
 ДС с разделенной нагрузкой; 
1.2.1. Двухканальная система с силовым дифференциалом 

Функциональная схема ДС с силовым дифференциалом представлена на рис. 4. Система содержит привод грубого канала (ПГК), 
замкнутый по положению через датчик угла (ДУ), и привод точного 
канала (ПТК), которые складывают свои перемещения в силовом 
дифференциале (СД) и перемещают объект регулирования через 
редуктор (Р). В системах наведения рассматриваемых комплексов 
такая система в настоящее время практически не используется. 
 

 

Рис. 4 

1.2.2. Двухканальная система с суммированием в силовой части 

Функциональная схема ДС с суммированием в силовой части 
представлена на рис. 5. Система содержит чувствительные элементы (ЧЭ1, ЧЭ2), осуществляющие формирование сигналов рассогласования грубого и точного каналов, и элемент ЧЭ3, являющийся 
нагрузкой привода точного канала. Сложение сигналов каналов 
производится с помощью несилового дифференциала (Д). В системах наведения рассматриваемых комплексов такая система не используется. 
 

 

Рис. 5 
1.2.3. Двухканальная система с общей силовой частью 

Функциональная схема ДС с общей силовой частью представлена на рис. 6. Каждый из каналов содержит свое корректирующее 
устройство (КУ1, КУ2) и свой усилитель мощности (УМ1, УМ2). 
Общим является свой исполнительный двигатель (ИД). В системах 
наведения рассматриваемых комплексов не используется. 
 

 

Рис. 6 
 

1.2.4. Двухканальная система с разделенной нагрузкой 

В системах наведения радио- и оптических комплексов широко 
используется именно этот тип ДС. Сущность разделенной нагрузки 
состоит в том, что объекты регулирования приводов грубого и точного каналов представляют собой отдельные устройства, относительные перемещения которых не зависят друг от друга, а сложение 
выходных координат каналов происходит посредством механического воздействия этих устройств на геометрическую ось приема и 
излучения комплекса. 
Пример функциональной схемы ДС с разделенной нагрузкой 
радиотехнического комплекса приведен на рис. 7. Объект регулирования СН представляет собой антенну Кассегрена (см. п. 3.1 в первой части учебного пособия). При этом объектом регулирования 
грубого канала является главное зеркало антенны (рефлектор Р), а 
объектом регулирования точного канала – вспомогательное зеркало 
(контррефлектор КР). 
Далее будем рассматривать только ДС с разделенной нагрузкой.  
1.3. Двухканальные системы наведения 
с разделенной нагрузкой 

1.3.1. Простейшая двухканальная система наведения 

Структурная схема простейшей двухканальной системы наведения (ДСН), соответствующая функциональной схеме на рис. 7, 
представлена на рис. 8, где обозначено: 

1
2
( ),
( )
t
t


 – входные управляющие воздействия грубого и 

точного каналов; 
о
1 ( )

t  – относительный угол поворота ПГК; 
a
1 ( )t

 

– абсолютная выходная координата грубого канала; 
о
2( )

t  – относи
тельный угол поворота ПТК; 
a
2( )t

 – выходная координата ДСН; 

к
в
( ),
( )
t
t


 – качка и вибрация подвижного основания; 
( )
P t  – 
кинематическая 
погрешность 
механической 
передачи 
ПГК; 

1
2
( ),
( )
W p
W
p  – передаточные функции ПГК и ПТК.  
Следует заметить, что в точном канале обычно используют безредукторные исполнительные механизмы, в силу чего кинематическая погрешность в точном канале отсутствует. 
 

 

Рис. 7 
 
Для исследования динамики ДСН необходимо связать между 
собой входные управляющие воздействия каналов. Для этого целесообразно использовать погрешность формирования программного 
целеуказания 
( ):
PR t
 

 
1
2
( )
( )
( )

 
 PR
t
t
t .  
(3) 
Рис. 8 
 
В случае косвенной стабилизации (см. п. 2.3 в первой части 
учебного пособия) управляющее воздействие 
1( )
 t  должно также 
содержать составляющую для парирования качки, причем под выражением 
( )
PR t  в этом случае следует понимать сумму собственно 
погрешности формирования программного целеуказания и погрешности формирования составляющей для парирования качки: 

 
1
2
к
( )
( )
( )
( )
PR
t
t
t
t

 
 
 
.  
(4) 

Уравнения простейшей ДСН имеют вид 

 

a
о
1
1
к
в

a
о
а
2
2
1

a
1
о
1
1
1
1

a
1
о
2
2
2
2
2

a
2
2
2

( )
( )
( )
( ),

( )
( )
( ),

( )
( )
( )(
( )
( )),

( )
( )
( )
( )
( ),

( )
( )
( ).

P

t
t
t
t

t
t
t

t
t
W
t
t
t

t
n
t
t
W
p
t

t
t
t






 
 
 


 
 


 


 



 




 
 

  
(5) 

Ошибкой наведения является значение 
2( ).

t  На основании выражений (4), (5) можно определить передаточные функции ДСН для 
различных воздействий. Рассмотрим их: 
 входное управляющее воздействие 

 
2

1
1
2
1
2
1
1
2
1
2

( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )















p
W
p W
p
p
p
p
p
;  
(6) 
Доступ онлайн
480 ₽
В корзину