Реферат: Радиоуправление летательными аппаратами

линия отсутствует.

На рис 1.1 ξ1(t) , ξ2(t) , ξ3(t) ― мешающее воздействие (возмущение), появляющиеся соответственно в управляющем устройстве, командной линии и управляемом объекте. Информационно-измери­тельное устройство (ИИУ) в общем случае состоит из устройств извлечения и передачи информации. Устрой­ства извлечения информации собирают всю текущую ин­формацию, необходимую для обеспечения управления. Например, при наведении ракеты на цель они выдают информацию о текущем положении цели и ракеты (объ­екта) или об отклонении ракеты от требуемой траекто­рии. Если устройства извлечения информации и управ­ляющее устройство расположены на значительном уда­лении друг от друга, то информационно-измерительное устройство содержит также соответствующие линии пере­дачи информации. В противном случае эти линии пере­дачи отсутствуют, и информационно-измерительное устройство называется обычно измерительным устрой­ством и представляет собой совокупность нескольких чувствительных элементов (датчиков).

Если команды uk (t) вырабатываются с учетом текущей информации о состоянии управляемого объекта, т. е. существует обратная связь с выхода объекта на вход управляющего устройства (как это изображено пункти­ром на рис. 1.1), то система управления называется, замкнутой. Если такая обратная связь отсутствует, то система управления называется разомкнутой. В даль­нейшем речь будет идти в основном о замкнутых систе­мах управления, так как они позволяют, как правило, получить более высокое качество управления и находят наибольшее применение. Кроме того, именно в замкну­тых системах управления наиболее сильно проявляются особенности работы радиосредств, связанные с наличием взаимодействия как между отдельными радиосредства­ми, так и с остальными (нерадиотехническими) звеньями системы управления. В системах управления радиосред­ства находят широкое применение как в составе инфор­мационно-измерительных устройств, так и в качестве командных линий, называемых в этом случае командными радиолиниями (КРЛ).

В составе информационно-измерительных устройств радиосредства применяются как для извлечения инфор­мации (радиолокационные, телевизионные и другие устройства), так и для передачи информации, т. е. в ка­честве радиолиний передачи данных.

В зависимости от степени участия человека управле­ние может быть автоматическим, неавтоматическим или универсальным. При автоматическом управлении человек не принимает непосредственного участия в процессе управления и его функции сводятся лишь к контролю за исправностью аппаратуры, и в случае необходимости, к замене неисправной аппаратуры или ее ремонту. При неавтоматическом (например, ручном) управлении чело­век принимает в процессе управления непосредственное участие и называется оператором. При универсальном управлении имеется возможность как автоматического, так и неавтоматического управления. При неавтоматиче­ском управлении разнообразная информация, необходи­мая человеку-оператору для эффективного управления, обычно извлекается и предварительно обрабатывается в ряде информационно-измерительных автоматических устройств. При этом неавтоматическое управление часто называется автоматизированным управлением.

По степени приспосабливаемости к внешним услови­ям системы управления делят на обычные и адаптивные. В обычных системах приспособление (адаптация) отсут­ствует или имеется лишь в небольшой степени. В ада­птивных системах приспособление играет существенную роль. Обычно к адаптивным системам относят самоприспосабливающиеся, само­настраивающиеся, самообучающиеся и самоорганизую­щиеся системы. Самонастраивающимися системы― системы в которых структура (принципы построе­ния) системы в процессе управления не изменяется, а изменяются (приспосабливаются, настраиваются) лишь отдельные параметры этой структуры (коэффициенты усиления, полосы пропускания, частоты настройки и т. п.). Системы более высокого класса, в которых опти­мизироваться (приспосабливаться) в процессе управле­ния могут не только параметры системы, но и ее струк­тура.

По характеру протекания процессов в контуре управ­ления (рис. 1.1) управление может быть непрерывным, квазинепрерывным, импульсным и импульсно-корректирующим. При непрерывном управлении процессы во всех звеньях контура управления являются непрерывными функциями времени. При квазинепрерывном управлении процессы в некоторых звеньях (обычно в измерительных) имеют импульсный характер, но импульсы следуют столь

часто, что выходной вектор, ξвых(t) (рис. 1.1) изменяется во времени практически так же, как при непрерывном управлении.

Если импульсный характер процессов, протекающих в отдельных звеньях контура управления, необходимо учитывать яри рассмотрении действия не только отдель­ных звеньев, но и системы в целом, управление назы­вается импульсным или импульсно-корректирующим. При этом отличие импульсного управления от импульсно-корректирующего состоит в том, что в первом случае импульсы в различных частях системы следуют синхрон­но и с постоянным периодом повторения (или нескольки­ми, но кратными периодами повторения). Во втором случае (при импульсно-корректирующем управлении) управление сводится к выработке и исполнению сравни­тельно небольшого числа корректирующих импульсов, и синхронизация следования импульсов в различных звень­ях системы может отсутствовать.

В состав системы радиоуправления кроме радио­средств может входить большое количество другой аппа­ратуры — управляемый объект (аппарат), управляющее устройство (включая исполнительные механизмы), раз­личные нерадиотехиические датчики, программно-вре­менные устройства и т. п. При этом в ряде случаев ра­диосредства по своему весу, габаритам и стоимости мо­гут составлять лишь небольшую долю всей системы управления. Но даже в таких случаях радиоинженерам, разрабатывающим и эксплуатирующим радиосредства, обычно необходимо учитывать в той или иной степени связи между радиосредствами и остальными частями системы управления. Эти связи можно подразделить на функциональные, конструктивные и динамические.

Функциональные связи обусловлены тем, что все устройства, входящие в систему, предназначены для вы­полнения общей задачи. При этом обычно выполнение этой общей задачи может быть достигнуто при различ­ных вариантах распределения требований между от­дельными устройствами. Например, одна и та же веро­ятность поражения цели управляемым снарядом может быть достигнута при меньших требованиях точности наведения снаряда, если повысить требования к эффек­тивности боевого заряда; в ряде случаев можно обеспе­чить ту же помехоустойчивость системы при меньшей мощности радиопередающего устройства, если повысить требования к радиоприемному устройству и т. д.

Конструктивные связи обусловлены тем, что обычно по условиям задачи система в целом или ее отдельные крупные части должны представлять в конструктивном отношении единое целое, например размещаться внутри корпуса управляемого снаряда.

Динамические связи проявляются в том, что процессы, протекающие в различных частях системы управления во время ее работы, взаимосвязаны. В разомкнутых системах управления эти связи проявляются в том, что выходная реакция каждого предыдущего блока является входным воздействием для последующего; кроме того, часто приходится учитывать входное сопротивление по­следующего блока. В замкнутых системах управления, кроме того, обязательно существует зависимость про­цессов на входе системы от процессов на ее выходе.

Общая характеристика радиоуправления летательными аппаратами

Из всего многообразия летательных аппаратов мы выделим лишь следующие их виды, наиболее характерные с точки зрения применяемых ме­тодов и средств управления:

1) Реактивные снаряды (ракеты) ближнего дей­ствия — ракеты «Земля — Воздух» (зенитные), «Воз­дух — Воздух», «Воздух — Земля» (или Воздух—Море) и «Земля — Земля».

2) Баллистические ракеты дальнего действия и раке­ты-носители космических аппаратов.

3) Космические аппараты (КА) — искусственные спутники Земли (ИСЗ), космические корабли, межпла­нетные автоматические станции и т. д.

4) Самолеты и вертолеты.

Ракеты (реактивные снаряды) ближнего дей­ствия являются средствами поражения целей. При этом процесс радиоуправления состоит из трех основных этапов:

1. Управление пуском ракеты.

2. Управление полетом ракеты.

3. Управление подрывом боевого заряда ракеты.

Управление пуском должно обеспечить пуск ракеты в наивы­годнейший момент времени. Если пуск ракеты производится с пово­ротного наклонного лафета, то управление пуском должно обеспе­чить и необходимую ориентацию лафета. Управление пуском осу­ществляется на КП (командном пункте) с помощью радиолокацион­ных устройств, расположенных на КП, и предварительных данных о координатах цели и параметрах ее движения, поступающих по линиям связи с центра обработки данных радиолокационного поля (т. е. совокупности радиолокационных средств некоторого района). Управление полетом обеспечивает наведение ракеты на цель с точ­ностью, достаточной для надежного поражения цели. Оно осуще­ствляется обычно с помощью радиосредств, расположенных как на КП, так и на борту ракеты, и включает радиолокационные устрой­ства и радиолинии передачи информации с КП на ракету и (или) с ракеты на КП. Управление подрывом боевого заряда ракеты должно обеспечить подрыв в наивыгоднейший момент времени и осуществляется обычно радиовзрывателем, расположенным на бор­ту ракеты.

Баллистические ракеты дальнего действия (БР) предназначены для поражения неподвижных целей, удален­ных от КП на несколько тысяч или более километров. При управ­лении такими ракетами момент пуска обычно не играет суще­ственного значения, но зато весьма важно обеспечить выключение двигателя ракеты в момент, обеспечивающий попадание в цель.

Ракеты-носители космических аппаратов пред­назначены для вывода на заданную орбиту искусственных спутни­ков Земли, космических кораблей и других космических аппаратов. Ракеты-носители КА, как и баллистические ракеты дальнего дей­ствия, обычно делаются многоступенчатыми (обычно двух- или трехступенчатыми). Управление ракетами-носителями КА имеет много общего с управлением баллистическими ракетами дальнего действия, так как в обоих случаях основной задачей управления является выключение в наивыгоднейший момент времени двига­теля последней ступени ракеты. В момент выключения двигателя соотношение между координатами и составляющими вектора ско­рости ракеты должно быть таким, чтобы обеспечить попадание ракеты в цель (в случае баллистической ракеты) или вывод кос­мического аппарата на заданную орбиту (в случае запуска КА).

Космические аппараты в зависимости от степени уда­ления их от Земли делят на аппараты ближнего космоса (около­земные), «среднего космоса» (лунные) и дальнего космоса (межпла­нетные). Основными типами околоземных КА являются ИСЗ (связ­ные, навигационные, исследовательские и др.) и околоземные кос­мические корабля. При управлении некоторыми видами ИСЗ тре­буется весьма высокая точность вывода их на заданную орбиту и удержания на этой орбите в течение длительного времени. Кроме того, как уже отмечалось выше, часто требуется производить со­гласованное управление совокупностью из нескольких спутников. При управлении космическими кораблями необходимо производить не только вывод корабля на орбиту, но и его посадку на Землю. В ряде случаев требуется, кроме того, производить автоматическую или полуавтоматическую стыковку на орбите двух или более кос­мических аппаратов и осуществлять различные их маневры.

Еще более сложны и разнообразны задачи управления лунными и межпланетными КА. Например, при осуществлении полета косми­ческого корабля на Луну и обратно может потребоваться после­довательное выполнение следующих основных операций: запуск корабля с несколькими космонавтами на околоземную орбиту и корректировка этой орбиты; выход с околоземной орбиты на орбиту, обеспечивающую сближение с Луной; переход с этой орбиты на окололунную орбиту; разделение корабля на два отсека — лунный и основной; спуск лунного отсека на поверхность Луны; обратный старт лунного отсека с поверхности Луны и стыковка его с вращаю­щимся на окололунной орбите основным отсеком; выход космиче­ского корабля с окололунной орбиты на орбиту, обеспечивающую сближение с Землей; переход с этой орбиты на околоземную орби­ту; спуск с околоземной орбиты и посадка на поверхность Земли.

При управлении самолетами, особенно военного на­значения, также приходится решать целый комплекс разнообразных задач — взлет, выведение в район цели, пуск против цели управляе­мого снаряда (ракеты) и управление этим снарядом, предотвращение столкновений с другими самолётами, возвращение на аэродром, посадку и другие. При управлении летательными аппаратами часто приходится, кроме того, решать задачи радиопротиводействия (со­здания помех радиосредствам противника) и огневого противодей­ствия (например,