І. С. Кравчук, канд техн наук 3В. В. Тараненко icon

І. С. Кравчук, канд техн наук 3В. В. Тараненко




Скачати 78.92 Kb.
НазваІ. С. Кравчук, канд техн наук 3В. В. Тараненко
Дата17.08.2012
Розмір78.92 Kb.
ТипДокументи



В існик НАУ. 2004. №1

УДК 629.7.015

1О.Г. Водчиць, канд. техн. наук

2І.С. Кравчук, канд. техн. наук

3В.В. Тараненко

4М.М. Баскаков


АЛГОРИТМ ТРАЄКТОРНОГО НАВЕДЕННЯ БЕЗПІЛОТНОГО ЛІТАЛЬНОГО АПАРАТА,

ЯКИЙ ПЛАНЕРУЄ НА НАЗЕМНУ ЦІЛЬ ПРИ ЗАБЕЗПЕЧЕННІ
ЗАДАНИХ КІНЦЕВИХ УМОВ НАВЕДЕННЯ


1Факультет військової підготовки НАУ, e-mail: fmt@nau.kiev.ua

2,3Науковий центр Військово-повітряних сил Збройних сил України

4Міністерство оборони України

Отримані математичні залежності, які дозволяють реалізувати алгоритм траєкторного наведення безпілотного літального апарата на наземну ціль при забезпеченні заданих кінцевих умов наведення.

Вступ


Широке застосування для керування польотом безпілотних літальних апаратів (БЛА) інерціальних навігаційних систем потребує від розробників системи керування вирішення проблеми розроблення оптимальних алгоритмів керування польотом, які б забезпечували мінімальні енергетичні витрати на керування (досягнення максимальної дальності польоту), і задані кінцеві умови наведення (кут підходу БЛА до цілі, кінцева швидкість та ін.) з максимальною точністю.

Вирішенню цієї проблеми присвячено значну кількість наукових праць, наприклад [1; 2].

Зокрема, у цих працях показано, що оптимальним методом наведення літального апарата на нерухому ціль, який забезпечує мінімальні енергетичні витрати енергії на керування і мінімальний промах, є метод пропорціонального наведення [2].

Разом з тим, у відомих працях під час розгляду задачі наведення, коли на вектор кінцевих параметрів наведення накладаються жорсткі вимоги (наприклад, на кут підходу БЛА до цілі), застосовували програмні методи наведення
[3; 4], які не є оптимальними.

У цій статті розглядається питання розроблення алгоритму траєкторного наведення БЛА на наземну ціль у разі забезпечення заданих кінцевих умов зіткнення з ціллю.

Алгоритм побудовано за методом пропорційного наведення, параметрами якого є зміщені значення кутової швидкості вектора дальності та швидкості зближення БЛА з ціллю.
^

Постановка задачі


Розглянемо алгоритм формування параметра траєкторного наведення в площині тангажа у
вигляді [2]

, (1)

де – параметр наведення; g – прискорення вільного падіння; – навігаційна постійна; – модуль швидкості зміни проекції поточної дальності на площину тангажа;  – кутова швидкість лінії дальності в площині тангажа; – поточне значення перевантаження БЛА у площині тангажа.

При реалізації алгоритму траєкторного наведення у вертикальній площині з використанням методу пропорційного наведення, коли параметром траєкторного наведення є кутова швидкість лінії дальності в площині тангажа , траєкторія польоту БЛА близька до прямолінійної (рис. 1, лінія 2).


Рис. 1


Кут зустрічі БЛА з наземною ціллю у цьому разі буде визначатися початковими умовами пуску – висотою і проекцією дальності на земну поверхню :



Щоб кут зустрічі за будь яких умов пуску БЛА дорівнював заданому , необхідно формувати в алгоритмі (1) величину таким чином, щоб забезпечувалася траєкторія 1 (рис. 1). Таке значення величини будемо називати зміщеним .

Отже, задачу наведення БЛА в площині тангажа можна сформувати так: для заданих початкових умов пуску БЛА сформувати такий закон зміни , щоб БЛА влучив у ціль з промахом, не більшим від заданого, а параметри руху БЛА відповідали умовам


^
Розробка алгоритму формування
параметра траєкторного наведення

Уведемо поняття умовної цілі. Під умовною ціллю будемо розуміти точку простору у площині тангажа, яка рухається в напрямі реальної цілі таким чином, щоб точка і БЛА зустрілися з реальною ціллю одночасно.

Поставимо умову, щоб точка рухалася по прямолінійній траєкторії в, яка разом з лінією дальності складає вертикальну площину, кут нахилу траєкторії в відносно земної поверхні – (рис. 2), а відстань між умовною ціллю і ре-альною ціллю становила дальність , що змінюється за законом

(2)

де – початкова відстань між умовною ціллю, яка на початку наведення знаходиться в точці і ; .



Рис. 2


Продиференціювавши рівняння (2), отримаємо вираз для визначення швидкості руху умовної цілі M по прямій в:

. (3)

Положення БЛА відносно цілі у верти-кальній площині характеризується вектором , а відносно умовної цілі – вектором . Положення умовної цілі відносно істинної цілі визначається вектором .

Для визначення зміщених параметрів і траєкторного наведення у вертикальній площині будемо розглядати процес наведення БЛА на умовну ціль , закон руху якої визначається виразами (2) і (3). При цьому під зміщеними параметрами і траєкторного наведення будемо розуміти модуль швидкості зміни вектора і кутову швидкість його обертання , тобто: ; .

На основі рис. 2 запишемо очевидне векторне рівняння


Проектуючи це рівняння на осі , , отримуємо:

(4)


де – проекції вектора поточної дальності до цілі на осі , ; – проекції вектора на ці самі осі.

Проекції можна визначити через заданий кут зустрічі БЛА з ціллю у вигляді

(5)

де визначено за виразом (2).

Визначивши складові і за формулами (4), (5), можна визначити дальність як модуль вектора :




Кінематичну схему зближення БЛА з точкою у вертикальній площині зображено на рис. 3.

Рух БЛА відносно умовної цілі визначаємо за їх швидкостями у вертикальній площині - та , причому

,

а – за формулою (3).

Орієнтації векторів швидкостей та визначаємо відповідно кутами та , причому

.

Орієнтацію вектора дальності у вертикальній площині визначаємо кутом , який можна знайти за допомогою виразу

,



Рис. 3

де складові розраховуємо за формулами (4).

Вектор у процесі наведення БЛА на умовну ціль зменшується за модулем і виконує обертовий рух. Рівняння цього руху мають вигляд

(6)

. (7)

Підставляючи у вирази (6) і (7) значення згідно з виразом (3), отримаємо:

(8)

. (9)

Величини і обчислені за виразами (8) і (9) і є тими зміщеними параметрами, які використовуються для реалізації алгоритму траєкторного наведення (1). Проаналізуємо, чи буде у цьому разі виконуватися умова зустрічі .

У процесі реалізації алгоритму траєкторного наведення (1) політ БЛА виконується таким чином, щоб , що можливо тільки, якщо і , звідки .

Тобто у разі використання в алгоритмі траєкторного наведення (1) параметра , обчисленого за формулою (9), політ БЛА виконується по цій траєкторії, коли забезпечується кінцева умова наведення .

Результати математичного моделювання траєкторій наведення БЛА у вертикальній площині, коли як параметри траєкторного наведення і для реалізації алгоритму (1) використовувалися параметри, обчислені за виразами (8) і (9) відповідно, зображено на рис. 4, при початковій швидкості , заданому куті зустрічі БЛА з наземною ціллю та пуску БЛА з висот 5000, 4000, 3000, 2000, 1000 м (відповідно траєкторії 1, 2, 3, 4, 5).



Рис. 4

Висновки

Отримані, математичні залежності дозволяють реалізувати алгоритм траєкторного наведення планерувального БЛА, оснащеного інерціальною навігаційною системою на нерухому наземну ціль, забезпечуючи задані кінцеві умови наведення. В основу алгоритму покладено метод пропорційного наведення зі зміщеними значеннями швидкості зближення БЛА з ціллю і кутової швидкості вектора дальності.

Список літератури

  1. Казаков И.Е. Статистическая теория систем управления в пространстве состояний. – М.: Наука, 1975. – 432 с.

  2. Максимов М.В., Горгонов Г.И., Чернов В.С. Авиационные системы радиоуправления. – М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1984. – 364 с.

  3. Мубаракшин Р.В. Комплексное наведение летательных аппаратов и отделяемых средств. – М.: Машиностроение, 1990. – 272 с.

  4. Фролов В.С. Инерциальное управление ракетами. – М.: Воениздат, 1975. – 168 с.

Стаття надійшла до редакції 09.04.04.

А.Г. Водчиц, И.С. Кравчук, В.В.Тараненко, Н.Н. Баскаков

Алгоритм траекторного наведения беспилотного летательного аппарата, планирующего на наземную цель при обеспечении заданных конечных условий наведения

Получены математические зависимости, позволяющие реализовать алгоритм траекторного наведения беспилотного летательного аппарата на наземную цель при обеспечении заданных конечных условий наведения.

O.G. Vodchytc, I.S. Kravchuk, V.V. Taranenko, N.N. Baskakov

Algorithm of trajectory guidance of a planning unmanned flight vehicle to a ground target providing the guidance in case the final conditions of guidance are given

In the article are obtained the mathematical relations which allow to implement algorithm of trajectory guidance of a unmanned flight vehicle to a ground target providing the guidance in case the final conditions of guidance are given.

Схожі:

І. С. Кравчук, канд техн наук 3В. В. Тараненко iconГосударственный стандарт союза сср конструкции и изделия железобетонные радиационный метод определения толщины защитного слоя бетона, размеров и расположения
Л. Г. Родэ, канд техн наук; В. А. Клевцов, д-р техн наук; Ю. К. Матвеев; И. С. Лифанов; В. А. Воробьев, д-р техн наук; Н. В. Михайлова,...
І. С. Кравчук, канд техн наук 3В. В. Тараненко iconСтроительные нормы и правила отопление, вентиляция и кондиционирование сниП 04. 05-91*
Ссср (д-р техн наук Е. Е. Карпис, М. В. Шувалова), вниипо мвд СССР (канд техн наук И. И. Ильминский), мниитэп (канд техн наук М....
І. С. Кравчук, канд техн наук 3В. В. Тараненко iconПо делам строительства москва разработан министерством промышленности строительных материалов СССР исполнители
В. А. Лопатин, канд техн наук; Н. Н. Бородина, канд техн наук; Т. А. Мелькумова; В. И. Голикова; Л. Г. Грызлова, канд техн наук;...
І. С. Кравчук, канд техн наук 3В. В. Тараненко iconГосударственный стандарт союза сср трапы чугунные эмалированные технические условия гост 1811-81
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд техн наук; В. И. Горбунов, канд техн наук
І. С. Кравчук, канд техн наук 3В. В. Тараненко iconГосударственный стандарт союза сср трубы чугунные канализационные и фасонные части к ним сортамент гост 6942. 1-80
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд., техн наук; В. Н. Бехалов, канд техн наук
І. С. Кравчук, канд техн наук 3В. В. Тараненко iconГосударственный стандарт союза сср трубы чугунные канализационные и фасонные части к ним отводы конструкция и размеры гост 6942. 9-80
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд., техн наук; В. Н. Бехалов, канд техн наук
І. С. Кравчук, канд техн наук 3В. В. Тараненко iconГосударственный стандарт союза сср трубы чугунные канализационные и фасонные части к ним общие технические условия гост 6942. 0-80
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд техн наук; В. Н. Бехалов, канд техн наук
І. С. Кравчук, канд техн наук 3В. В. Тараненко iconГосударственный стандарт союза сср трубы чугунные канализационные и фасонные части к ним. Ревизии конструкция и размеры гост 6942. 24-80
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд техн наук; В. Н. Бехалов, канд техн наук
І. С. Кравчук, канд техн наук 3В. В. Тараненко iconТрубы чугунные канализационные и фасонные части к ним. Крестовины прямые со смещенной осью отвода конструкция и размеры гост 6942. 19-80
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд техн наук; В. Н. Бехалов, канд техн наук
І. С. Кравчук, канд техн наук 3В. В. Тараненко iconГосударственный стандарт союза сср трубы чугунные канализационные и фасонные части к ним отступы конструкция и размеры гост 6942. 11-80
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд., техн наук; В. Н. Бехалов, канд техн наук
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи