Формирование и исследование алгоритма цифровой системы самонаведения на основе волоконно-оптических ДУС и широкоугольной механической сканирующей системы

• Автор: Хуртин, Олег Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 151 с.

Содержание
ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ
1.1 Постановка задачи
1.2 Обзор методов наведения
1.3 Функциональная схема системы
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА НАВЕДЕНИЯ
2.1 Математическая модель движения объекта управления
2.2 Модель вращения двухосного карданного подвеса на произвольно вращающемся основании под действием моментов внешних сил
2.3 Математическая модель цели
Заключение по второй главе
ГЛАВА 3. ФОРМИРОВАНИЕ АЛГОРИТМА НАВЕДЕНИЯ
3.1 Этапы наведения
3.2 Выход на режим
3.2.1 Управление рулями. Стабилизация вращения
3.2.2 Управление подвесом. Арретирование
3.3 Поиск и обнаружение цели
3.3.1 Математическое описание вращения оптической оси сканирующей системы
3.3.2 Построение кадра сканирования
3.3.3 Алгоритм управления подвесом для реализации задаваемого закона сканирования
3.3.4 Взаимодействие внутреннего и внешнего контуров
3.3.5 Критерий обнаружения цели
3.4.Сопровождение цели
3.4.1 Алгоритм сканирования цели
3.4.2 Алгоритм вычисления угловой скорости линии визирования..
3.4.3 Алгоритм формирования управляющего сигнала ((1)

Заключение по третьей главе
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМА НАВЕДЕНИЯ
4.1. Исследование зависимости конечного промаха от целевой ОБСТАНОВКИ
4.2. Основные узлы изделия и их погрешности
4.2.1 Блок вычислителя
4.2.2 Аналого-гщфровой преобразователь
4.2.3 Фотоприемник
4.2.4 Волоконно - оптический гироскоп. Принцип работы
4.2.5 Датчик угла сканирующей системы
4.2.6 Математические модели ДУ иДУС (ВОГов)
4.2.7 Датчик момента сканирующей системы
4.3 Исследование влияния погрешностей ДУ и ДУС на качество разработанной ситемы
4.4 Возможности аппаратной реализации бортового вычислителя
Заключение по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ КООРДИНАТНЫХ СИСТЕМ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ
П2.1 Математическая модель действующих на корпус и рули
аэродинамических сил и моментов
П2.2 Модель рулевой машины
П2.3 Формирователь ШИМ сигналов рулевых машин
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

Глава 1. Введение.
1.1 Постановка задачи.
В настоящее время расширяется область применения систем самонаведения. Система самонаведения используется для решения задачи управления подвижным объектом для изменения взаиморасположения объекта управления и объекта (цели), по излученному или отраженному сигналу которого осуществляется наведение. Самонаведением называется такой метод управления объектом наведения, при котором сигналы управления, обеспечивающие наведение, вырабатываются на самом объекте (за счет излучения или отражения целью какого-либо вида энергии). Системой самонаведения назовем функциональный узел, обеспечивающий выработку данных сигналов.
Система самонаведения неразрывно связана с объектом управления, и требования, предъявляемые к ней, во многом определяются конструкцией и динамикой самого объекта управления.
Системы самонаведения нашли широкое применение в разработке высокоточного вооружения для управления движением ракеты, мины, снаряда, торпеды, бомбы. В подобных изделиях системы самонаведения принято называть головками самонаведения (ГСП).
В настоящее время, при разработке ГСН, актуальным остается требование по минимизации размеров системы. Концепция «выстрелил и забыл», предполагающая минимальные затраты со стороны оператора, ужесточает, тем самым, предъявляемые к подобным изделиям требования - в частности, по увеличению «поля обзора» и быстродействию.
Разработанная система самонаведения, кроме традиционного применения в качестве ГСН, может использоваться как компонент навигационной системы или как система слежения на борту подвижного объекта.
Методы самонаведения теоретически достаточно полно изучены [1]. На практике же, для реализации системы самонаведения необходимо иметь на борту объекта управления либо датчик угла (ДУ) визирования цели, либо датчик угловой скорости (ДУС) линии визирования. Наличие на борту ДУ позволяет реализовать методы прямого наведения и погони. ДУС линии

определяющие вращение подвеса вокруг своих осей, направлены по конструктивным осям карданного подвеса.
При выводе уравнений не использовалось никаких приближений или дополнительных предположений о величинах момента инерции рамок подвеса.
В случае, если рамки подвеса представляют собой асимметрический или шаровой волчок [3], запись уравнений значительно упрощается.
Используемый в сканирующей системе датчик момента представляет собой закрепленный на карданном подвесе постоянный магнит, формирующий магнитное поле.
В основании подвеса уложены катушки, сконструированные так, что при прохождении тока через них появляются силовые моменты, направленные по осям вращения подвеса. Катушки и магнитное поле постоянного магнита сконфигурированы таким образом, что данные моменты в рабочем диапазоне линейно зависят от протекающего через рамки тока во всем допустимом диапазоне поворотов рамок - 20°. Усилитель сигнала и данные катушки представляют собой “датчик момента”, хотя более корректно было бы назвать данный элемент “задатчиком момента”.
В результате вращения магнита изменяется магнитный поток через контуры рамок, что вызывает возникновение напряжения самоиндукции в рамках и уменьшение тока через катушки. Действие возникающего момента направлено против движения магнита и пропорционально скорости изменения магнитного потока через рамки - угловой скорости вращения магнита. Формально можно записать данный момент как момент силы трения Кф= а„ у, где А - некоторый коэффициент.
Данное явление можно рассматривать как магнитное “трение”, препятствующее вращению. Моменты действия сил трения подшипников и описанного магнитного “трения” пропорциональны скорости вращения подвеса и учтены в модели введением одного коэффициента а„. Ктр=а№у. [8]
Таким образом,
Г Ка(4)=а1*1а(1)+ а№* а (2.2-11)
[ Кр(1)=а1*1р(0+ а№* /?
где коэффициент а! определяет связь между протекающим через катушку датчика момента тока и, строго говоря, является функцией угла поворота рамки. Считаем, что для лежащих в рабочем диапазоне углов отклонения эта величина постоянна [8].