Командная система телеуправления первого вида (ТУ-1)

Систему телеуправления можно рассматривать как систему автома­тического управления положением ЛА относительно некоторой расчетной траектории, определяемой методом наведения. Наведение осуществляется в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Рассмотрим формирование ошибки при наведении в вертикальной плоскости.

Кинематическая траектория наведения определяется из решения системы дифференциальных уравнений (1.5). При расчете предполагается, что функции заданы. Если скорость ЛА не задана, то к системе (1.5) нужно добавить дифференциальное уравнение, учитывающее изменение скорости.

Отклонение ЛА от кинематической траектории можно определить путем сравнения угловых координат ЛА и расчетной траектории, определяемых для текущего момента времени

             (1.6)

где - текущее значение угла места, а  - расчетное значение. Но при больших расстояниях ЛА от станции наведения даже небольшим угловым отклонениям ЛА от расчетной траектории могут соответствовать большие линейные отклонения (рис. 1.5).

Если учесть, что точность наведения ЛА на цель определяется тем минимальным расстоянием между центром масс цели и ЛА, которое может быть достигнуто в процессе наведения, то станет ясно, что за ошибку наведения, на основании которой формируется команда управления, следует принять линейное отклонение ЛА от расчетной траектории

                                                  (1.7)

Аналогично определяется ошибка в горизонтальной плоскости

       (1.8)

Функциональная схема.

Рассмотрим функциональную схему командной системы телеуправления первого вида в вертикальной плоскости (рис. 1.6). Наведение в горизонтальной плоскости осуществляется аналогично.

Измерение координат цели и ЛА в общем случае осуществляется станцией наведения с некоторыми ошибками. Поэтому на рис. 1.6 обозначения  соответствуют действительным, а с индексом “и“ - измеренным значениям координат цели и ЛА.

В блоке формирования ошибки (БФО) наведения вычисляется линейное отклонение ЛА в вертикальной плоскости  и этот сигнал поступает на вход блока формирования команды (БФК) управления, с выхода которого команда управления  поступает на вход командной радиолинии управления. Команда  по линии радиоуправления поступает на вход системы стабилизации ЛА в вертикальной плоскости.

Система стабилизации формирует электрический сигнал, который поступает на рулевой привод. Рулевой привод изменяет угловое положение рулей высоты. На рулевых поверхностях возникает дополнительная подъемная сила, которая вызывает вращение ЛА вокруг поперечной оси. Изменение углового положения ЛА приводит к изменению аэродинамических сил, действующих на ЛА, и как следствие, параметров движения ЛА.

РЛС определяет координаты местоположения ЛА  и измеренные величины поступают в блок формирования ошибки наведения.

Локатор цели, локатор ЛА и командная радиолиния управления подвержены воз­действию различных помех, что отображено на схеме возмущениями . Возмущения, действующие на ЛА, показаны в виде возмущения .

Структурная схема.

Рассмотрим структурную схему командной системы телеуправления первого вид при наведении в вертикальной плоскости (рис. 1.7).

На рисунке введены следующие новые обозначения:

КЗ - кинематическое звено, которое определяет связь между параметрами движения ЛА (скорость, координаты центра масс, угол тангажа, угол наклона траектории и др.), которые на рис. 1.7 обозначены в виде вектора , и теми величинами, которые могут измерять станции наблюдения (в данном случае угол места  и наклонная дальность );

РП - рулевой привод ЛА;

СС - система стабилизации ЛА в вертикальной плоскости.

На основе команды управления и измеренных параметров движения система стабилизации формирует электрический сигнал, который поступает на вход рулевого привода. РП изменяет угловое положение рулей высоты , что приводит к изменению параметров движения ЛА (изменению вектора  ). Составляющие вектора  не могут быть непосредственно измерены РЛС, поэтому на схеме введено КЗ. По той же причине на схеме введено кинематическое звено для цели - КЗц.

Ошибка наведения , на основе которой формируется команда управления, определяется формулой (1.7).

Рисунок 1.7 наглядно показывает, что система телеуправления является замкнутой автоматической системой, причем цель, а следовательно, и система измерения координат цели (локатор цели) не входят в замкнутый контур. Движение цели является внешним входным воздействием для контура наведения ЛА: возмущения  учитывают воздействия различных помех на локатор цели, локатор ЛА, командную радиолинию и ЛА.

Для выбора параметров системы наведения, обеспечивающих устойчивость, требуемое качество и точность наведения, необходимо на основе структурной схемы составить математическую модель системы наведения, учитывающую принятый метод наведения, используемый набор измерительных средств, особенности управления ЛА, действующие возмущения и другие факторы.

Составление математической модели системы наведения предполагает наличие математических моделей элементов, входящих в эту систему. Математические модели элементов системы телеуправления рассмотрены в следующей главе.

Приведем примеры систем ТУ-1

Зенитный ракетный комплекс “Кроталь” (Франция) [20]. В состав зенитного ракетного комплекса (ЗРК) входит центр управления и до трех стрельбовых установок (рис.1.8). Центр управления представляет собой транспортер с импульсно-доплеровской РЛС обнаружения и опознования цели и аппаратурой управления огнем. Сообщается, что дальность обнаружения типовой цели составляет 18,5 км. РЛС снабжена специальной ЭВМ и может работать в режиме автосопровождения по 12 целям.

Каждая стрельбовая установка предназначена для обстрела одной цели и управления двумя зенитными ракетами. Она размещается на одном транспортере и включает: РЛС слежения за целью, пусковую установку с четырьмя направляющими, радиопередатчик команд, инфракрасное следящее устройство и вспомогательное оборудование.

Стартовая масса ракеты 85 кг, длина - 3м, диаметр - 0,16м, размах крыльев - 0,54м. РДТТ обеспечивает достижение ракетой скорости 800 м/с через 2,3 с. Дальность поражения целей 0,5 - 8,5 км. Время полета на максимальную дальность 19 с, к этому моменту скорость ракеты снижается до 300 м/с.

Зенитный ракетный комплекс “ Роланд - 2 ”(ФРГ и Франция) [9]. Комплекс расположен на одном транспортере и включает: РЛС обнаружения и сопровождения цели, оптическую систему слежения за целью и инфракрасную систему слежения за ракетой. Кроме командной системы телеуправления первого вида используется система наведения по лазерному лучу. Комплекс высокомбильный, может вести автономную боевую работу, оснащен устройством автоматического заряжания пусковой установки, обеспечивающего скорострельность - 4 выстрела в минуту.

Стартовая масса ракеты 66,5 кг, длина - 2,5м, диаметр - 0,16м, размах крыльев - 0,5м. Максимальная дальность перехвата целей - 6,3 км.