Методическое пособие по выполнению лабораторных работ по курсу моделирование и эффективность радиосистем управления

Методические рекомендации Исходные данные для моделирования звена УО-АП берутся из работы №1. Скорость цели выбирается из условия Vc  0.5Vyo. В зависимости от исходных данных следует произвести настройку контура путем экспериментального подбора коэффициентов. В качестве начальных значений коэффициентов рекомендуются следующие: Kiz = 10 – статический коэффициент передачи измерительного звена; Kzvk = 5 – коэффициент передачи звена выработки команд; Koc = 0.8 – коэффициент передачи обратной связи; Km = 1 при моделировании метода погони; 0 при моделировании метода прямого наведения. Коэффициенты, указанные цифрами, модифицировать не рекомендуется. В результате выполнения работы исследуется установившаяся ошибка (промах) УО при различных ракурсах стрельбы. Промахом следует считать минимальное значение расстояния УО-цель r, фиксируемое первым лучом осциллографа. Вторым лучом фиксируется перегрузка УО, которая не должна превышать 20 ед. В случае превышения указанной величины следует уменьшить уровень ограничения угла отклонения рулей (блок Saturation). По третьему лучу осциллографа контролируется угол линии визирования. Контроль угла  дает наглядное представление о траектории УО. Порядок выполнения работы Собрать схему рис.3.3 в среде Simulink. Задать начальные значения коэффициентов в соответствии с методическими рекомендациями. Установить режим наведения по кривой погони, задав в блоке Gain6 значение Кт = 1. Задать значение курсового угла цели (Блок Constant) GAMc=600. Провести на этом режиме отладку модели путем последовательной модификации коэффициентов, отмеченных буквенными символами (за исключением коэффициентов УО). Критерием оптимизации следует считать минимальный промах при условии непревышения располагаемой перегрузки (20 ед). Последовательным перебором значений ракурса пуска (значение GAMc) исследовать зависимость промаха r от ракурса r = f(c). В качестве аргумента c (GAMc) задать значения (0, 30, 60, 90, 120, 150, 180)0. Установить режим прямого наведения, задав в блоке Gain6 значение Кт = 0. Повторить исследования по п.4. Построить графики зависимостей r = f(c) для методов погони и прямого наведения. Требования к отчету Отчет по лабораторной работе должен содержать: Титульный лист, содержащий название предмета, номер и название работы, фамилии студента и преподавателя; - цель работы; - схему моделирования с указанием всех коэффициентов передаточных функций; - результаты моделирования по методу погони при с = 600; - графики зависимостей r = f(c) для методов погони и прямого наведения. Контрольные вопросы Принципы работы систем самонаведения. Разновидности систем самонаведения; Методы наведения для систем самонаведения; Состав контура наведения и назначение основных звеньев; Модель измерительного звена; Модель звена формирования команд для методов погони и прямого наведения; Модель кинематического звена. Особенности поведения УО при исследуемых методах наведения. Сравнение методов. Лабораторная работа №4 Моделирование контура самонаведения при наведении методом пропорциональной навигации. Цель работы: исследование характеристик контура самонаведения и оптимизация параметров с целью достижения максимальной точности. Задачи исследований: Составить модель контура самонаведения, используя характеристики звена УО-АП, полученные в работе №1. Провести оптимизацию контура по критерию минимизации промаха. Исследовать поведение УО при различных ракурсах пуска и маневрах цели. Основные теоретические сведения Метод пропорциональной навигации применяется для наведения УО на быстродвижущиеся и маневрирующие цели. Сущность метода состоит в том, что при движении УО задается оптимальное значение трансверсального ускорения УО. Закон управления вырабатывается через угловую скорость линии визирования. Jрт опт = N0Vсб*виз + 1,5J*цт. (4.1) Где N0 – навигационная константа; Vсб = - скорость сближения УО с целью; *виз = - измеренная аппаратурой УО угловая скорость линии визирования; J*цт – измеренное трансверсальное ускорение цели. С целью упрощения аппаратуры УО применяется метод упрощенного пропорционального наведения, без учета ускорения цели. Jрт опт = N0||. (4.2) Выбор навигационной константы определяется располагаемой перегрузкой УО. Так, относительная перегрузка . При N0 =1 метод вырождается в метод погони. При N0 =2 контур управления неустойчив, т.к. . Значение N=3 является минимальным для метода пропорциональной навигации. В этом случае . При N0  , т.е. перегрузка УО не превосходит перегрузки цели. В данном случае реализуется метод параллельного сближения, когда выполняется условие . Достоинством метода пропорциональной навигации является обеспечение малой перегрузки УО на протяжении всей траектории. Так, при прямолинейном движении цели при любом ракурсе пуска УО движется также по прямой линии без перегрузки. Поскольку располагаемая перегрузка УО значительно выше располагаемой перегрузки цели, метод пропорциональной навигации обеспечивает максимальную точность наведения. Однако реализация метода связана со значительными техническими трудностями, связанными с сопровождением цели по угловой скорости. Для реализации метода используется специальный силовой следящий гиропривод на основе управляемого позиционного гироскопа. Гироскоп выполняет функции одновременно следящего и стабилизирующего устройств. Основное свойство позиционного гироскопа заключается в способности сохранять неизменным направление вращающегося ротора, ось которого является основной осью ох гироскопа, при колебаниях корпуса УО. В управляемом позиционном гироскопе имеется возможность создавать моменты Мy, Мz на осях y, z гироскопа, перпендикулярных его основной оси. Под действием этих моментов основная ось безынерционно поворачивается так, чтобы по кратчайшему пути совместить вектор кинетического момента гироскопа с моментами Мy и Мz (рис.4.1). То есть, при действии момента Мz ось гироскопа вращается вокруг оси oy, а при действии момента Мy – вокруг оси oz. Данное явление называют прецессией. При этом проекции вектора угловой скорости разворота оси хг на плоскости, соответствующие контурам управления ракеты по курсу и тангажу, пропорциональны создаваемым моментам. Совмещая подвижный элемент пеленгатора с ротором гироскопа и используя его выходной сигнал для создания управляющих моментов Мy и Мz, получим в каждом из контуров управления по курсу и тангажу следящую систему с интегратором в цепи обратной связи, соответствующую рис. 4.2. При отклонении оси подвижного элемента пеленгатора (оси гироскопа хг) от направления цели на угол  пеленгатор вырабатывает сигнал рассогласования kпел, который подается на моментный электродвигатель с коэффициентом передачи kдв. Электродвигатель создает момент М, под действием которого ось хг, а вместе с ней и подвижный элемент пеленгатора поворачиваются в сторону цели с угловой скоростью , где Нг – кинетический момент гироскопа. ; где Jx – момент инерции вращающегося тела гироскопа относительно оси ох;  - круговая частота вращения. Основной особенностью пеленгатора в данном случае является его безынерционность, что позволяет сам пеленгатор описать коэффициентом передачи Кпел. Передаточная функция устройства рис.4.2 будет , где К = HГ/Кдв; Т = К/Кпел. Приняв для упрощения схемы К =1, получим Т = 1/Кпел. В этом случае схема угломерного устройства будет выглядеть в соответствии с рис. 4.3. Передаточная функция его будет . (4.3) На выходе устройства будет формироваться измеренное значение угловой скорости линии визирования. Измерение скорости сближения осуществляется доплеровским измерителем скорости. Современные методы позволяют измерять скорость с большой точностью, что позволяет использовать значение , непосредственно выработанное кинематическим звеном. Информационным признаком в исследуемой системе является рассогласование реального трансверсального ускорения с оптимальным. Тогда управляющая команда вырабатывается в соответствии с формулой Uk = Kзвк(Jтр опт - Jтр). (4.4) Реальное трансверсальное ускорение определяется датчиками линейных ускорений, совмещенными с осью антенны. В модели будем искать трансверсальное ускорение путем пересчета нормального ускорения в антенную систему координат. Нормальное скоростное ускорение (т.е. нормальное скорости) определяется из соотношения . Прскольку угол скольжения , то Jн =Vyo /, (4.5) Где  - постоянная времени УО. Используя систему пересчета координат, получим Jтр = Jнcos(a - ). (4.6) Модель контура управления представлена на рис.4.4. Модель УО-АП состоит из блоков Transfer Fcn, Transfer Fcn5, Gain9, Derivative. Измерительное звено состоит из блоков Gain5, Integrator3, Product5, и двух сумматоров. Звено выработки команд включает блоки Gain, Gain3, сумматор и Gain6. Данное звено вырабатывает команду управления в соответствии с формулами (4.2, 4.4, 4.5). Блоки Gain5, Trigonometric Function4, Product6 предназначены для выработки трансверсального ускорения. Кинематическое звено аналогично работе №2 и включает блоки Trigonometric Function 0..3, Product 0..4, Integrator 0, 1 и четыре сумматора. Начальное значение дальности задается в виде начального значения интегратора Integrator (параметр Initial Condition). Блоки Gain2, Product6 и Integrator3 формируют курсовой угол цели в соответствии с формулой . (4.7) Начальный угол 0 задается в виде начального значения интегратора Integrator3. Скорости УО и цели, а также перегрузка цели задаются константами Constant 1, 2, 3 соответственно. Методические рекомендации Исходные данные для моделирования звена УО-АП берутся из работы №1. Скорость цели выбирается из условия Vc  0.5Vyo. В зависимости от исходных данных следует произвести настройку контура путем экспериментального подбора коэффициентов. В качестве начальных значений коэффициентов рекомендуются следующие: N0 = 3 – навигационная константа; Kiz = 10 – статический коэффициент передачи измерительного звена; Kzvk = 1 – коэффициент передачи звена выработки команд; Коэффициенты, указанные цифрами, не изменяются. В результате выполнения работы исследуется промах УО при различных ракурсах стрельбы и перегрузках цели. Промахом следует считать минимальное значение расстояния УО-цель r, фиксируемое первым лучом осциллографа. Вторым лучом фиксируется перегрузка УО, которая не должна превышать 20 ед. В случае превышения указанной величины следует уменьшить уровень ограничения угла отклонения рулей (блок Saturation). По третьему лучу осциллографа контролируется угол линии визирования. Контроль угла  дает наглядное представление о траектории УО. Ограничение перегрузки УО достигается введением ограничения угла отклонения рулей в блоке Saturation. Порядок выполнения работы Собрать схему рис.4.4 в среде Simulink. Задать начальные значения коэффициентов в соответствии с методическими рекомендациями. Задать начальное значение дальности в блоке Integranor1 r = 20000. Задать значение перегрузки цели n=0. Начальное значение курсового угла цели в блоке Integranor3 задать 1 (w  600). Провести на этом режиме отладку модели путем последовательной модификации коэффициентов, отмеченных буквенными символами (за исключением коэффициентов УО). Последовательно задавая перегрузку цели до 7 ед., снять зависимость r= f(n). Снять аналогичные зависимости при начальном ракурсе пуска (0, 30, 90, 120, 150, 180)0. Построить семейство зависимостей r= f(n) для различных ракурсов пуска. Требования к отчету Отчет по лабораторной работе должен содержать: титульный лист, содержащий название предмета, номер и название работы, фамилии студента и преподавателя; цель работы; схему моделирования с указанием всех коэффициентов передаточных функций; - результаты моделирования по методу погони при с = 600; - графики зависимостей r = f(c) для методов погони и прямого наведения. Контрольные вопросы Принципы работы систем самонаведения. Разновидности систем самонаведения; Методы наведения для систем самонаведения; Состав контура наведения для метода пропорциональной навигации и назначение основных звеньев; Модель измерительного звена; Модель звена формирования команд для метода пропорциональной навигации; Модель кинематического звена. Особенности поведения УО при наведении по методу пропорцииональной навигации. Литература Вейцель В.А. Радиосистемы управления. – М.: Дрофа, 2005. Быков А.В. Моделирование и эффективность радиосистем управления. Курс лекций, 2009. Черных И.В. SIMULINK. Среда для создания инженерных приложений. – М: ДИАЛОГ-МИФИ, 2004. Оглавление Лабораторная работа № 1. Моделирование звена управляемый объект-автопилот…………………………………….…2 Лабораторная работа № 2. Моделирование контура управления системы радиотеленаведения…………………….12 Лабораторная работа № 3. Моделирование контура самонаведения при наведении методами погони и прямого наведения………………………………………………21 Лабораторная работа № 4. Моделирование контура самонаведения при наведении методом пропорциональной навигации………………………………….30 Литература…………………………………………… …39

Похожие:

	Методическое пособие по выполнению практических работ по междисциплинарному курсу Методическое пособие предназначено для обучающихся по специальности 151901 Технология машиностроения		Методическое пособие по выполнению лабораторных работ по дисциплине... Изыскания и основы проектирования, автомобильных дорог. Методическое пособие по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Основы...
	Методические указания по выполнению практических и лабораторных работ... Учебно-методическое пособие предназначенодля студентов 3 курса, обучающихся по профессии 23. 01. 03 Автомеханик. Пособие содержит...		Автор, заглавие (дата поступления) Арестова, Анна Владимировна. Теоретические основы автоматизированного управления. Автоматизация обогатительных фабрик [Текст] : учебно-методическое...
	Автор, заглавие (дата поступления) Арестова, Анна Владимировна. Теоретические основы автоматизированного управления. Автоматизация обогатительных фабрик [Текст] : учебно-методическое...		Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных работ для... Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных работ для студентов по специальности 13. 02. 11 «Техническая эксплуатация...
	Стандартное задание 7 Расширенное задание 8 Рекомендации по выполнению... Данное методическое пособие представляет собой руководство по установке и настройке необходимого программного обеспечения и выполнению...		Методическое пособие по выполнению лабораторных работ Томск, 2014 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Методическое пособие по выполнению практических работ по междисциплинарному курсу Планирование численности и рациональной расстановки работников структурного подразделения по рабочим местам		Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ по курсу... ...
	Составление энергетического паспорта предприятия Учебно-методическое пособие по выполнению практических и лабораторных работ для студентов по специальности 13. 02. 11 «Техническая...		Учебно-методическое пособие по выполнению письменных работ по учебной дисциплине Красноярск Б 948 Преступления против общественной безопасности и общественного порядка: Учебно-методическое пособие по выполнению письменных...
	Учебно-методическое пособие Дисциплина- «Микробиология» Учебно-методическое пособие предназначено для самостоятельной подготовки и выполнения лабораторных работ по курсу «Микробиология»...		Учебное пособие по выполнению лабораторных работ разработано в соответствии... Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства: учебное пособие по выполнению лабораторных работ / И. П. Машкарева,...
	Коновалов В. М. К64 Пособие к выполнению лабораторных работ по дисциплине... К64 Пособие к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Прикладное программное обеспечение». Выпуск М.: Мгту га, 2002 г. 36 с		Методическое пособие по выполнению курсовых работ по дисциплине «web-дизайн... Методическое пособие по выполнению курсовых работ по дисциплине «Web-дизайн и Web-программирование» для студентов очной и заочной...