Метода Гордин часть 1

Общая структурная схема системы управления баллистической ракетой.

Структура системы управления баллистической ракетой определяется, исходя из требований к управлению в полете.

Задача управления баллистическими ракетами состоит в том, чтобы к моменту выключения двигателей ракета была выведена в расчетную точку пространства и чтобы в этой точке были установлены расчетные величина и направление вектора скорости ракеты. Если эти условия в граничной точке не будут соблюдены, то ошибка уже не может быть исправлена, т. к. на пассивном участке траектории ракета не управляется, и попадание в цель будет с ошибкой.

Служащая для решения задачи управления система состоит из систем наведения и стабилизации. Система наведения с помощью инерциального измерительного блока определяет направление и величину вектора скорости центра масс, а также координаты ракеты в пространстве. С помощью бортового вычислительного устройства система наведения формирует сигналы наведения и сигнал отсечки двигателя. Система стабилизации получает информацию необходимую для формирования управляющего сигнала, поступающего в тракты рулевых приводов ракеты, от системы наведения и от измерителей параметров движения ракеты: углов тангажа, рыскания и крена, углов атаки, угловых скоростей, ускорений центра масс.

Ракета вместе со всей системой управления образует замкнутую динамическую систему, процессы в которой (движение ракеты, упругие колебания ракеты и колебания жидкого топлива в баках, преобразования электрических сигналов, отклонения органов управления и т.д.) описываются системой дифференциальных уравнений. В данной работе упругие колебания ракеты и колебания жидкого топлива не рассматриваются.

Наиболее общая структурная схема системы управления баллистической ракетой представлена на рис. 1.

В схеме рис.1. приведены следующие функциональные узлы.

Динамика ракеты.
Датчик угла тангажа .
Датчик нормального сноса (интегрирующий акселерометр).
Программное устройство тангажа.
Программное устройство тракта нормального сноса.
Усилительно-преобразовательное устройство.
Блоки счетно-решающего устройства по соответствующим каналам.
Сервопривод органов управления вокруг оси Z.
Органы управления вокруг оси Z.

Рисунок 1 – Структурная схема системы управления баллистической ракетой

Датчик угла рыскания.
Датчик бокового сноса (интегрирующий акселерометр).
Программное устройство угла рыскания.
Программное устройство тракта бокового сноса.
Сервопривод органов управления вокруг оси .
Органы управления вокруг оси .
Обратная связь в канале тангажа.
Обратная связь в канале рыскания.
Датчик угла крена.
Сервопривод органов управления вокруг оси Х.
Органы управления вокруг оси Х.
Обратная связь в канале крена.
Датчик кажущейся скорости ракеты.
Программное устройство системы стабилизации скорости.
Блок отсечных и регулировочных клапанов двигательной установки.
Обратная связь в канале регулирования кажущейся скорости.
Двигательная установка ракеты.

Система управления полетом ракеты управляет ее движением на активном участке, обеспечивая полет в достаточно близкой окрестности, требуемой траектории, и отделение в нужные моменты времени ступеней и головной части ракеты.

Задача стабилизации ракеты, т. е. управления движением вокруг центра масс, сводится к управлению ориентацией осей ракеты в пространстве и выдерживанию требуемой ориентации. Эта задача решается группой бортовых устройств – автоматом угловой стабилизации.

Благодаря обратным связям ракета и автомат угловой стабилизации образуют единую динамическую систему, в которой ракета является одним из звеньев. Таким образом система стабилизации – это замкнутая автоматическая система, состоящая из ракеты и автомата угловой стабилизации.

Обычно баллистическая ракета стабилизируется (ориентируется) относительно всех трех осей связанной системы координат. Соответственно, система стабилизации состоит из трех каналов: тангажа, рыскания и крена (Т,Р,В).

Задача наведения ракеты (управления движением центра масс) сводится к управлению тремя составляющими скорости центра масс (продольной, нормальной и боковой), отделением ступеней и головной части таким образом, чтобы параметры движения центра масс ракеты в момент отделения головной части обеспечивали свободный полет последней по требуемой траектории. Автоматическая система управления, решающая эту задачу, называется системой наведения.

В общем случае система наведения состоит из трех каналов для управления боковой, нормальной и продольной составляющими скорости и каналов управления отделением ступеней и головной части.

Первые три канала работают с использованием обратной связи и образуют вместе с ракетой трехканальную замкнутую систему.

Управление отделением частей ракеты осуществляется по разомкнутой схеме (без обратных связей). На основании информации о движении центра масс ракеты на активном участке траектории определяется момент времени, в который необходимо отделить соответствующую часть ракеты и подается серия разовых команд на выключение двигательной установки и отделение головной части.

Основной задачей наведения является управление отделением головной части ракеты (отсечка двигательной установки) таким образом, чтобы головная часть, совершая в дальнейшем свободный полет, попала в заданную точку с требуемой точностью. Выполнение этой задачи обеспечивается каналом управления отделением головной части (отсечка двигателей), который представляет собой группу устройств, формирующих сигнал на выключение двигательной установки и отделение головной части в тот момент времени, когда некоторая функция параметров движения ракеты достигает значения, обеспечивающего с требуемой точностью прохождение траектории полета головной части через заданную точку. Положение этой точки относительно точки старта известно.

Содержание