Синтез системы стабилизации объекта, содержащего спутниковую навигационную аппаратуру - Программирование, компьютеры и кибернетика дипломная работа

Главная

Программирование, компьютеры и кибернетика
Синтез системы стабилизации объекта, содержащего спутниковую навигационную аппаратуру

Строение и функционирование спутниковой системы навигации и навигационной аппаратуры потребителя. Особенности баллистических ракет как динамических систем. Формирование и синтез алгоритмов управления и стабилизации систем управления летательным аппаратом.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Глава 1. Общие сведения о спутниковой навигационной аппаратуре
1.1 Основные требования и их реализация
1.2 Подсистема космических аппаратов
1.3 Подсистема контроля и управления
1.4 Навигационная аппаратура потребителей
1.5 Особенности формирования эфемеридной информации в среднеорбитальных СРНС
1.6 Требования различных потребителей к спутниковым радионавигационным системам
1.7 Структура и основные характеристики спутниковой системы ГЛОНАСС
1.8 Система координат, используемая в СРНС ГЛОНАСС
1.9 Принципы построения аппаратуры потребителей
Глава 2. Баллистическая ракета и ее система стабилизации
2.1 Особенности баллистических ракет как динамических систем
2.2 Траектории баллистических ракет
2.4 Аппаратура системы стабилизации
2.5 Требования к системам стабилизации
Глава 3. Выбор математической модели системы стабилизации
3.1 Формирование алгоритмов управления и стабилизации систем управления летательным аппаратом
3.2 Формирование математической модели движения
Глава 4. Синтез системы стабилизации
4.1 Алгоритмы частотных методов синтеза
4.2 Метод «замороженных» коэффициентов
4.3 Передаточные функции объекта управления
4.4 Определение параметров корректирующего фильтра
Глава 5. Синтез системы управления баллистической ракетой
5.1 Исходные данные для расчета баллистической траектории
5.1.1 Тактико-технические характеристики
5.1.2 Начальные условия для расчета баллистической траектории
5.3 Вычисление коэффициентов передаточных функций летательного аппарата
5.4 Построение логарифмическо-амплитудных характеристик эталонной системы
5.6 Вычисление коэффициентов предаточных функций летательного аппарата при наличии возмущения
5.7 Построение логарифмическо-амплитудных характеристик неизменной системы
5.9 Проверка корректирующего фильтра
Глава 6. Технология написания программы
6.1 Общие положения программирования
6.2 Методика написания программного обеспечения
6.2.2 Рекомендации к этапам написания программного обеспечения
6.2.2.1 Рекомендации к стилю программирования
6.2.2.2 Рекомендации к проектированию программ
6.2.2.3 Рекомендации к эффективности программ
6.2.2.4 Рекомендации к отладке программ
6.3.1 Состав программного обеспечения дипломного проекта
6.3.1.1 Последовательность технологической обработки программы
6.3.1.2 Технологическая обработка программы
Глава 7. Охрана труда и экология на рабочем месте инженера-разработчика
7.2 Влияние вредных факторов при работе на ЭВМ на здоровье человека
7.3 Требования к помещениям для работы с ЭВМ
7.4 Анализ условий труда на рабочем месте инженера-разработчика программного обеспечения
7.5 Освещение на рабочих местах, оборудованных ЭВМ
7.7 Проблема утилизации космического мусора
7.8 Подходы к решению проблемы космического мусора
Выводы. Экология космоса на сегодняшний день
Глава 8. Планирование разработки программного продукта. Определение затрат на разработку программного продукта
8.1 Расчет трудоемкости создания ПП
8.2 Определение затрат на создание ПП
Международная организация гражданской авиации
координационно-вычислительный центр
координационный научно-информационный центр
логарифмическо-амплитудная характеристика
навигационная аппаратура потребителя
навигационно-временные определентия
радионавигационная система ближней навигации
радионавигационная система дальней навигации
спутниковая радионавигационная система
станция траекторных измерений и управления
digital signal processor (цифровой сигнальный процессор)
шкала Госэталона Всемирного координационного времени
В данном дипломном проекте был проведен синтез системы стабилизации объекта с использованием спутниковой навигационной аппаратуры.
Для решения поставленной задачи в первую очередь необходимо провести анализ технических элементов, входящих в систему, поэтому первая глава данного проекта посвящена вопросам строения и функционирования спутниковой системе навигации и навигационной аппаратуре потребителя (НАП).
При выборе математической модели было отдано предпочтение плоской модели движения, как более простой и удобной для вычислений. Дифференцирование этой модели движения по методу Эйлера легло в основу алгоритма разработанной программы. В проекте проводится ее технологическая обработка и приведены блок-схема и листинг.
В качестве эталонной траектории было выбрано не возмущенное движение ЛА.
Поскольку ракета представляет собой нелинейный, не стационарный объект управления, для расчета динамических коэффициентов систем необходимо воспользоваться принципов «замороженных» коэффициентов. Далее, для синтеза корректирующего фильтра используется метод В.В. Солодовникова, известный как метод логарифмических амплитудных характеристик.
Для построения корректирующего фильтра, работающего на всей траектории полета, вид корректирующего фильтра выбирается одинаковым для всех «замороженных» точек, после чего все коэффициенты полученных фильтров аппроксимируются функциями.
Для оценки актуальности выполненной работы проводятся статистические испытания по методу Монтэ-Карло, с целью проведения сравнения между работой синтезированной системы с использованием и без использования НАП.
Помимо выше перечисленного, необходимо провести оценку затрат на разработку программного продукта и провести анализ условий труда на рабочем месте инженера-разработчика программного обеспечения.
Глава 1. Общие сведения о спутниковой навигационной аппаратуре
1.1 Основные требования и их реализация
Основными требованиями к спутниковой радионавигационной системе являются:
· глобальность навигационно-временного обеспечения потребителей, т.е. потребитель, находящийся в любой точке околоземного пространства, должен иметь возможность определения своих координат;
· непрерывность навигационно-временного обеспечения, т.е. возможность определять координаты потребителя в любое время суток;
· неограниченность числа потребителей системы;
· высокая точность навигационно-временных определений (НВО), под которыми понимают вычисление трех пространственных координат потребителя, трех составляющих его вектора скорости и текущего времени.
Удовлетворение первого требования обеспечивается выбором параметров орбит навигационных спутников (искусственных спутников Земли) и их расположением на орбитах.
Для решения проблемы неограниченности числа потребителей системы выгоднее всего применять технологию независимой навигации, предусматривающую выполнение навигационно-временные определения непосредственно в аппаратуре потребителя, а в рамках этой концепции использован метод пассивных (беззапросных) дальномерных и доплеровских измерений по сигналам нескольких навигационных спутников (НС).
Концепция независимой навигации и пассивные измерения, дополненные непрерывным излучением сигналов с НС, решают задачу непрерывности навигационно-временного обеспечения потребителей.
Высокая точность навигационно-временных определений достигается за счет использования сложных радиосигналов, излучаемых с НС; правильного выбора рабочего созвездия НС, т.е. тех НС, сигналы которых принимаются в обработку при навигационно-временных определениях; излучения сигналов с НС с достаточной мощностью; использования высокоточной информации о параметрах движения НС; оптимизации алгоритмов обработки сигналов в аппаратуре потребителей и рядом других факторов.
Реализация перечисленных методов и подходов, обеспечивающих выполнение основных требований к спутниковой радионавигационной системе, возможна в сетевой структуре спутниковой радионавигационной системы, включающей три основные подсистемы (рис. 1.1):
· космических аппаратов, состоящую из навигационных спутников (космический сегмент);
· контроля и управления (наземный командно-измерительный комплекс или сегмент управления);
· навигационная аппаратура потребителей (НАП) спутниковой радионавигационной системы (сегмент потребителей).
Рис. 1.1 Глобальная спутниковая радионавигационная система
1.2 Подсистема космических аппаратов
Подсистема космических аппаратов СРНС состоит из определенного числа навигационных спутников (штатно 24 НС). Основные функции НС -- формирование и излучение радиосигналов, необходимых для навигационных определений потребителей СРНС, контроля бортовых систем спутника подсистемой контроля и управления СРНС. В состав аппаратуры НС включают радиотехническое оборудование (передатчики навигационных сигналов и телеметрической информации, приемники данных и команд от подсистемы контроля и управления (ПКУ), антенны, блоки ориентации), ЭВМ, бортовой эталон времени и частоты (БЭВЧ), солнечные батареи и т. д. Бортовые эталоны времени и частоты обеспечивают практически синхронное излучение навигационных сигналов всеми спутниками, что необходимо для реализации режима пассивных дальномерных измерений в аппаратуре потребителей.
Навигационные сигналы спутников являются сложными сигналами, позволяющими точно измерять дальность и доплеровское смещение частоты, которые, кроме того, переносят навигационное сообщение. Сложный радиосигнал получается в результате цифровой фазовой модуляции (манипуляции) гармонического колебания кодовой последовательностью, которую называют дальномерным кодом. Передаваемое навигационное сообщение является цифровым и содержит информацию о параметрах движения НС (эфемеридная информация) и некоторую дополнительную (служебную) информацию. Основная часть навигационного сообщения спутника готовится в наземной ПКУ и передается по радиолинии на борт спутника. И только небольшая его часть формируется непосредственно бортовой аппаратурой.
В бортовой аппаратуре предусмотрено формирование двух типов дальномерных кодов: стандартной и высокой точности.
Выбор состава и конфигурации орбитальной группировки НС обеспечивает заданную рабочую зону, непрерывность НВО, возможность реализации различных методов НВО и т.д. А использование 24 НС, расположенных на определенных орбитах, формирует сплошное, с точки зрения наземного и авиационного потребителя, радионавигационное поле (глобальную рабочую зону).
В современной СРНС ГЛОНАСС большое внимание уделяется взаимной синхронизации НС по орбитальным координатам и излучаемым сигналам, что обусловило применение к ним термина «сетевые СРНС».
1.3 Подсистема контроля и управления
Наземная подсистема контроля и управления выполняет следующие основные задачи:
· эфемеридное и частотно-временное обеспечение НС;
· мониторинг радионавигационного поля;
· радиотелеметрический мониторинг НС;
· командное и программное радиоуправление функционированием НС.
Под эфемеридным обеспечением понимают определение и прогноз параметров движения всех НС с помощью наземных средств и передачу этой информации («закладка») на НС с целью ее последующей передачи в навигационном сообщении потребителям.
Частотно-временное обеспечение означает определение и прогноз отклонений бортовых шкал времени НС от системной шкалы времени и «закладка» на борт НС частотно-временных поправок (ЧВП) с целью последующей их передачи в навигационном сообщении потребителям.
Излучаемые с НС непрерывные радиосигналы образуют в околоземном пространстве радионавигационное поле. Мониторинг радионавигационного поля в ПКУ осуществляется с целью обеспечения потребителей навигационными радиосигналами гарантированного качества, реализующими требуемую точность НВО. При выявлении сигналов НС, не удовлетворяющих заданным требованиям, принимаются меры по выявлению и устранению возникших дефектов или исключению этих сигналов из процедур НВО.
При штатной комплектации ПКУ состоит из координационно-вычислительного центра (КВЦ), станций траекторных измерений и управления (СТИ), системного (наземного) эталона времени и частоты.
Периодически при полете НС в зоне видимости СТИ происходит наблюдение за спутником, что позволяет с помощью КВЦ определять и прогнозировать эфемеридную и другую необходимую информацию. Затем эти данные закладывают в память бортовой ЭВМ и передают потребителям в навигационном сообщении.
Синхронизация различных процессов в СРНС обеспечивается с помощью высокостабильного (атомного) системного эталона времени и частоты, который используется, в частности, в процессе юстировки бортовых эталонов времени и частоты навигационных спутников СРНС.
1.4 Навигационная аппаратура потребителей
Навигационная аппаратура потребителей предназначена для приема и обработки радиосигналов НС с целью определения необходимой потребителям информации (пространственно-временных координат, направления и скорости, пространственной ориентации и т.п.). В состав НАП входят антенна с равномерной диаграммой направленности в верхнюю полусферу; высокочастотный приемник, осуществляющий фильтрацию и разделение сигналов, и вычислитель, решающий задачу НВО. Обычно используют двухэтапное решение задачи НВО. На первом этапе формируют оценки параметров радиосигнала -- задержки и доплеровского смешения частоты, и извлекают из сигнала навигационное сообщение, содержащее, в том числе, информацию о параметрах движения НС. На втором этапе рассчитывают координаты потребителя и составляющие его вектора скорости.
В зависимости от типа НАП (носимая человеком, авиационная, морская, автомобильная, геодезическая и т.д.) в ней реализуются дополнительные сервисные функции, например, привязка к карте местности, движение по заданному маршруту, определение положения потребителя относительно заданной точки и др.
Области использования НАП СРНС неуклонно расширяются и в настоящее время охватывают авиацию, мореплавание, железнодорожный и автомобильный транспорт, геодезию и картографию, геодинамику и сейсмологию, военное дело, космонавтику, сельское хозяйство, системы связи и телекоммуникаций и т.д.
1.5 Особенности формирования эфемеридной информации в среднеорбитальных СРНС
Способ функционирования среднеорбитальных СРНС ГЛОНАСС позволяет отнести их к радиомаячным навигационным средствам, где роль маяков выполняют НС. Однако они отличаются от традиционных радиомаячных систем ближней и дальней навигации (РСБН, РСДН) тем, что координаты маяков (НС) постоянно меняются, причем с достаточно большой скоростью. Непрерывное высокоточное определение координат НС представляет собой сложную задачу.
Координаты НС могут быть определены в общем случае либо в ПКУ, либо непосредственно на спутнике (самоопределяющиеся НС). При разработке СРНС ГЛОНАСС предпочтение отдано первому подходу. Это связано с тем, что существуют хорошо апробированные на практике методы и средства решения этой проблемы в наземных условиях. В современных СРНС управление НС осуществляется с ограниченных территорий и, следовательно, не обеспечивается постоянное взаимодействие сети НС с ПКУ. В связи с этим выделяют два этапа решения данной задачи. На первом этапе в ПКУ измеряют координаты спутников в процессе их пролета в зоне видимости и вычисляют параметры их орбит. Эти данные прогнозируются на фиксированные (опорные) моменты времени, например на середину каждого получасового интервала предстоящих суток, до выработки следующего прогноза. Спрогнозированные координаты НС и их производные (эфемериды) передаются на НС, а затем в виде навигационного (служебного) сообщения -- потребителям. На втором этапе в аппаратуре потребителя по этим данным осуществляется последующее прогнозирование координат НС, т.е. вычисляются текущие координаты НС в интервалах между опорными точками траектории. Процедуры первичного и вторичного прогнозирования координат проводят при известных закономерностях движения НС.
В отличие от самоопределяющихся НС, рассмотренный вариант функционирования СРНС обеспечивает упрощение аппаратуры спутников за счет усложнения структуры и аппаратуры ПКУ.
1.6 Требования различных потребителей к спутниковым радионавигационным системам
В п. 1.1 приведены основные требования к СРНС ГЛОНАСС, сформулированные на этапе разработки системы. После введения системы в эксплуатацию и при непрерывном расширении сфер ее применения в интересах различных потребителей возникла необходимость введения ряда новых требований и уточнения отдельных требований.
Следовательно, необходимо ввести дополнительные характеристики СРСНС:
· доступность (готовность), мерой которой является вероятность работоспособности радионавигационных систем перед выполнением той или иной задачи и в процессе ее выполнения;
· целостность, мерой которой является вероятность выявления отказа в течение времени, равного заданному или меньшего;
· непрерывность обслуживания, мерой которой служит вероятность работоспособности системы в течение наиболее ответственных отрезков времени движения (выполнения задачи).
Требования к навигационному обеспечению различных гражданских объектов, реализуемому, в частности, с помощью СРНС, впервые в РФ сформулированы, обобщены и приведены в Российском радионавигационном плане, подготовленном с участием специалистов заинтересованных ведомств и служб. Они учитывают также положения документов таких международных организаций, как ИКАО (Международная организация гражданской авиации), ИМО (Международная морская организация), а также ряда национальных радионавигационных планов других стран, например, США.
1.7 Структура и основные характеристики спутниковой системы ГЛОНАСС
Отечественная сетевая среднеорбитальная СРНС ГЛОНАСС (ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система) предназначена для непрерывного и высокоточного определения времени, пространственного (трехмерного) местоположения, а также вектора скорости движения космических, авиационных, морских и наземных потребителей в любой точке Земли или околоземного пространства.
Навигационные определения в аппаратуре потребителей системы ГЛОНАСС осуществляются на основе беззапросных измерений псевдо дальностей и радиальных псевдо скоростей до четырех или более спутников ГЛОНАСС (или трех спутников при использовании дополнительной информации) с учетом информации, содержащейся в навигационных сообщениях, передаваемых в радиосигналах этих спутников. Для решения навигационной задачи из навигационного сообщения извлекаются данные о параметрах движения навигационных спутников на соответствующие моменты времени. В результате обработки этих данных в НАП обычно определяются три (две) координаты потребителя, величина и направление вектора его земной (путевой) скорости, текущее время (местное или в шкале Госэталона Координированного Всемирного Времени UTC(SU), или по другому, ИТС (ГЭВЧ) (ГЭВЧ -- Государственный эталон времени и частоты).
Разработчиком системы ГЛОНАСС в целом, в том числе НС и программного обеспечения управления НС, является Научно-производственное объединение прикладной механики. Разработчиком бортовой аппаратуры НС ГЛОНАСС, подсистемы контроля и управления, а также отдельных образцов НАП является Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения. Он же -- обладатель патента на СРНС ГЛОНАСС. Генеральным заказчиком системы ГЛОНАСС являлись Военно-космические силы (ВКС) Министерства обороны (МО) РФ, которые длительное время осуществляли управление системой ГЛОНАСС и информирование потребителей о ее состоянии (через Координационный научно-информационный центр (КНИЦ ВКС МО РФ)). В настоящее время управление системой ГЛОНАСС осуществляется Космическими войсками РФ.
Основным документом, содержащим описание структуры и наиболее общих характеристик навигационных сигналов и сообщений системы, служит интерфейсный контрольный документ ГЛОНАСС. Основные характеристики СРНС ГЛОНАСС (а также аналогичной американской системы GPS) приведены в табл.1.1.
Несущие частоты навигационных радиосигналов МГц:
Период повторения дальномерного кода (или его сегмента)
Тактовая частота дальномерного кода, МГц
Скорость передачи цифровой информации (соответственно СИ- и D- код), бит/с
Геоцентрические координаты и их производные
Модифицированные Кеплеровы элементы
Точность определения координат потребителя существенно зависит от условий распространения сигнала в атмосфере, маневренности потребителя, алгоритмов обработки сигналов в НАП и ряда других факторов. Потенциальные характеристики точности сведены в табл. 1.2.
Сферическая ошибка по координатам, м
Ошибка по координатам в горизонтальной плоскости, м
Ошибка по координатам в вертикальной плоскости, м
Сферическая ошибка по скорости, м/с
В перспективе на базе СРНС ГЛОНАСС предполагается создание Единой глобальной системы координатно-временного обеспечения (ЕС КВО). Кроме СРНС эта система будет включать: Государственную систему Единого времени с эталонной базой страны; Государственную систему и службу определения параметров вращения Земли; систему наземной и заатмосферной оптической астрометрии; космическую геодезическую систему и т. д. Считается, что возможности существенного повышения точности навигационных определений связаны с созданием глобальной системы отсчета, использующей самоопределяющиеся навигационно-геодезические спутники без привлечения измерений с поверхности Земли.
Система ГЛОНАСС с полностью развернутой группировкой НС характеризуется вероятностью обеспечения навигационных определений не хуже 0,947 в непрерывном навигационном поле (в Российском радионавигационном плане 1994 г. приведены несколько отличающиеся данные; точностные характеристики определения плановых координат, высоты и времени (1 ) равны соответственно 30 м, 30 м и 1 мкс, а доступность системы -- 0,98). Значение HDOP в этом случае для 93% потребителей будет менее двух.
Точностные характеристики определения плановых координат, высоты и времени (1 ) у ГЛОНАСС составят соответственно 10 м, 10 м и десятки наносекунд.
1.8 Система координат, используемая в СРНС ГЛОНАСС
Эфемеридная информация, передаваемая потребителям ГЛОНАСС в составе служебной информации конкретного НС, содержит координаты фазового центра передающей антенны данного НС в геоцентрической системе координат ПЗ-90. Эта система координат, как и принятая в СРНС GPS система координат WGS-84, является декартовой системой координат, связанной с Землей, т.е. ее центр «О» находится в центре масс Земли, ось OZ направлена к Северному полюсу, плоскость XOY лежит в плоскости экватора, а ось ОХ лежит в плоскости Гринвичского меридиана. До 1993 г. в СРНС ГЛОНАСС использовалась система координат СГС-85.
Несмотря на схожесть систем координат ПЗ-90 (OXYZ) и WGS-84 (AUVW), они различаются в некоторых важных параметрах. Принято сводить эти различия к некоторому повороту системы относительно оси Z или Y и смещению начала координат (рис. 1.2).
Рис. 1.2 Системы координат ПЗ-90 и WGS-84
Смещение координат точки на земной поверхности в двух указанных системах координат оценивается по результатам измерений как не превышающее 15 м (в среднем 5 м). В 2008 году в системе ГЛОНАСС была введена модернизированная версия системы координат: ПЗ-90.02 (Распоряжение Правительства РФ от 20.06.07 №797/Р). При модернизации общеземной системы координат ПЗ-90 были максимально использованы данные об установлении общеземных систем координат, полученные отечественными и международными научными организациями из многолетних наблюдений искусственных спутников Земли и космических объектов. На основании этих данных в модернизированной системе координат ПЗ-90.02 изменены долготная ориентировка и линейный масштаб. Они приближены к значениям, принятым в системе координат Международной земной сети (ITRF).
1.9 Принцип построение аппаратуры потребителей
Отдельно чуть подробнее хотелось бы рассмотреть основные принципы построения аппаратуры потребителей.
Навигационная аппаратура потребителей СРНС предназначена для определения пространственных координат и составляющих вектора скорости потребителя, текущего времени и других навигационных параметров в результате приема и обработки радиосигналов, излучаемых навигационными спутниками.
Современная НАП является аналого-цифровой системой, сочетающей аналоговую и цифровую обработку сигналов. Обобщенная схема НАП приведена на рис. 1.3 и включает антенну, радиочастотный блок (РЧБ), синтезатор частот (СЧ) аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифровой вычислитель (ЦВ).
Рис. 1.3 Обобщенная схема аппаратуры потребителя
Антенна выполняет функцию преобразования электромагнитных волн в электрический сигнал и может состоять из одного или нескольких антенных элементов с необходимыми блоками электронного управления.
Радиочастотный блок (радиоприемник) предназначен для усиления принятых сигналов, частотной селекции (фильтрации) полезных сигналов из смеси с шумами и помехами, понижение несущей частоты принятых сигналов до заданного значения, которое принято называть промежуточной частотой. Синтезатор частот формирует набор гармонических колебаний, необходимых для работы РЧБ, шкалу времени АП и тактовые сигналы, синхронизирующие работу АЦП и ЦВ.
Аналого-цифровой преобразователь трансформирует аналоговый сигнал, поступающий с выхода РЧБ, в цифровой сигнал, предназначенный для последующей обработки в цифровом вычислителе.
Цифровой вычислитель решает задачу извлечения навигационной и другой информации из принятых и преобразованных в цифровую форму радиосигналов.
Глава 2 . Баллистическая ракета и ее система стабилизации
2.1 Особенности баллистических ракет как динамических систем
Баллистические ракеты вместе с системами управления образуют замкнутые динамические системы, процессы в которых описываются сложной системой дифференциальных уравнений.
Традиционным для ракет является разделение их движения на следующие составляющие: 1) движение центра масс; 2) движение вокруг центра масс; 3) упругие колебания корпуса.
При разработке и исследовании метода управления в первом приближении рассматривается движение центра масс как абсолютно твердого тела.
Движение центра масс ракет БР является неустановившимся, причем как параметры ракеты, так и ее движение существенно изменяются в течение полета и зависят от секундного расхода топлива твердотопливной двигательной установкой и перемещения ракеты с переменной скоростью в атмосфере, плотность которой с высотой резко падает. От переменного расхода топлива зависят такие характеристики ракеты, как ее масса, моменты инерции, положение центра тяжести. Специфический характер изменения величины скоростного напора зависит от таких параметров траектории, как высота и скорость ракеты.
В зависимости от скорости (числа М), высоты и углов атаки изменяются аэродинамические характеристики ракеты, такие, как коэффициенты аэродинамической силы (Сф, Сn), положение центра давления (Cd). Для режима пониженной тяги ДУ и при обнулении ее возникает резкое изменение не только величины тяги, но и осевой перегрузки (nх).
Скачкообразные изменения параметров ракеты и движения оказывают существенное влияние на динамические свойства ракеты как объекта управления, например, эффективность органов управления, реакцию ракеты на отклонение органов управления и т.д.
Система дифференциальных уравнений, достаточно полно описывающая полет управляемой БР, имеет высокий порядок и является сугубо нелинейной стохастической системой уравнений.
Движение ракеты как абсолютно твердого тела характеризуется в общем случае шестью степенями свободы и описывается соответственно системой дифференциальных уравнений 12-го порядка. Если учитывать упругие колебания ракеты, то число степеней свободы значительно увеличивается.
Нелинейность системы дифференциальных уравнений обусловлена наличием таких зависимостей, как аэродинамические силы и моменты от параметров движения, ограничений на отклонения органов управления, характеристик элементов системы уравнений (СУ).
Стохастический характер системы дифференциальных уравнений обусловлен воздействием на ракету в полете многочисленных случайных возмущений. Действующая в полете совокупность возмущений обусловлена целым рядом причин: технологическими погрешностями изготовления ракеты, двигательной установки, рулевых органов, определяющимися отклонениями массы, геометрических характеристик; отклонением аэродинамических показателей ракеты и головных частей от номинальных; отклонением энергетических характеристик топлива двигательной установки от номинальных; отклонением параметров атмосферы от стандартной и ветром.
В зависимости от формализованной модели ракеты изменяется состав возмущений, на который существенно влияют такие признаки, как количество ступеней, схема действия, вид траектории и её основные параметры.
Обычно возмущения задаются в составе исходных данных по ракете подчиненными нормальному закону распределения с нулевыми математическими ожиданиями и известными центрированными характеристиками (дисперсией, среднеквадратическим отклонением).
Поэтому решение любой задачи исследования динамики начинается с формирования рациональной математической модели полета: ее составления и дальнейшего упрощения до требуемого уровня.
2.2 Траектории баллистических ракет
Одной из основных задач внешней баллистики является расчет траектории движения летательного аппарата (ЛА) по заранее известным исходным данным. Для решения этой задачи необходимо:
· определить силы и моменты, действующие на ЛA в полете;
· составить математическую модель движения ЛА с учетом действующих сил и моментов;
· провести расчеты и обработать результаты расчетов.
В результате моделирования получаем все характеристики движения ЛА: скорость, углы, определяющие ориентацию вектора скорости и ЛА в пространстве, время полета, координаты центра масс, по которым может быть построена траектория.
Вид модели, состав исходных данных по ЛА зависит, прежде всего, от поставленной цели моделирования, а также от назначения, конструкции ЛА, способов управления и стабилизации.
Расчет траекторий представляет собой итерационный процесс, который проводится на двух стадиях проектирования ракетного комплекса:
· подготовки баллистического обеспечения полета.
На первой стадии осуществляется определение основных проектных характеристик ракеты по заданным тактико-техническим требованиям, отыскание оптимальных режимов движения и траекторий полета, обеспечивающих заданный диапазон дальностей.
На второй стадии при подготовке баллистического обеспечения полета проводятся исследования вопросов стабилизации ЛА; определение условий управляемости; разработка алгоритмов управления движением центра ма
Синтез системы стабилизации объекта, содержащего спутниковую навигационную аппаратуру дипломная работа. Программирование, компьютеры и кибернетика.
Дипломная работа по теме Сущность инновационного менеджмента. Влияние нововведений на изменение организационной структуры
1 История Развития Психологии Как Науки Реферат
Реферат по теме Международные организации. Россия в составе крупных международных организаций
Дипломная работа: Совершенствование управления финансовыми рисками в ЗАО "Александр"
Контрольная Работа На Тему Финансовая И Денежно-Кредитная Система России В Xix Веке, Денежная Реформа С.Ю. Витте
Реферат: "Хождение" на Ферраро-Флорентийский собор
Требования К Реферату Финансовый Университет
Реферат по теме Тваринний світ та його охорона
Доклад: Антропологическая теория (Ч.Ломброзо)
Реферат: Логіка Середньовіччя
Отчет По Практике Газпромбанк
Гдз По Математике Контрольная Работа 5
Дипломная работа по теме Управление прибылью в коммерческом банке (на примере ОАО 'Бинбанк')
Реферат по теме Современная концепция гена
Эссе По Теме Безопасный Труд
Вак Рф Требования К Кандидатской Диссертации
Реферат: Організація метеорологічної підготовки в артилерійському дивізіон
Курсовая работа по теме Становление Литовского государства с начала правления князя Витовта и до конца XIV века
Сочинение: Поэзия о поэзии: Золотой и Серебряный века русской культуры
Эссе Самых Хороших И Самых
Реализация концепции контейнеров и итераторов на примере однонаправленного связанного списка - Программирование, компьютеры и кибернетика курсовая работа
Пошив кукольной одежды - Педагогика контрольная работа
Противоаллергические и антигистаминные препараты - Медицина презентация