Научно-методическое обеспечение синтеза регуляторов системы управления антенной слежения за низкоорбитальным космическим аппаратом в условиях неопределённости внешних воздействий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат наук Сергеева, Надежда Александровна

• Сергеева, Надежда Александровна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Сергеева, Надежда Александровна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ТОЧНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ АНТЕННЫ ПРИ АВТОМАТИЧЕСКОМ СЛЕЖЕНИИ ЗА КОСМИЧЕСКИМ АППАРАТОМ

1.1 Математические модели движения КА в прямоугольной и сферической системах координат

1.2 Анализ точности управления антенной в классе замкнутых автоматических систем

1.2.1 Анализ точности управления антенной в классе замкнутых автоматических систем в режиме целеуказания

1.2.2 Анализ точности управления антенной в классе замкнутых автоматических систем в режиме автосопровождения

1.3 Анализ точности управления антенной в классе комбинированных автоматических систем

1.3.1 Анализ точности управления антенной в классе комбинированных

автоматических систем в режиме целеуказаний

1.3.2 Анализ точности управления антенной в классе комбинированных автоматических систем в режиме автосопровождения

1.4 Обоснование метода синтеза регуляторов системы автоматического управления антенной с учётом косвенного измерения внешних воздействий

1.5 Постановка задачи разработки методик и алгоритмов синтеза регуляторов

для следящих систем за КА из условия инвариантности ошибок

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 1

2 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ СИНТЕЗА РЕГУЛЯТОРОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ УГЛОВЫМ ПОЛОЖЕНИЕМ АНТЕННЫ В РЕЖИМЕ ПРОГРАММНОГО СЛЕЖЕНИЯ (ЦЕЛЕУКАЗАНИЯ) ЗА НИЗКООРБИТАЛЬНЫМ КОСМИЧЕСКИМ АППАРАТОМ С ДОСТИЖЕНИЕМ ЗАДАННОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ ТОЧНОСТИ В УСЛОВИЯХ АМПЛИТУДНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА АНТЕННУ В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ

2.1 Математические модели электропривода управления антенной и внешних возмущающих воздействий на неё

2.2 Методика синтеза регуляторов системы управления угловым положением антенны в режиме программного слежения (целеуказания) за космическим аппаратом с достижением заданной динамической точности в условиях

амплитудных изменений внешних воздействий на антенну в широком диапазоне

2.2.1 Выбор структурной схемы двухконтурной следящей системы со

связью по возмущению и обоснование выбора регулятора замкнутой части системы автоматического управления в режиме целеуказания

2.2.2 Анализ качества системы в режиме целеуказания при постоянном задающем воздействии

2.2.3 Синтез регулятора второго контура в режиме целеуказания при линейном задающем воздействии на следящую систему

2.2.4 Синтез регулятора второго контура при в режиме целеуказания при

квадратичном задающем воздействии

2.3 Синтез корректирующего устройства связи по внешнему гармоническому

воздействию

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 2

3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ СИНТЕЗА РЕГУЛЯТОРОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ УГЛОВЫМ ПОЛОЖЕНИЕМ АНТЕННЫ В РЕЖИМЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО СЛЕЖЕНИЯ ЗА НИЗКООРБИТАЛЬНЫМ КОСМИЧЕСКИМ АППАРАТОМ С ДОСТИЖЕНИЕМ ВЫСОКОЙ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТОЧНОСТИ В УСЛОВИЯХ НАЛИЧИЯ СЛУЧАЙНЫХ ШУМОВ ИЗМЕРЕНИЯ И МЕНЯЮЩЕЙСЯ ДИНАМИКИ ДВИЖЕНИЯ КА

3.1 Математические модели пеленгационного устройства и полезного задающего воздействия

3.2 Методика синтеза регуляторов системы управления угловым положением антенны в режиме автоматического слежения за космическим аппаратом с достижением высокой статистической точности в условиях наличия случайных шумов измерения и меняющейся динамики движения КА

3.2.1 Выбор структурной схемы стохастической двухконтурной системы

управления антенной и обоснование выбора параметров регулятора замкнутой части системы автоматического управления в режиме автосопровождения объекта слежения

3.2.2 Синтез регулятора второго контура в режиме автосопровождения при использовании оптимально фильтра Р. Калмана второго порядка в условиях ошибок измерения

3.2.3 Анализ качества системы слежения в режиме автосопровождения при линейном задающем воздействии и случайных ошибках измерения

3.2.4 Синтез регулятора второго контура в режиме автосопровождения при использовании оптимального фильтра Р. Калмана третьего порядка и случайных ошибках измерения

3.2.5 Анализ качества системы в режиме автосопровождения при квадратичном

задающем воздействии и случайных ошибках измерения

3.3 Исследование системы автоматического управления угловым положением антенны в режиме автосопровождения при изменении динамики движения объекта

слежения и случайных внешних воздействиях

3.3.1 Исследование системы автоматического управления угловым положением

антенны в режиме автосопровождения при линейном законе движения объекта

слежения

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 3

4 АНАЛИЗ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ УГЛОВЫМ ПОЛОЖЕНИЕМ АНТЕННЫ В РЕЖИМЕ ПРОГРАММНОГО СЛЕЖЕНИЯ (ЦЕЛЕУКАЗАНИЯ) ЗА КОСМИЧЕСКИМ АППАРАТОМ И АВТОМАТИЧЕСКОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ

4.1 Анализ повышения точности системы автоматического управления антенной слежения за КА в режиме целеуказания

4.2 Анализ повышения точности системы автоматического управления антенной слежения за КА в режиме сопровождения при изменяющейся

динамики объекта слежения

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Научно-методическое обеспечение синтеза регуляторов системы управления антенной слежения за низкоорбитальным космическим аппаратом в условиях неопределённости внешних воздействий»

ВВЕДЕНИЕ

В последнее время всё более широкое распространение получают глобальные источники информации - источники, которые могут получать и передавать потребителям информацию по всем районам Земли. Такими источниками информации являются спутниковые системы мониторинга, оснащённые космическими аппаратами (КА) - наблюдателями, которые способны осматривать земную поверхность аппаратурой осмотра (АО) различного типа и передавать полученную информации на наземные комплексы приёма и передачи данных [59]. Одним из основных направлений развития спутниковой связи с начала 90-х годов стали системы связи на базе низкоорбитальных КА.

В космических системах дистанционного зондирования земной поверхности (ДЗЗ) для точного определения географического положения, наблюдаемых объектов, выведения космического аппарата в определённую точку пространства с заданной точностью, долгосрочного прогнозирования параметров орбиты необходима высокая точность измерения параметров движения КА, зависящая от точности наведения антенны. В дальнейшем, антенна с электроприводом рассматривается как объект управления (ОУ) [30, 45,51].

Особенностью управления угловым положением антенны наземной станции слежения является наличие двух режимов работы: режим целеуказания (ЦУ); режим автоматического слежения (АС). В режиме ЦУ в качестве задающего воздействия используются угловые координаты КА, рассчитанные по известной орбите его движения. В режиме АС управление разворотом антенны осуществляется по измеренной разности между линией визирования на КА и текущим угловым положением антенны.

Между указанными режимами существует принципиальное отличие. В первом режиме задающее воздействие является детерминированным, а во втором режиме задающее воздействие является случайным с наложенными на него случайными ошибками измерения. Поэтому при синтезе регуляторов

управления угловым положением антенны слежения за КА во втором режиме работы необходимо использовать статистические (а недетерминированные) методы управления.

В свою очередь КА осуществляет взаимодействие с наземным измерительным комплексом (НИК), обработки и распространения информации. Управляющие воздействия передаются НИК на космический аппарат в виде радиосигналов, которые на борту корабля преобразуются в необходимую форму. С борта КА информация о зондировании Земли и сигналы радиоответчика поступают через антенну на НИК.

В существующих следящих системах одним из основных факторов, влияющих на точность измерения угловых координат КА, являются ошибки датчиков - измерителей углов, расположенных на валу двигателей антенны [37, 38].

В системах автосопровождения по направлению (ACH) удаётся реализовать всего один вид управления - управление по ошибке. Однако для создания высокоточных и эффективных управлений одного вида управления (по ошибке) недостаточно ввиду того, что имеет место противоречие между условиями точности и устойчивости.

Работа следящей системы происходит в условиях помех и шумов. В результате их влияния полезный сигнал оказывается искажённым, что приводит к ошибкам при обработке и извлечении из него информации. В современных следящих системах случайные ошибки в основном определяются шумами приёмного устройства и колебаниями системы. На практике угломерные ошибки являются значительными, и поэтому возникает необходимость их уменьшения или компенсации.

В условиях возрастающей необходимости создания всё более конкурентоспособного оборудования остро встаёт проблема разработки как стационарных, так и подвижных наземных следящих систем, в которых ОУ являются механические антенны, которые часто не имеют радиопрозрачного

укрытия. Здесь на качество наведения влияют случайные воздействия, обусловленные порывами ветра и погодными условиями [26, 70, 71, 92].

Часто на практике для антенн, установленных на морских кораблях, предназначенных для радиосвязи с другими объектами, проблема уменьшения ошибок наведения из-за влияния внешних возмущений, является весьма актуальной. В данном случае внешние возмущения обусловлены «качкой» корабля и описываются гармоническими функциями [24, 25].

В системах управления процессом слежения возникает задача повышения динамической точности в установившемся режиме при изменении динамики КА (траектории движения КА). Эффективным методом устранения и уменьшения установившихся динамических ошибок при изменении динамики КА является повышение порядка астатизма системы, как это и производится в существующих системах слежения. В отличие от традиционного способа повышения порядка астатизма, за счёт включения в замкнутую часть системы управления слежения за КА интегрирующих звеньев, уменьшающих запас устойчивости системы, повышение порядка астатизма может быть достигнуто с помощью связи по задающему воздействию при условии, что последнее измеряется непосредственно. На практике внешние (задающие) воздействия зачастую непосредственно измерить нельзя. Поэтому появляется задача косвенного измерения данных воздействий и перестройки структуры и параметров системы управления, т.е. возникает необходимость адаптации к изменению внешних неизмеряемых воздействий [27, 28, 54]. Что в свою очередь приводит к усложнению структуры алгоритмов управления.

В автоматических системах управления процессом слежения в основном используются замкнутые одноконтурные системы с принципом управления по ошибке. Здесь качество слежения (и связанное с ним качество измерения координат) связано с условиями устойчивости одноконтурной системы. Разрешить данное противоречие возможно на основе теории двухконтурных систем, эквивалентных комбинированным, где отсутствует противоречие между точностью и устойчивостью [31, 67, 105].

Серьезным препятствием на пути использования комбинированного управления считается, что в ряде случаев, невозможно непосредственно измерять полезные или возмущающие воздействия. Примером могут служить те же РТК. Здесь носителем полезной информации об угловых координатах КА является сигнал бортового передатчика, установленного на нем. При этом сама угловая координата не может быть непосредственно измерена, а источником ее получения является сигнал с выхода пеленгационного устройства, на основе обработки которого происходит измерение угловой координаты.

Разработанные профессором Улановым Г.М. и его учениками методы косвенного измерения возмущений действующих на систему автоматического управления (САУ), носят преимущественно детерминированный характер и требуют измерения управляемой величины [108]. Из вышеизложенного следует, что задачи косвенного оценивания внешних воздействий, являются весьма актуальными.

Профессором Зайцевым Г.Ф. (г. Киев) и профессором Менским Б.М. (г. Москва), были разработаны системы с дифференциальной связью, включающие в себя два дополнительных измерительных контура [28, 29, 48]. Что позволило производить измерение внешнего воздействия, и не нарушало устойчивости основного замкнутого контура, тем самым, сохраняя основное преимущество комбинированных систем перед некомбинированными - отсутствие противоречия между точностью и устойчивостью.

Ввиду этого, системы с дифференциальной связью стали называть системами, эквивалентными комбинированным, т.е. эквивалентными (в смысле устойчивости) комбинированным системам.

Однако отсутствие процедур оценивания в вышеупомянутых системах, а также необходимость измерения управляемой величины вызывало определенные трудности их реализации при наличии шумовых помех и приводило к дополнительным аппаратурным затратам и дополнительным ошибкам измерения.

Продолжением школы комбинированного управления с введением в замкнутый контур процедуры оценивания внешних воздействий явились работы, в которых рассмотрены дискретные системы оценивания с управлением процесса наблюдения в условиях ограничений в канале наблюдения [65, 64].

Анализ приведенных источников показывает, что при наличии ошибок измерений (в следящих системах - это ошибки измерения рассогласования между линией визирования КА и линией равносигнального направления) процедура оценивания координат внутри следящего измерителя является обязательной.

Следует заметить, что помимо введения процедуры оценивания в замкнутом контуре следящего измерителя возникает также задача повышения астатизма, что связано с изменением динамики движения КА. Например, при переходе КА с одной орбиты на другую возникают дополнительные ускорения, приводящие к возрастанию динамической ошибки слежения [37, 38, 75].

Известно, что для исключения ошибки по ускорению, необходимо в следящий измеритель, помимо уже имеющихся двух интеграторов, включить третий интегратор. Однако это приводит к нарушению устойчивости замкнутого контура. Из вышеизложенного следует противоречие между условиями, инвариантности (точности) и устойчивости в автоматических системах слежения за КА в условиях, как внешних воздействий, так и изменения динамики объекта слежения.

Наиболее эффективным средством для разрешения вышеуказанного противоречия является теория двухконтурных систем, эквивалентных комбинированным системам, где отсутствует противоречие между условиями точности и устойчивости [67].

В рамках этой теории разработаны два метода:

метод отделения процедуры оценивания от процедуры управления, позволяющий вынести оптимальный фильтр оценивания во второй контур, что позволяет не нарушать устойчивость первого контура;

метод повышения порядка астатизма всей следящей системы, что также не приводит к нарушению устойчивости первого контура.

Указанные выше методы были разработаны для дискретного времени и позволяли повышать точность слежения систем автоматического управления при изменяющихся задающих воздействиях и случайных ошибках измерений.

Однако на практике существующие системы слежения за КА работают в непрерывном времени, что требует разработки дополнительного научно-методического аппарата обеспечения точности управления электроприводом антенны при автоматическом слежении за КА. Кроме того, слежение за низкоорбитальным КА, (для решаемой научной задачи это, примерно, 1 ООО км) связано с более быстрыми изменениями угловых координат по сравнению с высокоорбитальными КА (высокоэллиптические, геостационарные).

Приведенные выше методы позволяют разрешить сформулированные противоречия и решить ряд практических важных научных задач. Одной такой научной задачей является задача разработки методик и алгоритмов управления электроприводом антенны при слежении за космическим аппаратом в классе комбинированных автоматических систем.

Таким образом, научной задачей диссертационной работы является разработка методик и алгоритмов управления угловым положением антенны при слежении за низкоорбитальным космическим аппаратом в классе двухконтурных систем, эквивалентных комбинированным автоматическим системам.

Цель исследования. Повышение точности управления антенной по угловым координатам в режимах целеуказания и автоматического сопровождения низкоорбитального космического аппарата в условиях наличия внешних возмущений и случайных ошибок измерений.

Объект исследования. Автоматические системы управления антеннами наземных станций слежения по угловым координатам.

Предмет исследования. Методики синтеза регуляторов систем повышенной динамической и статистической точности слежения за низкоорбитальными КА. Научные результаты, выносимые на защиту:

методика синтеза регуляторов системы управления угловым положением антенны в режиме программного слежения (целеуказания) за низкоорбитальным космическим аппаратом с достижением заданной динамической точности в условиях амплитудных изменений внешних воздействий на антенну в широком диапазоне;

- методика синтеза регуляторов системы управления угловым положением антенны в режиме автоматического слежения за низкоорбитальным космическим аппаратом с достижением высокой статистической точности в условиях наличия случайных шумов измерения и меняющейся динамики движения КА

Научная новизна:

разработана методика синтеза регуляторов системы управления угловым положением антенны в режиме программного слежения за низкоорбитальным космическим аппаратом, отличающаяся от методики синтеза аналоговых регуляторов одноконтурных систем программного слежения за космическим аппаратом тем, что повышение порядка астатизма (как следствие динамической точности) и компенсация внешних возмущений достигается не в первом, а во втором контуре, что не приводит к нарушению устойчивости системы слежения за космическим аппаратом;

- разработана методика синтеза регуляторов системы управления угловым положением антенны в режиме автоматического слежения за низкоорбитальным космическим аппаратом, отличающаяся от методики синтеза аналоговых регуляторов одноконтурных систем автоматического слежения за космическим аппаратом тем, что в условиях наличия случайных ошибок измерений повышение порядка астатизма и фильтрация случайных ошибок измерения достигаются во втором контуре управления, что не

приводит к нарушению устойчивости системы слежения за космическим аппаратом.

Теоретическая ценность работы заключается в решении задачи синтеза регуляторов для следящих систем за низкоорбитальным космическим аппаратом из условия инвариантности ошибок при наличии внешних воздействий.

Практическая ценность полученных результатов заключается в следующем:

использование двухконтурной непрерывной системы слежения за КА, с его изменяющейся динамикой движения, приводит к повышению динамической точности слежения за КА в условиях гармонических возмущающих воздействий в 13-36 раз по сравнению с существующими одноконтурными системами в диапазоне частот со=0,5...0,7 рад/с;

использование двухконтурной системы слежения за КА, в условиях наличия ошибок измерений в сигнале ошибки системы слежения, приводит к повышению точности оценивания в 4-5 раз по сравнению с существующими одноконтурными системами.

Достоверность полученных результатов подтверждается:

совпадением теоретических результатов, полученных при разработке научно-методического аппарата синтеза регуляторов для автоматических следящих систем за космическим аппаратом, с данными цифрового моделирования, проведенного в середе МаЙаЬ;

- корректностью процедур вывода алгоритмов управления и построения алгоритма оценивания координатной информации.

Реализация и внедрение результатов работы.

Результаты исследований внедрены в следующих организациях:

- МОУ «ИИФ» в НИР «2010-1.2.1-400-027-085» «Комплексные исследования и разработка интеллектуальных навигационных систем на основе интеграции инерциально-спутниковых и геоинформационных технологий», государственный контракт № 16.740.11.0391 от 26 ноября 2010г. при

обосновании методики оценки точности интегрированных навигационных систем и комплексов и методики испытаний инерциального навигационного комплекса;

в учебном процессе филиала ВА РВСН имени Петра Великого (г. Серпухов, московская область) в виде «Методики анализа качества функционирования замкнутого электропривода управления антенной» (Теория автоматического управления. Практикум, МО РФ, 2013 г.);

- ОАО «Корпорация «Комета» (г. Москва) при проведении ОКР «Герб» при разработке космических систем мониторинга земной поверхности.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

XXX Всероссийская научно-техническая конференция «Проблемы эффективности и безопасности функционирования сложных технических систем», 2011 г., г. Серпухов, московская область;

межрегиональная научно-практической конференция «Молодежь и инноватика», 2012 г;

XXXI Всероссийская научно-техническая конференция «Проблемы

эффективности и безопасности функционирования сложных технических систем», 2012 г., г. Серпухов, московская область;

на научно-технических семинарах МОУ «ИИФ», 2012-2013 гг.

Публикации. Основные теоретические и практические результаты изложены в 11 статьях (6 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ), в 2 отчетах о проведенных исследованиях по НИР: МОУ «ИИФ» в НИР «2010-1.2.1-400-027085» «Комплексные исследования и разработка интеллектуальных навигационных систем на основе интеграции инерциально-спутниковых и геоинформационных технологий», а также НИР по договору о научно-техническом сотрудничестве между ОАО «Корпорация «Комета» (г. Москва) и МОУ ИИФ г. Серпухов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы, включающего 108 наименований, и приложения.

Работа изложена на 130 страницах машинописного текста, включает 56 рисунков и 25 таблиц.

Краткая аннотация разделов диссертации.

В первой главе приведены математические модели движения космического аппарата, как в прямоугольной, так и в сферической системах координат. Произведен анализ точности управления антенной в классе замкнутых автоматических систем в режимах целеуказания и автоматического сопровождения, а также в классе комбинированных автоматических систем в режимах сопровождения. Приведено обоснование необходимости применения метода двухконтурных систем, эквивалентных комбинированным, к решаемой научной задаче. Произведена постановка задачи разработки методик и алгоритмов синтеза регуляторов для радиотехнических следящих систем за космическим аппаратом из условия инвариантности ошибок.

Вторая глава включает в себя разработку методики синтеза регуляторов системы автоматического управления антенной следящей системы в режиме целеуказания. Приведены математические модели электропривода управления антенной и внешних возмущающих воздействий. Произведено обоснование выбора регулятора замкнутой части системы автоматического управления в режиме целеуказания. Произведена процедура синтеза регулятора второго контура в режиме целеуказания при постоянном, линейном и квадратичном возмущающих воздействиях. Приведены результаты исследований системы автоматического управления антенной в режиме целеуказания с учетом внешних возмущающих воздействий.

Третья глава посвящена разработке методики синтеза регуляторов системы автоматического управления антенной следящей системы в режиме автосопровождения. Представлены математические модели пеленгационного устройства и полезного задающего воздействия.

Разработана методика синтеза регуляторов системы автоматического управления антенной в режиме автосопровождения на основе метода двухконтурных систем, эквивалентных комбинированным автоматическим системам.

Произведено обоснование выбора регулятора замкнутой части системы автоматического управления в режиме автосопровождения. Показана процедура синтеза регулятора второго контура в режиме автосопровождения при линейном, квадратичном задающих воздействиях и случайных ошибках измерения. Приведены результаты исследований эффективности системы автоматического управления антенной в режиме автосопровождения при случайных внешних воздействиях.

Четвертая глава посвящена анализу эффективности системы автоматического управления антенной слежения за космическим аппаратом в режимах целеуказания и автосопровождения при изменяющейся динамики объекта слежения (т.е. КА). Показано, что наличие оптимального фильтра во втором контуре системы слежения позволяет уменьшить ошибку оценивания в 5...7 раз (по дисперсии) по сравнению с существующими одноконтурными системами слежения, что приводит к снижению ошибки оценки с величины О, 25° до 0,11°...0,09°. Анализ системы моделирования двухконтурной следящей системы с оптимальным фильтром оценивания во втором контуре показал, что повышение точности достигается за счет увеличения вычислительных затрат и, как следствие этого, к усложнениям алгоритма управления.

1 АНАЛИЗ ТОЧНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ УГЛОВЫМ ПОЛОЖЕНИЕМ АНТЕННЫ ПРИ АВТОМАТИЧЕСКОМ СЛЕЖЕНИИ ЗА КОСМИЧЕСКИМ АППАРАТОМ

В начале двадцать первого века глобальные источники информации занимают значительное место в современном мире. Такими источниками являются спутниковые системы мониторинга [102].

Накопленный опыт использования достижений космической техники в интересах обеспечения обороноспособности страны, ее народного хозяйства и отечественной науки, значительный вклад космонавтики в решение широкого круга задач, поставленных этими потребителями, объективно определил безусловную необходимость развития спутниковых систем космического мониторинга [16,100].

Неотъемлемой частью указанных систем являются информационные системы и, в частности, измерители угловых координат объектов самого различного физического происхождения [103,104].

Наряду с инерциальными системами измерения параметров движения КА широкое распространение получают и радиотехнические измерители, устанавливаемые, например, на надводных кораблях [15,16,97,98].

Исполнительными элементами этих измерителей чаще всего являются электрические приводы, приводящие в движение различного рода антенные устройства.

На рисунке 1.1 в основных чертах представлена организационная схема космического мониторинга земной поверхности.

Здесь НИК - наземный информационный комплекс; КА РТН (радиотехническое наблюдение) - спутник ретранслятор.

Командно - программное обеспечение формируется и реализуется исключительно наземным информационным комплексом (НИК). Управляющие воздействия передаются НИК на космические аппараты (KAI, КА2) в виде радиосигналов, которые на борту корабля преобразуются в необходимую форму. С борта КА информация о зондировании Земли и сигналы радиоответчика поступают через антенну на НИК.

»омическая система № 1 Орбитальная группировка

Ретрансляторы РТ

КА с радиотехническим наблюдением

КА с радиолокационным наблюдением

КА с оптическим наблюдением

Наземный информационный комплекс (НИК)

КА РТН - ретранслятор

Космическая система № к

Орбитальная группировка

КА с радиотехническим

наблюдением н

КА с радиолокационным наблюдением

КА с оптическим наблюдением

Наземный информационный комплекс (НИК)

КА 2

Шш

Рисунок 1.1- Система космического мониторинга земной поверхности

Для обеспечения траекторных измерений орбиты КА с точностью не хуже 3 км среднеквадратическая ошибка измерения угловых координат КА следящей системы должна составлять по углу места и азимуту 0,18°.

1.1 Математические модели движения КА в прямоугольной и сферической системах координат

Математическая модель движения (ММД) КА представляет собой объективную схематизацию движения КА, отражающую с требуемым уровнем адекватности реальный процесс и позволяющую проводить необходимые вычисления с наперед заданной точностью.

Математическая модель движения космического аппарата (ММД КА), как правило, содержит:

- систему дифференциальных уравнений движения центра масс КА;

- систему уравнений (соотношений), определяющих действующие на КА силы и моменты;

- метод решения дифференциальных уравнений движения, обеспечивающий требуемую точность определения параметров движения [14,99,100,106].

Известно, что для исследования динамической точности слежения за космическим аппаратом (КА) необходимо знание скорости объекта слежения. Для низкоорбитальных КА (примерно на высотах от 200 ... 1000км) угловые скорости движения относительно точки стояния пункта слежения могут быть значительными, что вызывает существенные динамические ошибки, которые могут вызвать срыв слежения за КА [1, 13, 33, 34].

Для предотвращения этого уже на этапе разработки указанных пунктов приёма информации необходимо производить расчёт допустимых динамических ошибок и осуществлять коррекцию автоматического контура слежения. При расчёте указанных ошибок целесообразно определять максимально возможные угловые скорости изменения КА в сферической системе координат, т.е. координат в точке стояния измерительной системы [3, 68, 69].

Модель движения КА в геоцентрической системе координат

Если на КА не действует возмущение, то его движение подчиняется закону Кеплера [68, 80]:

л гъ ж гз 'а гз *о' ^ > >>0' ^ г0

где х,у и г - прямоугольные координаты КА в геоцентрической системе координат, а Ух, Уу, Уг, - соответствующие скорости изменения этих координат; ^=398600 (км3¡с2- геоцентрическая гравитационная постоянная Земли);

г = д/х2 + у2 +г2 - расстояние от центра Земли до КА [1,3,4, 68].

Из выражения (1.1) видно, что с изменением расстояния г происходит изменение всех компонент скорости, что свидетельствует о взаимосвязи всех координат и скоростей. Поэтому при определении прямоугольных координат и их скоростей целесообразно эту взаимосвязь, определяемую уравнением (1.1),

учесть в модели.

На основе выражения (1.1) можно получить следующее уравнение состояния в векторно-матричной форме

x(t) = A(t) x(t), х(0) = х0, x{t) = [x,x,y,y,z,z], (1.2)

где x(t) и x(t) - параметры вектора состояния.

A(t) =

О

-¡их г3 О

О

О

О

1 О О О О О

О О О

г3 О

О

о

0

1 о о о

о о о о о

-HZ

rit) = V*2(0 + .y2(0 + z2(0.

(1.3)

Здесь — матрица состояния, а - расстояние от центра Земли до КА.

Схема моделирования движения КА в геоцентрической системе координат в среде визуального программирования «БипиПпк» представлена в приложении 1 рисунок П. 1.2.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сергеева, Надежда Александровна, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ источников

1 Артемьев, В.М., Яшугин, Е.А. Основы автоматического управления

систем радиоэлектронных средств.- М.: Воениздат.- 1984.- 456 с.

2 Астапов, Ю.М., Медведев, B.C. Статистическая теория систем автоматического регулирования. - М.: Наук. - 1982. - 170 с.

3 Алексеев, Э.В., Павловский, К.С.Перспективные технологии измерений и управления космическими средствами // Журнал «Полёт».

М.Машиностроение. - 1999. - С.25-33.

4 Ахмедов, P.M., Бибутов, A.A., Васильев, A.B. Автоматизированные системы управления воздушным движением.- М.: Изд-во Политехника. - 2004. -446 с.

5 I. Bar-Kana. On the lur 'е problem and stability of nonlinear controllers. Gournal of the Franklin institute. Vol.325. No.6., pp.687-691, 1988.

6 I. Bar- Kana. Almost passivity and simple adaptive control of nonstationary continuous linear systems. Rafael. Technical report, 1987, pp.688-695.

7 Белман, P., Калаба, P. Динамическое программирование и современная теория управления. - М: Наука.- 1969. - 118 с.

8 Банди, Р. Методы оптимизации . - М.: Радио и связь. - 1988. - 128с.

9 Барбашин, Е.А. Введение в теорию устойчивости. - М.: Наука. - 1967. -

224 с.

10 Бетанов, В.В., Лысенко И.В. Общая классификация, формализация и решение задач анализа характеристик летательных аппаратов по экспериментальным данным. - // Журнал «Полёт». - М.: Машиностроение. - 2000. - №6. - С.51-58.

11 Баранов, В.В., Матросов, В.М. Структура систем динамического принятия решений // РАН. Теория систем и общая теория управления. - 1997. -№1.- С.5-19.

12 Bar Y. Shalon, Birmiwal K. Variable dimension filter for maneuveringtargets tracking //Ibid. 1982. AES-18, N5. - P.621-629.

13 Борисов, В.И., Зинчук, B.M. Помехозащищенность систем радиосвязи. Вероятностно- временной подход. Изд. 2-е, исправленное - М.: РадиоСофт. -2008.- 260 с.

14 Бурцев, С.В. и др. Повышение качества оценки параметров траектории движения летательного аппарата // Радиотехника. - №5. -2001. - С.96-100.

15 Беркович, С.Б. Разработка метода повышения точности восстановления вектора состояния подвижных объектов на основе оперативной идентификации многомерных измерителей навигационных систем: дис. канд. тех. наук: 20.02.11 / Беркович Сергей Борисович. - Серпухов. - СВИРВ. - 1992.-207с.

16 Васин, В.А., Власов, И.В., Егоров, Ю.М. Информационные технологии в радиотехнических системах. Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 2004. - 776 с.

17 Воронов, A.A. Устойчивость, управляемость, наблюдаемость. М.:Наука, 1979, 336 с.

18 Вентцель, Е.С.,Овчаров, JI.A. Прикладные задачи теории вероятностей. -М.: Радио и связь, 1983, 416 с.

19 Вентцель, Е.С.Теория вероятностей. - М.: Наука, 1969, 576 с.

20 Вентцель, Е.С., Овчаров, JI.A. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. - 5-е изд., стер. - М.: КНОРУС. - 2010. - 480 с.

21 Воеводин, В.В., Кузнецов, Ю.А. Матрицы и вычисления. - М.: Наука. -1984.-318с.

22 Глумов, В.М., Земляков, С.Д., Рутковский В.Ю. О некоторых алгоритмах управления нестационарными динамическими системами // Изв. РАН. Теория и системы управления. №2. - 1998. - С. 102-117.

23 Гантмахер, Ф.Р. Теория матриц. - М.: Наука, Физматлит. - 1988. - 552с.

24 Гуткин, JI.С. и др. Радиоуправление реактивными снарядами и космическими аппаратами. - М.: Советское радио. - 1968. - 697с.

25 Григорьев, В.М., Фоменко, B.C. Синтез систем, инвариантных к внешним и параметрическим возмущениям // Тезисы докладов VII Всесоюзного совещания. - М.: АН СССР.- 1987. - С.5.

26 Громаков, Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи - М.: Эко-Трендз, 1998 г. 240 с.

27 Дудник, П.И., Ильчук, А.Р., Татарский, Б.Г. Многофункциональные радиолокационные системы. Изд-во: Дрофа, 2007, 288 с.

28 Зайцев Г.Ф., Стеклов, В.К. Радиотехнические системы автоматического управления высокой точности. - Киев.: Техника, 1988, 207с.

29 Зайцев Г.Ф., Стеклов, В.К. Комбинированные следящие системы.- Киев: Техника, 1978, 262с.

30 Иванов, Н.М., Лысенко, Л.Н. Баллистика, и навигация космических аппаратов. 2-е изд., переруб, и доп. М.: Дрофа, 2004, 544 с.

31 Ивахненко, А.Г. Кибернетические системы с комбинированным управлением.- Киев.: Техника, 1966, 511с.

32 Калман, P.E. Об общей теории систем управления./ЛГеория дискретных, оптимальных и самонастраивающихся систем: Труды I Международного конгресса ИФАК. Т.2.-М.: АН СССР, 1961. - С.521-547.

33 Камнев, В.Е., Черкасов, В.В., Чечин, Г.В. Системы спутниковой связи: Учебное пособие. 2-е издание, доп. М.: ООО «Военный Парад», 2010. - 608 с.

34 Коновалов, Г.Ф. Радиоавтоматика.- М.: Высшая школа. 1990, 334с.

35 Кузьмин, С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. - М.: Сов. радио, 1974. 352с.

36 Кухтенко, А.И. Проблема инвариантности в автоматике.- Киев.: Гостехиздат УССР, 1963, 376с.

37 Крохин, B.B. Информационно-управляющие радиолинии.- М.: НИИЭР, часть 1, 1993,229с.

38 Крохин, В.В. Информационно-управляющие радиолинии. - М. : НИИЭР, часть 2, 1993, 213с.

39 Кулебакин, B.C. Теория инвариантности автоматических регулируемых и управляемых систем. // В кн.: Теория непрерывных систем. Специальные математические проблемы. - М.: АН СССР, 1961. - С.247-258.

40 Корн, Г., Корн, Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. - М.: Наука, 1973, 832с.

41 Куликов, Г.Г., Павлов, В.В., Степанов В.В. Алгоритм управления динамическими объектами со статистической обратной связью, инвариантный к изменению характеристик случайных воздействий. // Тезисы докладов VII Всесоюзного совещания. - М.: АН СССР, 1987. - С.20.

42 Костюк, О.М., Банька С.Н. Квазиоптимальное регулирование в системах с дифференциальными связями. // Тезисы докладов VII Всесоюзного совещания. -М.: АН СССР, 1987.-С.44.

43 Лысенко, И.В., Бетанов В.В. Синтез алгоритмов оценивания характеристик летательных аппаратов при отсутствии надёжной информации для применения классических методов. // Журнал «Полёт». - М. : Машиностроение . N 10, 2000. - С.34-39.

44 Лысенко, Л.Н. Наведение и навигация баллистических ракет. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2007, 672 с.

45 Любинский, В.Е., Станиловская, В.И. Планирование полета длительно функционирующих пилотируемых космических аппаратов // Космонавтика и ракетостроение. 2004. №4(37). С.98-104.

46 Максимов, Н.В., Меркулов, В.И. Радиоэлектронные следящие системы. : Синтез методами теории оптимального управления. - М.: Радио и связь, 1990. 255с.

47 Маковеева, М.М., Шинаков, Ю.С. Системы связи с подвижными объектами: Учеб. пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 2002. - 440 с.

48 Менский, Б.М. Принцип инвариантности в автоматическом регулировании и управлении. - М.: Машиностроение, 1972, 247с.

49 Медич, Дж. Статистические оптимальные линейные оценки и управление. - М.: Энергия, 1973, 439с.

50 Morgan А.Р., Nfrendra K.S. On the stability of nonautohomous differential eguations with skew summetric matrix. // SIAM. I.Control and optimization. 1977. N5. No.l.- P.163-176.

51 Молотов, Е.П. Наземные радиотехнические системы управления космическими аппаратами.- М.:Физматлит, 2004, 256 с.

52 Неймарк, Ю.И. О структуре областей устойчивости одноконтурных систем.// А и Т , 1950. Т. 11. N1. - С. 58-77.

53 Норенков, И.П., Трудоношин, В.А. Телекоммуникационные технологии и сети. - М.: изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998. - 232 с.

54 Млечин, В.В. Теория радиоэлектронного преодоления. Анализ воздействия помех на радиотехнические системы и устройства. Изд-во: Радиотехника, 2009 г, 976 с.

55 Петров, Б.Н.,Кухтенко, А.И. Структура абсолютно инвариантных систем и условия их физической осуществимости. // В кн.: Теория инвариантности в системах автоматического управления.- М.: Наука, 1964.- С.36-48.

56 Петров, Б.Н. О реализуемости условий инвариантности. // В кн.: Теория инвариантности и её применение в автоматических устройствах. - М.: АН СССР, 1959.- С.59-80.

57 Петров, Б.Н., Викторов, В.А., Лункин, Б.В. Принцип инвариантности в измерительной технике.- М.: Наука, 1976, 239с.

58 Поваляев, A.A., Вейцель, A.B., Мазепа, Р.Б. Глобальные спутниковые системы синхронизации и управления движения в околоземном пространстве. Изд-во: вузовская книга, 2012, 188 с.

59 Почукаев, В.Н. О некоторых тенденциях в развитии систем управления космическими аппаратами // Космонавтика и ракетостроение. 2000.№20.С.32-34.

60 Пупков, К.А., Егупов, Н.Д., Трофимов, А.И. Статистические методы анализа, синтеза и идентификации нелинейных систем автоматического управления.- М.: МГТУ им.Н.Э. Баумана, 1998, 561с.

61 Пупков, К.А., Егупов, Н.Д. Математические модели, динамические характеристики и анализ систем автоматического управления,- М.: МГТУ им.Н.Э. Баумана, 2004, 641с.

62 Пупков, К.А., Егупов, Н.Д. Статическая динамика и идентификация систем автоматического управления. - М.: МГТУ им.Н.Э. Баумана, 2004, 641с.

63 Пупков, К.А., Егупов, Н.Д. Синтез регуляторов систем автоматического управления. - М.: МГТУ им.Н.Э. Баумана, 2004, 641с.

64 Пушкарёв, Ю.А. Анализ и синтез дискретных систем оценивания.-Житомир. : ЖВУРЭ ПВО, 1989, 325с.

65 Пушкарёв, Ю.А. Методика оценки динамической точности цифрового фильтра с постоянными параметрами. //Изв. Вузов СССР. Радиоэлектроника. Т.25, 1982. N7. - С.70-72.

66 Пушкарёв Ю.А. Теория автоматического управления. Учебник. - МО РФ, 1995г. 187с.

67 Пушкарёв, Ю.А., Пушкарёва, Е.Ю. Основы теории систем автоматического управления, эквивалентных комбинированным системам. Журнал «Космические информационно-управляющие системы». ФГУП «ЦНИИ «Комета», вып. 2.2008г. С.70-77.

68 Пушкарёв, Ю.А., Пушкарёва, Е.Ю. Теория автоматического управления. Учебник. - МО РФ, 2010г. 474с.

69 Пушкарёва, Е.Ю. Теория автоматического управления. Практикум.-МО РФ, 2013, 378с.

70 Пушкарёва, Е.Ю. Новый метод конструирования стохастического регулятора в системах управления летательными аппаратами. Журнал " Полёт ' '. -М.: Машиностроение , N6, 2002. - С.50-53.

71 Пушкарёва, Е.Ю. Двухконтурная система управления антенной, инвариантная к внешним возмущениям.// Журнал " Электросвязь". М., N5, 2002.-С.35-37.

72 Пушкарёва, Е.Ю. Метод построения высокоточной угломерной двухконтурной измерительной системы на основе комплексирования оценок. // Журнал " Измерительная техника".- М., N1, 2003. - С.13-15.

73 Пушкарёва, Е.Ю.Повышение динамической точности в двухконтурных системах управления и измерения, эквивалентных комбинированным автоматическим системам.// Журнал " Вопросы радиоэлектроники' '. - М.: НИИЭР, серия общетехническая . XXI НТК , 2001. - С.76-78.

74 Пушкарёва, Е.Ю. Новый метод конструирования стохастических регуляторов в радиотехнических следящих системах. // Журнал " Вопросы радиоэлектроники ". - М.: НИИЭР, серия общетехническая, вып.1, 2003 .- С.81-83.

75 Пушкарёва, Е.Ю. Метод расчёта параметров стохастического регулятора из условий повышения порядка астатизма при использовании векторно-матричного оптимального фильтра.// Журнал «Вопросы радиоэлектроники». - М.: НИИЭР, серия общетехническая, вып.2, 2003 .- С.79-82.

76 Пушкарёва, Е.Ю. Синтез оптимального цифрового фильтра оценивания угловых координат в контуре радиотехнической следящей системы, эквивалентной комбинированной. //В кн.: Аэрокосмические информационные системы. - М.: Наука . Т.1, 2003. - С.314-320.

77 Росин, М.Ф., Булыгин, B.C. Статистическая динамика и теория эффективности систем управления,- М.: Машиностроение, 1981, 312с.

78 Сергеева, H.A. Исследование точности угломерных систем автоматического слежения за низкоорбитальным космическим аппаратом. // Научно-технический журнал «Известия института инженерной физики», Серпухов 2011, №3 (21) с. 24-27.

79 Сергеева, H.A. Анализ точности электропривода управления антенной в классе комбинированных автоматических систем в режиме целеуказаний. // Труды межрегиональной научно-практической конференции «Молодежь и инноватика». Сб. трудов, часть 2, Серпухов 2012. - С.79-83.

80 Сергеева, H.A. Исследование динамической точности одноконтурной замкнутой системы слежения за КА по угловым координатам. XXX Всероссийская научно-техническая конференция. Проблемы эффективности безопасности функционирования сложных технических систем. Сб. трудов часть 3, Серпухов 2011, с.76-80.

81 Сергеева, H.A., Пушкарева, Е.Ю. Моделирование уравнений движения низкоорбитального КА в радиотехнической системе слежения.// XXX Всероссийская научно-техническая конференция. Проблемы эффективности безопасности функционирования сложных технических систем. Сб. трудов часть 3, Серпухов 201, с. 81-84.

82 Сергеева, H.A., Пушкарева, Е.Ю. Синтез регулятора системы автоматического управления антенной в режиме целеуказания на основе метода двухконтурных систем, эквивалентных комбинированным системам. // Научно-технический журнал «Известия института инженерной физики», Серпухов 2012, №2 (24) с 22-26.

83 Сергеева, H.A., Пушкарева, Е.Ю. Исследование координат и параметров движения низкоорбитального космического аппарата в станционной системе наблюдения.// Сборник научных трудов Института инженерной физики. Выпуск 1, Серпухов 2011, с.53-58.

84 Сергеева, H.A., Пушкарева, Е.Ю. Исследование динамической точности системы автоматического управления антенной в режиме целеуказаний.// XXXI

Всероссийская научно-техническая конференция. Проблемы эффективности безопасности функционирования сложных технических систем. Сб. трудов, часть 3, Серпухов 2012, с. 79-83.

85 Сергеева H.A., Пушкарева, Е.Ю. Исследование влияний внешних возмущений на электропривод управления антеннами в космических телекоммуникационных системах // Научно-технический журнал «Известия института инженерной физики», Серпухов 2012, №4 (26) с. 40-44.

86 Сергеева, H.A., Пушкарева, Е.Ю. Методика расчета инвариантной системы автоматического управления антенной для космических телекоммуникационных систем // Научно-технический журнал "Системотехника и информационные технологии". М.: ОАО "Корпорация "Комета". Вып.1. 2013г, с. 200-205.

87 Сергеева H.A., Пушкарев, Ю.А. Синтез канала компенсации гармонических возмущений на электропривод управления антенной в телекоммуникационных системах с защитой информации. Научно-технический журнал "Системотехника и информационные технологии". М.: ОАО "Корпорация "Комета". Вып.1. 2013г, с. 45-52.

88 Сергеева, H.A. Синтез стохастического регулятора системы, автоматического управления антенной, эквивалентной комбинированной. // Научно-технический журнал «Известия института инженерной физики», Серпухов 2013, №3, с.44-48.

89 Stanley. B.Quinn, C.K.Sanathanan. Flexible compensator design for unity-freedback control loops. Gournal of the Franklin Institute. Vol. 325, No. 6. -PP.705719, 1988.

90 Сергеева, H.A., Пушкарева, Е.Ю. Методика анализа качества функционирования замкнутого электропривода управления антенной. Теория автоматического управления. Практикум. МО РФ, 2013г. С. 264-282.

91 Сергеева H.A., Пушкарева, Е.Ю. Анализ повышения точности системы автоматического управления антенной слежения за космическим аппаратом в режимах целеуказания и сопровождения. Отчёт о НИР по договору, о научно-

техническом сотрудничестве между ОАО "Корпорация «Комета" и МОУ «ИИФ». 2013 г., 37с.

92 Сергеева, H.A. Отчет о НИР «2010-1.2.1-400-027-085» «Комплексные исследования и разработка интеллектуальных навигационных систем на основе интеграции инерциально-спутниковых и геоинформационных технологий». 2013 г., 240с.

93 C.T.Chen. Introduction to the linear algebraic method for control system design, IEEE Cont. Syst. Mag., Vol.7, No. 5. - PP. 36-42, 1987.

94 Сейдж Э., Мелса Дж. Теория оценивания и её применение в связи и управлении: пер. с англ./ Под ред. Б.Р. Левина. - М. : Связь, 1976, 496с.

95 Справочник по теории автоматического управления./ Под ред. A.A. Красовского.- М.: Наука, 1987, 711с.

96 Синтез регуляторов и теория оптимизации систем автоматического управления. Под общей ред.К.А. Пупкова.- М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000, том 2, 735с.

97 Соколов, Б.В. Комплексное планирование операций и управление структурами в АСУ активными подвижными объектами. М.: МО РФ, 1992, 552.

98 Соловьев В.А. Контроль информации и принятие оперативных решений при управлении полетом пилотируемых космических аппаратов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998.

99 Соловьев, В.А., Лысенко, Л.Н., Любинский, В.Е. Управление космическими полетами. Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010.

100 Соловьев, Ю.А. Системы спутниковой навигации. М.: Изд-во: Эко-Трендз, 2000, 270 стр.

101 Солодов, A.B. Методы теории систем в задаче непрерывной линейной фильтрации. - М.: Наука, 1976.

102 Сомов, A.M., Корнев, С.Ф. Спутниковые системы связи. М.: Изд-во: Горячая Линия-Телеком, 2012, 244 стр.

103 Стеценко, O.A. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Изд-во: Высш. шк., 2007 г,432 стр.

104 Строганов, М.П., М.А. Щербаков Информационные сети и телекоммуникации. Учебное пособие/ - М.: Высш. шк., 2008. - 151 с.

105 Терсков, В.Г. Метод расчёта систем с комбинированным управлением. // В кн. Теория инвариантности в системах автоматического управления. - М. : Наука, 1964.-С. 203-214.

106 Фельдбаум, A.A. Основы теории оптимальных автоматических систем. -М.: Наука, 1966. 623с.

107 Фролов, О.П., Вальд В.П. Зеркальные антенны для земных станций спутниковой связи. - М.: Изд-во Горячая Линия-Телеком, 2008, 496 стр.

108 Уланов, Г.М. Динамическая точность и компенсация возмущений в системах автоматического управления.- М.: Машиностроение, 1971. 260с.

¡X]

>

Goto

m

>

Gotol

га

>

Goto2

Outl

Ouf2

Out3

Int Out4

Out5

oute

Atomic Subsystem

X—

fVX]

>

Goto3

IVY1

>

Goto4

[VZ1

>

Goto5

29261

Display« 66721

Display4

69.13

Display®

Display?

OispIsyS

Soope4

AZIMT

W-L

Gotoö

In1 In2 In3 In4 litf InS

0ut1

Out2

Atomi с Subsystem 1

E>

Goto?

□

Outl

Inl

Out2

Out?

In2

Out4

ScopeS

Atomic Subsystem2

-2.1711

0.87631

WECT|h

Goto9

6 8181

Gotol 1

1.2131

Display

О

0.13381

Displayl

Scope

□

-WfAZIM] GotolQ

Scope!

GotoS

n

о

Scope2

SoopeS

I 0.1449]

Oispley3

0.64031

Display2

M OJ

Display9

Рисунок П.1.1 - Структурная схема математической модели исследования точности следящих систем при движении КА по

орбите

ы

Рисунок П.1.2 - Схема моделирования движения КА в геоцентрической системе координат

G>

In1

Divide 1

5

Ш)

In2

GDI

In3

6370

__Г

Constant

кз

/ш

Divide2

Scope5

Divide3

Add1

TT

Divide

+ sqrt 1

+ J W И

sqrt

29421

Display

О

Math Function

Scope

X atan

Dmde4 Trigonometric Function

57.3

-'ХЧ

[AZIMUT]

Gotol

84.11

Displayl

Divide5

Scope 1

Constant!

X atan -► X

г*

1.3461

Divides

Trigonometric

Divides

Display2

Scope2

-KjD

Out1

->/ -T-Goto

<

-T-

Goto2

-KjD

Out2

N> 1Л

Goto3

Рисунок П.1.3 - Схема моделирования движения КА в сферической системе координат

О

Scope2

1 ь/

0.1s+1

1 1

5 W 0.5S+1

Integrate*

Transfer Font

Derivative!

0.5 Gain3

du/dt

W

Soope3

M

cn

Scope7

Рисунок П.2.1 - Структурная схема двухконтурной следящей системы, эквивалентной комбинированной, при линейном

входном воздействии

|л!едга!сх2

м

Рисунок П.2.2 - Структурная схема двухконтурной следящей системы, эквивалентной комбинированной, при

квадратичном входном воздействии

Scope2

Ramp

О

Scope!

он

1 ь/

0.1S+1

€нС>

Gai"1 Transfer Fen

—Ji

0 .0158S I

Display

O.OSs^+O.es^+s+l

c!en{s)

Transfer Fcn2

Integrator

1 1

s 0.5s+1

Intégrât«

Transfer Fcn1

0.9S+0.7 к s

G.2S+1 W 0.5s+1

Transfer FcnS

Transfer Fcrv5

Sine Wave

Gain3

Derivative!

du/dt

Scope3

to

00

Scope?

Рисунок П.2.3 - Структурная схема следящей системы, со связью по возмущению, эквивалентной комбинированной

Ramp

Ban-d-Lirnited White Noise

-+Q-

X

-О 619 I

X 1 X sqrt fr | 0.£36|

—► s i *

Display3

ScopeS

-+Q-

□

ScopeG

o-

Soope7

Products Integrator

Product4

П

sqrt

Product3

Math Function2

О

Scope2

o.o£í3+o e-s2+5+i

0 05s3-K) es2+s+0 0001

a

ProducH

бвереЭ

Integrated1 -Pf CK

5 i

п

uct7 Math Functiont

Dtsplay2

u

Product

Integrated

Constarrt3 Products

П

sqrt

X

Math Function

0.35351

Display

Consíaní2

□

E>

Gainl

Scopel

-СЙ

Тгаге?ег Реп

Integrator

Transfer Fml

Products

Г—► X sqrt

In!egret<x5

0.051061

Bredow Math

Functions

П

Dispiay4

Constant4 Product* 1

Transfer Fcn2

0.34021

0.332S+0.83 s2+a 332s+0 83

0 1s2*!. 1*И

Transfer Fcn6

Transfer Fm3

H-

Gain3

Derivative 1

du/dt bV

►Л

1 w/ГЛ ь 1 s 1 п

0.1s+1 0.5S+1

№

Band-Limited White Noise 1

Scope3