Управляющие силы и моменты

Непосредственно для целенаправленного изменения величины и направления вектора скорости необходимо изменять, также целенаправленно, величину и направление равнодействующей всех сил, приложенных к ЛА. Потребные для такого изменения силы будем называть управляющими.

Как правило, создание необходимых управляющих сил требует предварительного изменения ориентации ЛА относительно набегающего потока, т.е. вращения ЛА относительно его центра масс. Потребные для такого целенаправленного вращения моменты будем называть управляющими.

Таким образом, создание управляющих сил вызывает, как правило, необходимость создания управляющих моментов, а общее представление о движении ЛА как о сумме движения центра масс и вращения относительно центра масс разделяет управление движением ЛА на две составляющие:

– управление движением центра масс ЛА, что связано с созданием управляющих сил;

– управление вращательным движением ЛА относительно его центра масс, что связано с созданием управляющих моментов.

Напомним, что помимо управляющих воздействий ЛА испытывает воздействие разнообразных возмущающих сил и моментов, которые возникают независимо от управляющих воздействий и которые стремятся увести ЛА с потребной траектории. К возмущающим воздействиям относятся силы и моменты, возникающие при порывах ветра, турбулентности атмосферы, гидродинамических возмущениях, при отклонении параметров и характеристик ЛА от расчетных значений и т.д.

Следовательно, управляющие воздействия нужны не только для ведения ЛА по потребной траектории, но и для удержания ЛА на потребной траектории, т.е. для парирования возмущений. Обычно эти задачи решаются одновременно и непрерывно.

Задача определения и реализации необходимых управляющих воздействий является сложной задачей и решается она обычно с помощью замкнутых управляющих систем, последовательность действия которых может быть представлена, например, следующим образом:

1. расчет (определение) потребной траектории ;

2. определение (измерение) действительной траектории ;

3. определение (измерение) отклонения ЛА от потребной траектории, т.е. ;

4. формирование требуемых управляющих сил по ошибке наведения (часто эта операция условна);

5. определение требуемого углового положения ЛА по треьуемым управляющим силам (выработка сигнала наведения );

6. определение (измерение) действительного углового положения ЛА ;

7. формирование отклонения ЛА от требуемого углового положения, т.е. ;

8. формирование требуемых управляющих моментов (управляющего сигнала ) по ошибке управления ;

9. определение требуемого отклонения органов управления ();

10. вращение ЛА под действием отклоненных органов управления до занятия им требуемого углового положения.

Замкнутая САУ, выполняющая всю совокупность указанных действий, называется системой наведения (СН); часть системы наведения, выполняющая действия с п.6 по п.10, называется системой управления (СУ) или системой управления угловым движением ЛА (системой стабилизации, системой управления нормальными перегрузками и т.д.).

Управляющие силы удобно рассматривать в виде двух составляющих – по направлению касательной к траектории (продольные управляющие силы ) и по нормали к траектории (нормальные управляющие силы ). Обычно силу притяжения исключают из числа управляющих, полагая, что последние могут образовываться только силой тяги и силами взаимодействия ЛА со средой, тогда:

;

.

Продольные управляющие силы служат для стабилизации и управления величиной вектора скорости . Например, достижение заданной дальности полета БР требует управления величиной наактивном участке полета БР. В общем случае можно выписать условия:

;

;

.

Нормальные управляющие силы служат для поворота вектора скорости , т.е. для стабилизации или управления направлением движения ЛА (искривления его траектории).

Так как полный момент представляется в виде , то обычно СУ состоит из тех каналов:

– канал управления продольным движением ЛА (канал тангажа);

– канал управления боковым движением ЛА (канал рыскания);

– канал управления движением крена ЛА (канал крена).

Дата добавления: 2013-12-12