СПОСОБ ТЕЛЕУПРАВЛЕНИЯ ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ РАКЕТОЙ Российский патент 1997 года по МПК G05B13/00 

Изобретение относится к области управления и регулирования и конкретно к управлению ракетами.

Известны способы телеориентирования, телеуправления, самонаведения ракет и др.

В качестве прототипа для эффективного управления двухступенчатой ракетой, обладающей сравнительно невысокой стоимостью выбран способ телеуправления [1]
Он заключается в последовательном определении координат цели и ракеты, выработке в наземной аппаратуре управления команд управления, шифрации их и передаче на борт ракеты, отработке команд управления ракетой в виде преобразования их в углы поворота рулей и в развороте ракеты в сторону цели.

Недостатком названного способа управления является то, что при управлении двухступенчатой ракетой во время разделения ступеней возникают существенные возмущения в управлении ракетой; они обусловливаются более низкой точностью определения координат ракеты в момент разделения ступеней, изменением скорости полета ракеты, изменением аэродинамических нагрузок и др. Вследствие этого падает точность управления ракетой и эффективность наведения ракеты на цель после разделения ступеней.

Целью изобретения является повышение точности телеуправления двухступенчатой ракетой за счет снижения реакции ракеты на значительные возмущения от разделения ступеней.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе телеуправления, заключающемся в последовательном определении координат цели и ракеты, выработке в наземной аппаратуре сигналов команд управления, передаче их на борт ракеты и обработке ракетой, передача команд управления на борт на интервале времени полета ракеты, равном от 0,5 до 3 секунд и охватывающем момент разделения ступеней, осуществляется в режиме ограничения сигналов по амплитуде, причет уровень рабочего диапазона выбирается в пределах от 25 до 80% от полного рабочего диапазона амплитуды сигналов команд управления.

Управление ракетой по предлагаемому способу осуществляется следующим образом. Ракета стартует в сторону цели. Наземной аппаратурой в каждый момент времени полета фиксируются координаты цели и ракеты. На основе этих координат производится выработка сигналов команд управления, которые передаются на ракету и отрабатываются последней.

В большинстве схем систем телеуправления выработка сигналов команд управления в наземной аппаратуре ведется таким образом, чтобы совместить на одной линии визирования наземную аппаратуру, ракету и цель (метод трех точек). При отклонении ракеты от линии визирования цели команды управления возвращают ракету на линию визирования.

В момент разделения ступеней внешние возмущения в ряде случаев проявляются в неправильном определении координат ракеты относительно линии визирования цели, в частности из-за исчезновения видимости ракеты наземной аппаратурой. Команды управления на такие возмущения могут вырабатываться весьма большими, которые приводят к выбросам ракеты на значительные расстояния от линии визирования цели или даже к поломке ракеты.

Введение ограничений сигналов команд управления в районе времени разделения ступеней ракеты позволяет отрабатывать "чрезмерные" внешние воздействия на ракету лишь с "приемлемой" интенсивностью.

Уровень ограничения выбирается в пределах от 25 до 80% от полного рабочего диапазона сигнала команд. Команды управления формируются как и раньше (с теми же коэффициентами усиления, с теми же фильтрами). При этом обеспечивается неизменной точность управления при "малых" внешних воздействиях. Это происходит вследствие того, что "малые" воздействия отрабатываются с помощью малых по амплитуде команд управления; такие команды меньше вводимого ограничения; они передаются на ракету без изменений.

При "больших" внешних воздействиях вырабатываются команды близкие по величине к максимальной амплитуде; такие команды ограничиваются до выбранного уровня (например, до 50% от максимальной амплитуды) и поступают на ракету в пределах, не более допустимых.

Если уровень ограничений принимать более 80% то реализуемое техническое решение будет по характеристикам приближаться к прототипу. Если уровень ограничений принять менее 25% то реализуемое техническое решение будет по характеристикам приближаться к неуправляемому изделию, что за 0,5 3 секунды при значительных боковых векторах скорости может автоматически привести к большим уходам ракеты от линии визирования цели.

Для реализации названного способа в наземную аппаратуру системы телеуправления ракетой (см. [1] стр. 28, рис. 1.12) должны быть введены последовательно подключенные программное устройство и ограничитель сигналов команд управления, причем вход программного устройства должен быть подключен к датчику схода ракеты, а ограничитель сигналов установлен в цепи передачи команд управления.

На фиг. 1 изображена схема-система телеуправления, реализующая предложенный способ.

Программное устройство реализуется, например, в виде двух параллельно работающих реле времени (см. книгу "Автоматизация производства и промышленная электроника. Энциклопедия современной техники." -т.3. М. Советская энциклопедия, 1964, стр. 248-249). Вход каждого реле времени подключается к выходу контактного датчика схода ракеты. Первое реле времени определяет начало интервала работы ограничителя.

Ограничитель реализуется, например, в виде диодной схемы 2-1-7 (см. Тетельбаум И.М. Шнейдер Ю.Р. 400 схем для АВМ, М. Энергия, 1978, стр. 54), устанавливаемой в аналоговой цели передачи команд между двумя диодами и основной цепью устанавливаются две пары ключей. Первая пара содержит нормально разомкнутые ключи, управляемые первым реле времени. Вторая пара состоит из нормально замкнутых ключей, управляемых вторым реле времени.

Программное устройство включается в момент старта ракеты: в зависимости от времени полета ракеты при приближении момента разделения ступеней в первом реле программного устройства вырабатывается сигнал на включение ограничителя команд управления до уровня, например, в два раза более низкого, чем при номинальном режиме управления; это происходит вследствие замыкания контактов первой пары ключей и подключения к цепи передачи команд диодов и ограничивающих напряжений. После разделения ступеней программное устройство (второе реле) размыкает контакты второй пары ключей в ограничителе, и уровень ограничения команд управления восстанавливается первоначальный.

Полные рабочий диапазон амплитуд сигналов команд управления (100% амплитуды сигналов), как правило, ограничивается конструктивными особенностями системы (напряжением питания, упорами рулей и т.д.).

На фиг. 2 изображены осциллограммы сигналов команд управления, передаваемые на ракету по вертикальному и горизонтальному каналам в одном из пусков, записанные в наземной аппаратуре до ограничителя и после него.

Эксперименты с двухступенчатой ракетой показали, что использование предложенного способа управления существенно уменьшило отклонения ракеты от программной траектории после разделения ступеней, уменьшило вероятность потери управления ракетой и повысило вероятность достижения конечной цели.

Таким образом, предлагаемое техническое решение характеризуется новизной, практической реализуемостью и обеспечивает эффект по повышению точности телеуправления ракетой и по повышению вероятности достижения конечной цели.

Использование: изобретение относится к области управления и регулирования, конкретно к управлению ракетами. Сущность изобретения: при управлении ракетой последовательно определяют координаты цели и ракеты. Вырабатывают в наземной аппаратуре сигналы команд управления, передают их на борт ракеты. Передача команд управления на борт на интервале времени полета ракеты, равном от 0,5 до 3 сек и охватывающем момент разделения ступеней, осуществляется в режиме ограничения сигналов по амплитуде, причем уровень ограничений выбирают в пределах от 25 до 80% от полного рабочего диапазона амплитуды сигналов команд управления. 2 ил.

Способ телеуправления двухступенчатой ракетой, заключающийся в последовательном определении координат цели и ракеты, выработке в наземной аппаратуре сигналов команд управления, передаче их на борт ракеты и отработке ракетой, отличающийся тем, что, начиная до разделения ступеней ракеты и кончая после разделения ступеней, на программном интервале времени длительностью 0,3 3,0 с сигналы команд управления передают на борт ракеты ограниченными по амплитуде в пределах 25 80% от полного рабочего диапазона амплитуд сигналов команд управления.