7)Методы исследования.

метод - это совокупность операций, направленная на достижение какой-либо цели. Существует два основных метода исследований: анализ и синтез.

Анализ - это метод познания при помощи разложения предметов или объектов исследования на составные части. Общеизвестные виды анализа- математический анализ, химический анализ вещества, спектральный анализ электромагнитных сигналов.

Синтез - это метод познания при помощи соединения отдельных частей предмета или объекта в единое целое. В качестве примера можно привести синтез музыкальных тонов- синтезатор, синтез органических соединений.

Система управления ЛА относится к классу сложных систем.

Сложная система это система представляющая собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих объектов или подсистем обладающих определенными свойствами. В качестве примера- система управления ракетами; ее составные части инерциальная навигационная система, вычислительная система (БЗВМ), усилительно-преобразовательная система и система рулевых приводов.

Системный анализ- это метод изучения сложных систем.

Этапы системного анализа:

--постановка задачи (объект, цель исследования, задача);

--определение накладываемых ограничений (структура, состав системы, внешняя среда);

--разработка математической модели системы;

--анализ математической модели и оптимизации параметров системы;

Пример анализа сложной системы (в простейших рассуждениях)

Постановка задачи.

Объект исследования: система управления Л А;

Цель исследования: обеспечение точного наведения Л А в заданную точку пространства;

Решаемые задачи: определение оптимальных параметров систем управления

Критерия исследования (критерия оптимальности): минимум ошибки системы управления.

Накладываемые ограничения.

Структура системы представлена следующим рисунком. 1

Обозначения .

ИНС – инерциальная навигационная система

ВС -вычислительная система

УПС- усилительно-преобразовательная система

СРП- система рулевых приводов

α(t), β(t) проекции вектора угловой скорости летательного аппарата относительно центра масс на оси инерциальной системы координат

М_у(т)- управляющий аэродинамический момент действующий на Л А

М_вн(т)- внешний возмущающий аэродинамический момент действующий на Л А

δ_в – вычисленное значение

δ_и- измеренное значение

xֹ(t),yֺ(t),zֺ(t)-

Подобная структура системы принципиально позволяет решить задачу управления Л А и может быть выбрана в качестве исходной для проведения дальнейших исследований. В качестве примера рассмотрим систему имеющею 3 уровня иерархии.

Рисунок 2.

Обозначение.

ГСП- гиро-стабилизированная платформа;

БП- бортовой процессор;

БИ- блок интерфейсов;

БП- блок преобразования;

УМ- усилители мощности;

БД -блок двигателей;

БР- блок редукторов;

ЭБ- электронный блок;

СВ- специализированный вычислитель;

БУ- блок усилителя;

Деление подсистем СУ на блоки или приборы на начальном этапе исследования являются весьма условным и как правило делается исходя из имеющего опыта проектирования данных систем. Тем немее выбор определенного приборного состава накладывает ограничения на системы по таким параметрам как габариты масса надежность, стоимость, энергопотребление.

Внешняя среда накладывает на характеристик СУ определенный ограничения связанные с такими понятиями как точность устойчивость, динамические свойства.

Число параметров внешней по отношению к СУ среды могут быть отнесены как к собственным параметрам окружающей среды так и действующие на него возмущения. Так например внешний возмущающий аэродинамический момент может быть описан следующей функцией :Мвн(t)=F[Vла(t), Cxyz, Xцд, Хцм, Wв(t), P,t ,t0]

Vла(t)-вектор скорости движения центра масс

Cxyz- коэффициенты лобового сопротивления

Xцд- положения центра давления Л А (точки приложения внешних возмущающих сил)

Хцм- положение центра масс Л А

Wв(t)- скорость атмосферного вектора

р- атмосферное давление

t-время

t0- температура

Математическая модель системы.

Эта система математических соотношений между входными сигналами системы, параметрами системы и выходными сигналами. Если под выходным сигналом системы управления понимать текущую ошибку наведения ЛА, заданную точку обозначим ε(t), то общую выражение математической модели системы управления можно записать в следующем виде ε(t)=[x’’(t),y’’(t),z’’(t),α’(t),β’(t),ϒ(t),M,K]

углы альфа гамма и бета - углы связанной системы координат.

Анализ математической модели(МД) и оптимизации параметров системы.

Анализ МД может проводится точными или приближенными методами, детерминированными или статистическими методами. Но в любом случае анализ позволяет установить соответствие между входными сигналами и ошибками систем управления при некоторых вариациях параметров системы и её подсистемы. Одним из способов выбора параметров системы является их оптимизация по критерию минимума ошибки система, т.е. ошибка системы минимальна, если параметр системы К_су выбран из следующего условия: ∂ε/∂K_cyв этом случае ошибка система обозначается как ∂ε_min(t), k_cyopt.