5.2. Задание по лабораторной работе
1. Выполнить моделирование горизонтальной траектории движения
объекта при нулевой мощности возмущающих шумов (варьируемые параметры: начальные условия и время моделирования; параметры элемента «XY Graph» установить так, чтобы была видна вся траектория движения объекта).
2.
Исследовать влияние на траекторию
объекта шума в канале
.
Выполнить моделирование для нескольких значений начальной фазы генератора шума (параметр «Seed» элемента «Band-Limited White Noise»).
3.
Исследовать влияние шума в канале 
на
траекторию объекта
(также для нескольких значений начальной фазы генератора шума.
4. Выполнить моделирование наклонной прямолинейной траектории
объекта и исследовать влияние на нее обоих шумов.
5. Описать задачу моделирования траектории объекта в пространстве
состояний (в матричной форме). Выполнить переход от непрерывного к дискретному времени (для вычисления переходной матрицы использовать разложение матричной экспоненты в ряд).
6. Выполнить моделирование по п.4 в дискретном времени.
Рис.10
5.3.Содержание отчета
1. Схемы моделирования.
2. Матрицы формирующего фильтра в пространстве состояний для не-
прерывного и дискретного времени.
3. Осциллограммы типовых траекторий движения объекта (для
непрерывной и дискретной модели).
4. Матрицу
наблюдения
при измерении дальности и азимута
объъекта.
5.4. Контрольные вопросы
1. Как изменяются характеристики шума после интегрирования?
2. Почему направление траектории иногда противоречит начальным
условиям
и 
?
3. Какова размерность матрицы наблюдения?
Лабораторная работа №6
Исследование контура автоматического управления
инструментальной посадки
Цель работы – изучение метода моделирования контура управления посадкой летательных аппаратов, исследование переходных процессов в контуре управления с переменным параметром.
6.1.Описание метода моделирования
Радиотехнические системы посадки, называемые также системами инструментальной посадки, основаны на применении наземных посадочных радиомаяков. Эти системы предназначены для обеспечения экипажа и систем управления полетом летательных аппаратов (ЛА) информацией, используемой при заходе на посадку. В радиотехнической системе посадки имеется два канала управления движением ЛА: канал курса (для управления движением ЛА в горизонтальной плоскости) и канал глиссады (для управления движением ЛА в вертикальной плоскости). В данной работе рассматривается только канал курса.
При
управлении боковым движением ЛА бортовая
аппаратура измеряет угол
отклонения ЛА от равносигнального
направления курсового радиомаяка КРМ
(рис.11), которое совмещено с серединой
взлетно-посадочной полосы (ВПП). В
соответствии с измеренным отклонением
автопилот управляет углом курса
и положением вектора скорости
так, чтобы свести боковое отклонение
ЛА
к нулю.
На рис.12
показана структурная схема контура
управления посадкой ЛА в горизонтальной
плоскости. При точной работе контура
управления должно выполняться условие
.
Если же появляется отклонение
,
то на вход усилителя рулевого привода
из бортовой аппаратуры посадки поступает
сигнал
,
который управляет отклонением элеронов
,
углами крена
и курса
(рассматривается
режим координированного разворота, при
котором вектор скорости
незначительно отклоняется от продольной
оси ЛА). Обратные связи с коэффициентами
передачи
и
необходимы для обеспечения устойчивости
контура управления.
Рис.11
При
малом значении угла курса
скорость бокового перемещения ЛА
относительно Земли
определяется выражением:
,
где
– скорость ветра в боковом направлении.
В результате интегрирования этой
скорости возникает линейное боковое
перемещение ЛА
,
которое преобразуется в угловое
рассогласование
относительно равносигнального направления
путем умножения на коэффициент
,
зависящий от времени
(
– расстояние от ЛА до радиомаяка).
Если
положить
,
,
т.е. сделать обратные связи безынерционными,
то в контуре управления сохранится лишь
один интегратор и боковая составляющая
ветра
будет вызывать ошибку
.
Чтобы устранить указанную ошибку,
необходимо сохранить в контуре управления
два интегратора. Для этого следует
подавать в автопилот сигнал управления
через дополнительный интегратор или
использовать «изодромную» обратную
связь по углу
в автопилоте. В последнем случае
коэффициент передачи
имеет вид
,
где
– постоянная времени цепи обратной
связи.
Если
пренебречь инерционностью контура
стабилизации угла крена, то, при указанной
обратной связи, коэффициент передачи
части контура
Рис.12
управления
от точки включения
до
точки, соответствующей углу курса
,
приближенно определяется выражением:
.
В результате использования такой обратной связи в контуре управления содержатся два интегратора и ошибка от действия бокового ветра устраняется. В лабораторной работе исследуются системы с одним и двумя интеграторами.
Схема моделирования системы посадки с переменными параметрами в среде Simulink показана на рис.13 (файл для моделирования: «Lab_6_Land.mdl»).
Инерционность
измерительной аппаратуры посадки
моделируется элементом «Transfer
Fcn1»,
передаточная функция, связывающая угол
крена с углом отклонения элеронов (без
учета инерционности), – «Transfer
Fcn»,
включение дифференцирующего звена в
цепи обратной связи выполняется
переключателем «Manual
Switch».
В качестве датчика времени используются
часы «Clock».
Переключатель «Manual
Switch
1» используется для включения переменного
параметра
.
В нижнем положении переключателя сигнал
часов
не поступает на функцию «Fcn1»
и на ее выходе формируется постоянное
значение 30/100. В верхнем положении
переключателя формируется переменное
значение
.
Чтобы исключить деление на 0, интервал
времени моделирования выбирается
несколько меньше 100.
Рис.13
Боковое
перемещение летательного аппарата
формируется интегратором кинематического
звена. Величина
бокового ветра задается константой
«Constant
2». Для
наблюдения переходного процесса в
контуре управления задается начальное
угловое смещение ЛА, которое формируется
константой «Constant».
Отслеживание начального рассогласования
можно наблюдать на осциллографе «Scope».