
книги из ГПНТБ / Преснухин, Леонид Николаевич. Основы теории и проектирования приборов управления учебное пособие для машиностроительных и энергетических вузов
.pdf§ 35. Влияние ошибок на точность решения задачи |
встречи |
209 |
|||||||||||||||
|
дХ . |
|
. |
|
дХ |
X |
|
1 |
дХ |
?^д> |
|
|
|||||
О^ = |
|
|
|
1 |
|
дг |
8*'+^Д |
|
|
|
|||||||
5^= |
dY . |
|
, |
|
dY |
|
|
|
|
|
|
|
|
(350) |
|||
|
|
------bWg |
4 |
|
|
|
|
дД 5г,д; |
|
||||||||
|
|
др |
‘ |
|
|
дг |
|
|
|
|
|||||||
S®v== |
дН » |
|
, |
|
дН |
X |
|
1 |
дн |
--------- |
|
|
|||||
др |
------ бшя |
- --------- |
|
0<»е |
|
|
|||||||||||
|
|
1 |
|
дг |
|
|
|
дД |
Чг- |
|
|
||||||
После подстановки (349) и (350) в (348) и некоторых преобра |
|||||||||||||||||
зований получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8(Т/ у—у(8? + т SlD?) 4~ Е?y.y(8s + ' S“£) + А/ у(8-^+ т ^д) |
(351) |
||||||||||||||||
где j — 1, 2, 3 и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в. |
у |
|
|
|
|
|
Jo |
|
9 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
E„. =J |
Ч1УЛ- |
е |
а . |
|
9 |
|
|
|
|
(352) |
|||||||
|
Ч)У |
|
‘ |
|
|
|
|
Jo |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Дч. |
=j |
oi4 . |
J\Kiy |
|
|
|
|
|
|
||||||||
Д |
|
|
|
Jo |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Ч!У |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
В свою очередь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dqjy |
dx |
|
, |
|
dqjy |
ду |
|
dqjy |
dH ' |
|
|||||||
dXy |
|
dp |
|
|
|
dYy |
|
dp |
|
dHy |
др |
’ |
|
||||
dqj у |
dx |
|
. |
dqj у |
|
dY |
, dqjy дН . |
|
|||||||||
дХу |
дг |
|
|
|
dYy |
|
дг |
|
J |
дВу |
дг |
’ |
|
||||
'Bjy |
|
dX |
, |
dqjy |
dY |
|
dq} у |
дН . |
|
|
|||||||
В’- дХ? дД |
1 |
|
dYy |
дД |
|
дНу |
дД ' |
|
|
||||||||
dt |
|
dX |
|
дг |
dY |
( |
|
дт |
|
д//_ |
|
|
|||||
•/ = dXy |
dp |
|
dYy |
dp |
1 |
|
дНу |
дР |
’ |
|
(353) |
||||||
Л — дт |
|
dX . |
|
dr |
dY |
, |
|
дг |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
J s~ дХу |
дг |
|
dYy |
дг |
1 dHy |
дг |
’ |
|
|
||||||||
дг |
|
дХ |
|
|
дг |
|
dY |
|
|
дг |
дН . |
|
|
||||
Д — дХу |
дД |
1 |
dYy |
|
дД |
|
дНу |
дД ’ ■ |
|
|
|
dqjy |
, |
dqjy 1 |
” |
dqj |
У_. |
|
|
Jqiy = v,—-4- |
|
||||||
|
V |
дХу |
Г |
|
|
|
И дНу ’ |
|
|
Л= |
1 |
дт |
dY |
|
‘ |
|
'дг |
|
У |
|
'~дНу ' |
|||||
|
|
х дХ f |
01 |
|
|
f |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
604 |
|
|
|
|
|
|
|
210 Глава IV. Решение задачи встречи снаряда с целью
Для выявления влияния параметров дифференцирующих и
дифференцирующе-сглаживающих устройств, а также следящих си стем на величину ошибок ПУАО необходимо ошибки 8ф,у, являю
щиеся случайными функциями времени, заменить их статистически ми характеристиками, например спектральной плотностью.
Пусть известно, что спектральные плотности ошибок входных сферических координат равны соответственно:
С?~(ш); и G~(w).
?• д
Входящие в формулу (351) ошибки координат и скоростей являются сглаженными значениями. При этом сглаживание коор динат текущего положения цели, применяемых в рассматриваемом
ПУАО, равноценно в первом приближении сглаживанию сфериче ских координат цели со следующими функциями передачи:
8е=к:(р)в7; } |
(354) |
8Д=^(р)8Д. ] |
|
Аналогично принимаем, что определение сглаженного значения вектора скорости движения цели равноценно сглаживанию мгно венных значений скоростей изменения сферических координат с пе редаточными функциями:
Ч-П (р)Н;
3(ue= Уше (у?) 8а>е;
Ytyp) 8дд.
Если учесть, что функция передачи дифференцирующе-сглажи-
вающего устройства связана с функцией передачи того же устрой ства, но работающего в режиме сглаживания, зависимостью
*M~pKY q\P),
то в результате получим:
3Р;
^e=^(p)8S; ( |
(355) |
§ 35. Влияние ошибок на точность решения задачи встречи |
211 |
Подставляя (354) и (355) в (351), получим ошибки в упрежден ных координатах, получающиеся при сглаживании текущих коорди нат и скоростей их изменения, но без отработки упрежденных коор
динат следящими системами. Обозначим эти ошибки через 6<7;-у:
= Вч ,у [Г3 (р) + (р)] gp + Eq IИ (Р) + -*У (Р) ] £+ |
|
+ ^.у[^(р) + ^(р^)]8Д. |
(356) |
Зная ошибки 6<?ууи взаимные передаточные функции совместно работающих следящих систем УЗВ, можно определить ошибки от
работанных значений упрежденных координат цели:
|
Ч’у=ГЛ (Р) Чу + Vj2 (Р) 8?2у + |
(Р) 8Ду |
(357) |
|||
Заменяя 8<77-у |
их |
выражениями из (356), |
получим |
|
||
Ч-У= [>7(р)-НШрЛ [в91уКл(р)+ва2уГУ2(р)4- |
||||||
+ |
(Р)] 83 + [И(Р) +тУ?(р)] |
|
(р) + |
|
||
+ |
|
(Р) + %УР (Р)] S* + [*4 (Р) + |
(р)] х |
|||
|
х [ |
|
(р)+Л2у у» (р)+Л3//з (Р)1 8Л |
(358) |
||
Введем обозначения: |
|
|
|
|||
Гр (р)+ |
(Р) ] |
(Р) +^3/;2 (Р) + B4Y13 (р)] = ' |
||||
[ Y* (р) + (р)] [£91уУу1 (р) + E42Yj2 (р) + E4Yjs (р)] = |
||||||
|
|
|
= ^.у. (р); |
|
|
? (359) |
|
|
|
|
|
|
|
[ Уд (р) + -Уд (р) ] [А1у ув (р)+Дч2У^ (Р)+Лз/уз (Р)] = |
||||||
|
|
|
-Уч, д(р)- |
|
|
> |
Если учесть, |
|
/у |
|
|
||
что /==1, 2, 3, то получим девять |
выражений |
|||||
(для пространственной задачи), например У ур; |
е; |
Y? д; Yd ; |
||||
Edy£; |
Е//уг.; КЯуЕ и Кяуд. Эти выражения |
можно назвать |
взаимными передаточными функциями ПУАО для соответствую щих координат текущей и упрежденной точек.
14*
212 |
Глава IV. Решение задачи встречи снаряда, с целью |
Применяя теорему о спектральных плотностях, можно написать
выражения, связывающие спектральные плотности ошибок на вы
ходе УЗВ со спектральными плотностями ошибок сферических ко ординат, поступающих в ПУАО.
Gq. (<“) = I |
(» |2G~ (Ш) + |У?. |
е (7Ш)|2 G~(<о) + |
|||
/у |
| /у |
|
I jy |
| |
е |
|
+ |Г,_ |
д(/«>)рбЛ-). |
(360) |
||
|
I |
у у |
I д |
■ |
|
Если учесть, что дисперсия ошибок в координате qiy, получивщихся из-за ошибок в азимуте, вычисляется по формуле
f У |
Л |
и аналогично
°? Д = ? |г9.
Jy |
J1 |
'У |
I |
Л |
|
|
|
|
го среднеквадратичная |
ошибка в |
координате <7у уна выходе УЗВ |
||||||
может быть вычислена по |
формуле |
|
|
|
|
|
||
|
— 1/^а + °2 |
И" °2 |
|
п |
(361) |
|||
|
V |
я. Р |
я. |
»Р |
я. |
|
Д |
|
|
|
Гу |
jy |
|
jy |
|
|
|
Если при проектировании УЗВ исходные уравнения выбраны из |
||||||||
условий обеспечения наименьших взаимных |
влияний, то при боль |
|||||||
шинстве практических |
расчетов ошибок выражения |
(359) и (360) |
могут быть значительно упрощены. При малых коэффициентах взаимовлияния, что имеет место на удаленных от параметра участ ках курса, можно считать, что следящие системы, решающие задачу встречи, работают независимо друг от друга. В этом случае все У,Др) =0 при j k, и выражения (359) принимают вид
Уя. |
^Р)^\УЦр) + ^(р)\В9 Yj(p~)\ |
||
jy |
I р |
р |
I Jy |
Yqjyt{p)^\Y^p)+^l{p)\EqjYj{pY, (362)
Yq. д(р>|^(р)+^(/’)|Л. УДр), |
||
jy |
I |
• I /у |
$ 35. Влияние ошибок на точность решения задачи встречи |
213 |
где Yj(p)—передаточная функция следящей системы, отрабаты
вающей величину <7;-у.
Если в УЗВ отрабатываются координаты упрежденной точки
не в баллистической системе, то |
по ошибкам а |
легко вычи- |
слить погрешности в орудийных установках: ру; |
j у |
|
и п. |
||
Для этой цели необходимо знать лишь баллистические функции, |
||
соответствующие артиллерийской |
системе, для которой проекти |
|
руется ПУАО. |
|
|
Глава V
БАЛЛИСТИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ПОПРАВКИ
§ 36, Баллистические величины
По упрежденным координатам цели определяются величины, зависящие от баллистики артиллерийской установки и боеприпаса, необходимые для наведения артиллерийских орудий. К этим вели чинам относятся:
1. Вертикальный угол прицеливания а. Сумма угла прицелива
ния а и упрежденного угла места цели еу равна углу возвышения ср, т. е. углу наведения орудия в вертикальной плоскости.
2.Горизонтальный (боковой) угол прицеливания z, называемый чаще деривацией. Сумма деривации и упрежденного азимута равна углу горизонтального наведения орудия.
3.Установка взрывателя (трубки) п. Отсчет п устанавливается на шкале взрывателя, имеющегося на артиллерийском снаряде ди станционного действия, и определяет момент разрыва снаряда на его траектории.
4.Время полета снаряда т, поступающее в УЗВ и необходимое для решения задачи встречи.
Для вычисления баллистических величин достаточно знать лю бые две координаты, определяющие положение упрежденной точки в вертикальной плоскости, проходящей через точку стояния орудия. Такими координатами, например, могут быть Д. и Ну или Д7 и еу.
Зависимость баллистических величин от упрежденных коорди нат цели обычно задается в виде таблиц или графиков. Эти табли цы или графики составляют на научно-исследовательских артилле рийских полигонах для нормальных условий стрельбы путем отстре ла траекторий.
При отстреле траекторий полета заданного вида боеприпаса и
стрельбе из определенного типа орудий выбирают 7—8 траекторий, равномерно распределенных по всему диапазону углов возвыше ния, допустимых конструкцией орудия.
На каждой траектории выбирают несколько точек так, чтобы на различных траекториях иметь точки с одинаковой установкой взры вателя. Снаряды отбираются с нормальным весом, а заряды —
обеспечивающие нормальную начальную скорость.
§ 36. Баллистические величины |
215 |
Отстрел всех траекторий производят в возможно короткий срок
(две-три ночи). При каждой установке взрывателя и угла возвы
шения производят 15—20 выстрелов. С помощью двух фототеодоли
тов фотографируют каждый разрыв и шкалы, показывающие, под какими угловыми координатами наведены оптические оси фототео долитов. Фототеодолиты расположены на концах точно измеренной базы, на середине которой располагается стреляющее орудие. Каж дый фототеодолит фотографирует всю группу выстрелов на одну пластинку.
Время полета каждого снаряда измеряется и регистрируется хронометрами с точностью до 0,01 сек.
Установки орудия и взрывателей, а по окончании отстрела — начальную скорость снаряда тщательно проверяют.
По отклонениям точек разрыва от средней точки пластинки и по угловым координатам оптической оси фототеодолита вычисляют
угловые координаты каждой точки разрыва. После обработки груп пы разрывов получают координаты средней точки разрывов, сред нее время полета, среднеквадратичное отклонение разрывов по угловым координатам и среднеквадратичное отклонение времени срабатывания взрывателя.
По угловым координатам, полученным с помощью двух фототе одолитов, вычисляют и линейные координаты средних точек разры
ва и среднеквадратичные отклонения от них.
Для того чтобы в полученные данные внести коррективы на от клонение реальных условий стрельбы от нормальных, в течение все го отстрела измеряют температуру зарядов, скорость и направление ветра, плотность и температуру воздуха.
По приведенным к нормальным условиям стрельбы координа
там средних точек разрывов на каждой траектории и среднему вре
мени полета методами внешней баллистики определяют баллисти
ческие коэффициенты. На основании результатов отстрела и вычис ленных баллистических коэффициентов рассчитывают и составляют графики изохрон (фиг. 121а) — кривых постоянного времени полета снаряда и графики траекторий с нанесенными на них пунктирными изотрубочными кривыми (фиг. 1216). В тех же координатах строят кривые и для деривации. С этих графиков путем интерполяции
можно снять значения угла возвышения, времени полета, установ
ки взрывателя и деривации для любой точки плоскости стрельбы.
В результате составляются таблицы с баллистическими зависи мостями; некоторые из них приведены в приложении VI. Эти дан ные взяты из таблиц стрельбы для 85- и 76,2-лш зенитных пушек.
С качественной стороны зависимости баллистических величин от координат, определяющих положение упрежденной точки в плоско сти стрельбы, имеют приблизительно одинаковый вид для всех ти пов орудий и снарядов.
Характер зависимости полетного времени от горизонтальной
дальности и высоты виден из графиков, приведенных на фиг. 122. На
216 |
Глава V. Баллистические величины и поправки |
этой фигуре, |
так же как и на последующих, увеличение индекса |
при координате, принимаемой за постоянную при построении кри вых, соответствует увеличению и самой координаты. На фиг. 123 по-
Фиг. 121а. График изохрон полета снаряда.
казана зависимость полетного времени от наклонной дальности и угла места цели.
На фигуре видно, что полетное время зависит в основном от на
клонной дальности и в меньшей степени — от угла места упрежден-
ФиГ, 1216. График траекторий с изотрубочными кривыми.
ной точки. Этим свойством пользуются в тех случаях, когда полет ное время желательно определить как функцию только одной координаты. Так, например, в американском ПУАЗО М-10, состоя щем из потенциометров, полетное время вычисляется по существу
£ 36. Баллистические величины |
217 |
в зависимости только от упрежденной наклонной |
дальности. По |
грешность, которая при этом получается, компенсируется поправоч ными членами.
Вид зависимости установки взрывателя от координат упреж денной точки в значительной степени определяется типом взры вателя.
Установка механического взрывателя принимается прямо про
порциональной полетному времени и дополняется лишь поправкой на время заряжания, о которой сказано ниже. Таким образом, в этом случае графики установки взрывателя будут отличаться от графиков полетного времени только масштабами по оси ординат.
Фиг. 122. |
Графив |
Фиг. 123. График зависимо |
|
зависимости |
по |
сти полетного времени от |
|
летного |
времени |
наклонной дальности и уг |
|
от горизонтальной |
ла места. |
||
дальности |
и |
высо |
|
ты. |
|
|
|
Пороховые взрыватели при одинаковой установке, но при раз личных плотности и температуре воздуха будут гореть различное время. А так как указанные параметры атмосферы зависят от вы соты, то следует сделать вывод, что в этом случае нельзя считать установку взрывателя пропорциональной полетному времени.
По внешнему виду графики зависимости п от cL, и Ну или Ду и еу очень близки к кривым, изображенным соответственно на фиг.
122 и 123.
Вид зависимости угла прицеливания а от упрежденной горизон тальной дальности и высоты приведен на фиг. 124. В приборах с упрощенным методом решения угол прицеливания вычисляют по
формуле
а = Л(Ду) cosey,
где F (Ду) — баллистическая функция. В ПУАЗО чаще всего вычис ляется не а, а угол возвышения ф=еу+а.
Боковой угол прицеливания, или деривация, представляет собой
отклонение вращающегося снаряда вправо от плоскости стрельбы (при правой нарезке в канале ствола орудия). Величина деривации
для зенитных орудий среднего калибра не превышает 20—30 де
218 |
Глава V. Баллистические величины, и поправки |
лений угломера. Ввиду малости этого угла чаще всего его относят не к баллистическим величинам, а к поправкам.
Вид зависимости величины z от dr и Н7 показан на фиг. 125.
Часто боковой угол прицеливания определяется с некоторыми допу щениями в функции только наклонной дальности или времени по лета т, т. е.
г=/?1(Ду) или z — F2(x). |
(363) |
Фиг. |
124. Зависимость |
Фиг. 125. |
Зависимость |
|
угла |
прицеливания а от |
деривации |
от горизон |
|
горизонтальной дально |
тальной |
дальности |
и |
сти и высоты. упрежденной высоты.
Иногда идут еще на большие допущения, принимая-между z и
указанными двумя аргументами |
линейную зависимость |
||
или |
2г = Л1 |
В^Д? |
|
z=A2-\-B2z, |
|||
|
|||
где Xi, Bi, А2 |
и В2 — постоянные |
величины. |
|
Все рассмотренные баллистические величины вычисляются по |
|||
упрежденным |
координатам цели, в предположении, что условия |
стрельбы нормальные. В действительности же реальные условия стрельбы всегда будут отличаться от нормальных. В связи с этим в приборах управления артиллерийским огнем учитывают ряд бал листических и метеороло! ических поправок.
§37. Поправки, учитываемые в ПУАО
Вприборах управления артиллерийским огнем обычно учиты вают четыре поправки:
1) |
на изменение начальной скорости снаряда; |
|
2) |
на отклонение плотности воздуха от нормальной; |
|
3) |
на снос снаряда ветром и |
|
4) |
поправку |
во взрыватель на время заряжания. |
В системах, |
устанавливаемых на подвижных объектах, учиты |
вают также поправки на скорость движения своего объекта. Кроме
учета поправок, в системах ПУС обычно предусматривают возмож ность введения корректур.