Характеристики линии передачи команд управления

Линии передачи команд управления в телеуправляе­мой системе могут быть многоканальными. Например, в системе наведения на ракету могут передаваться «плавные» команды управления по курсу, танга­жу и крену, а также различные команды изменения па­раметров контура стабилизации, изменения режимов управления и т. д.

Для обеспечения передачи различных команд может быть использован принцип частотного, временного или кодового разделения сигналов [18]. При этом для упро­щения системы приема на борту команды могут иметь постоянную амплитуду, а содержащаяся в них информа­ция преобразуется либо в длительность импульса при широтно-импульсной модуляции, либо квантуется по уровню (кодово-импульсная модуляция) и передается

в виде разрядов чисел. Для воспроизведения команд в этих случаях используется система релейных (порого­вых) элементов.

Структурная схема двухканальной командной линии представлена на рис. 1.3 [18]. Согласно этой схеме полу­ченные в счетно-решающем приборе команды в виде фи­зических величин преобразуются в форму, удобную для передачи (временные интервалы, разряды и т. д.). Затем команда шифруется и модулируется для разделения ка­налов и увеличения помехоустойчивости. Полученные бортовым приемником команды дешифрируются, т. е. пропускаются команды, имеющие определенные признаки (в частности, определенную последовательность импуль­сов или групп импульсов), и превращаются в демодуля­торах в напряжения постоянного тока, поступающие на исполнительные органы объекта управления.

В составе линии передачи команд можно вы­делить безынерционную по отношению к команде часть, включающую элементы преобразования, шифрации и дешифрации, передачи и приема, и инерционную часть, определяемую фильтрами низких частот в демодулято­рах. Более того, по отношению к информации, содержа­щейся в командах, частотные характеристики фильтров низких частот достаточно широкополосны и не искажа­ют ее. Поэтому их также можно рассматривать как без­ынерционные |7]. Таким образом, в нормальных условиях линия передачи команд может характеризоваться коэф­фициентом усиления кк.

Одной из причин ошибок линии передачи команд являются действия помех, внутренних шумов приемо-пе­редающей аппаратуры и сбоев. С учетом ошибок коман­ду на выходе линии передачи ик можно представить в виде

^к=(^к4_А^)^_1_Айш» (1.36)

где и — истинная команда; Ak — случайные изменения коэффициента усиления линии, не коррелированные с командой; Диш — аддитивная шумовая составляющая помехи.

Обычно [7] составляющая Дмш является широкополос­ным случайным процессом и может быть аппроксимиро­вана белым шумом. Случайная составляющая коэффици­ента усиления возникает в результате ложных срабаты­ваний релейных (пороговых) элементов в приемной части линии и приводит к уменьшению коэффициента усиления (Ak<0) линии в целом. Количественные ха­рактеристики ошибок зависят от типа командной линии и определяются соотношением сигнал/шум на входе приемника команд [7J.

1.1. КОНТУР ТЕЛЕУПРАВЛЕНИЯ

Для обеспечения необходимой точности процесса уп­равления система телеуправления может строиться в ви­де системы автоматического управления с обратной связью. Цепь обратной связи образуется элементами системы, сопровождающими ракету и измеряющими те­кущие параметры ее траектории, сравнивающими зада­ваемое законом движения цели положение ракеты с действительным и вырабатывающими на основе получае­мой информации команды управления. ,

Совокупность указанных элементов и связи между ними, образующие замкнутую систему, составляют кон­тур управления. Это понятие оказалось полезным при применении методов теории автоматического уп­равления к анализу и формулированию требований к элементам системы. Оно позволяет с единой точки зре­ния преобразования информации рассмотреть совокуп­
ность физически разнородных элементов, образующих систему телеуправления, и дать единую математиче­скую базу их описания.

Структурная схема контура телеуправления в обоб­щенном виде приведена на рис. 1.4. Она включает: дви­жение цели, определяемое ее ускорением /ц(7); контур стабилизации ракеты с выходом в виде ускорения jv(t); корректирующее устройство или счетно-решающий при-

Рис. 1.4. Структурная схема контура телеуправления

бор (СРП), вырабатывающий команды u(t), измери­тельные элементы параметров цели хц и ракеты хр с ошибками ДЯц и Длгр, а также линию передачи команд с ошибками Аи. Существенными элементами контура яв­ляются уравнения связи, под которыми понимают соот­ношения между ускорениями и измеряемыми парамет­рами траекторий движения цели и ракеты.

В состав контура управления входит также элемент формирования заданного закона изменения параметров траектории ракеты. Выход этого элемента х3 является управляющим воздействием в контуре управления. Соот­ношения, связывающие лг3(<) с xn(t) и xp(t), называют законом наведения. Зависимость законов наведения от *р обычно довольно слабая или совсем отсутствует. В точке встречи координаты заданной траектории раке­ты совпадают с координатами цели. Элементы, вычисля­ющие xa(t), входят в состав счетно-решающего прибора.

На схеме рис. 1.4 предполагается, что в состав систе­мы телеуправления входят два независимых источника информации, измеряющие отдельно параметры траекто­рии цели и наводящегося объекта. Если в системе име­ется одно устройство, измеряющее относительные (раз­ностные) параметры траекторий объектов, то схема упро­щается и принимает вид, представленный на рис. 1.5.

В этом случае уравнение связи определяется соотноше­нием, связывающим измеряемый параметр х, который характеризует относительное положение цели и наводя­щегося объекта с их ускорениями. Схема на рис. 1.4 ха­рактерна для систем командного наведения, схема на рис. 1.5 — для систем управления по лучу.

Существенное отличие контура, представленного на рис. 1.4, от контура на рис. 1.5 — возможность использо­вания двух корректирующих устройств в цепи управля-

ющего воздействия и в цепи с обратной связью. Это является следствием применения двух независимых источников информации и обусловливает большие возможности системы телеуправления.

Слежение за ракетами может осуществляться дис­кретно с фиксированными или случайными периодами выдачи. В этом случае контур телеуправления содержит в цепях радиолокаторов и командной линии импульс­ные элементы типа «ключа». Эти ключи могут рабо­тать синхронно либо независимо друг от друга.

Частично элементы, входящие в контур телеуправле­ния, были рассмотрены в предыдущем параграфе. Со­гласно приведенным описаниям радиолокаторы цели и ракеты могут быть представлены стационарными систе­мами с заданными передаточными функциями и линейно преобразовывать сигналы при отсутствии организован­ных помех. Ошибки измерения углов и дальностей при расчетах принимаются «белыми» шумами.

Считаем, что линия передачи команд соответствует безынерционному линейному преобразованию команды с коэффициентом усиления, постоянным при отсутствии помех и уменьшающимся при их действии. Аддитивные
ошибки командной линии являются широкополосными шумами.

При использовании в контуре телеуправления двух радиолокаторов могут возникнуть дополнительные ошиб­ки их согласования. Они связаны с использованием раз­личных баз (линий) отсчета и ошибок пересчета вели­чин, измеряемых одним радиолокатором, к базе другого радиолокатора. Ошибки подоб­ного типа назовем инструмен­тальными. Существенная осо­бенность инструментальных ошибок состоит в том, что их спектр должен быть сосредо­точен в низкочастотной облас­ти. Поэтому их исключение с помощью фильтрации затруд­нено и они непосредственно влияют на точность наведения.

Существенными элементами контура управления движущи­мися объектами являются уравнения связей и законы на­ведения. Как указывалось вы­ше, под уравнением связи понимаем математические зависимости, связывающие ускорения объектов с изме­ряемыми параметрами и пролетом, характеризующим точность системы наведения. Рассмотрим эти уравнения.