CC BY
27Решетневские чтения
À. Yu. Horoshko, N. N. Goryashin Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
THE MODIFIED TOPOLOGY OF SWITCHING CONVERTER WITH COMMUTATION OF ZERO-VOLTAGE AND PULSE-WIDTH MODULATION
The modified topology of switching converter with commutation of zero-voltage, owning higher energetic efficiency in comparison with the initial one, is worked out.
© Xopoimo A. ro., ropamHH H. H., 2010
УДК 621.391
С. Н. Шевцов, Д. С. Прошин Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого, Россия, Москва
ИННОВАЦИОННЫЕ ПОДХОДЫ К СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ГИПЕРЗВУКОВЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ В ВИДЕ КОМБИНИРОВАННЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Сегодня к современным навигационным системам предъявляют довольно высокие требования. Комплексные навигационные системы позволяют достичь заданного уровня точности, помехозащищенности и надежности.
Таблица 2
Результаты сравнительного измерения КПД
Преобразователь с КЭ (см. рисунок, часть а) Преобразователь с КЭ (см. рисунок, часть б)
Входное Выходная КПД, % Входное Выходная КПД, %
напряжение, В мощность, Вт напряжение, В мощность, Вт
40 300 92,5 40 300 93
65 300 90,2 65 300 92
Комплексные навигационные системы реализуют принцип избыточности, когда один и тот же навигационный параметр определяется несколькими навигационными системами, основанными на различных физических принципах. К числу основных навигационных систем различных подвижных объектов уже давно относятся инерциальные навигационные системы (ИНС). Они автономны, не требуют информации о магнитном поле Земли, не излучают энергию, однако имеют тенденцию к накоплению погрешностей. Объединение ИНС с навигационными системами, основанными на других физических принципах, позволяет устранить этот недостаток. Помимо ИНС, подвижные объекты все чаще снабжаются спутниковыми навигационными системами (СНС). Навигационные параметры, полученные с помощью СНС, не имеют тенденции к накоплению погрешностей, как ИНС, однако в большей степени подвержены различным случайным помехам. Интеграция ИНС (а следовательно, и бортовых ИНС) и СНС позволяет создать высокоточный надежный навигационный комплекс, сочетающий в себе преимущества ИНС и СНС. Основные достоинства и недостатки ИНС и СНС приведены в таблице [1; 2].
В настоящее время известны четыре основных схемы инерциально-спутниковых комплексов, отличающихся уровнем интеграции [2]:
- раздельная схема;
- слабосвязанная схема;
- сильносвязанная схема;
- глубокоинтегрированная схема.
Самый простой вариант построения инерциально-спутниковой системы - это раздельная схема ком-плексирования. В этой схеме ИНС и СНС вырабатывают скорости и координаты местоположения объекта независимо друг от друга. Для ограничения роста погрешностей ИНС производится периодический перезапуск алгоритмов ИНС с новыми начальными условиями по скорости и координатам, привлекаемым от СНС. В целом эта схема обладает достаточно высокой точностью и надежностью: выход из строя одного из навигационных измерителей не влечет за собой выход другого навигационного измерителя. Объединение ИНС и СНС по данной схеме требует минимальных изменений в аппаратных средствах и программном обеспечении уже имеющихся на борту систем [1].
В слабосвязанной схеме комплексирования сигналы инерциальных навигационных систем и спутниковых навигационных систем объединяются по схеме компенсации. При использовании этой схемы необходимы сигналы не менее чем от четырех спутников. Центральной частью комплексной системы является фильтр Калмана, решающий задачу оценивания по поступающим разностным измерениям.
Системы управления, космическая навигация и связь
Сравнительная характеристика ИНС и СНС
Тип системы Достоинства Недостатки
СНС Высокая точность; погрешности не имеют тенденции к росту; малое время готовности Низкая скорость обновления информации (1.. .10 Гц); подверженность помехам; потеря сигналов
ИНС Автономность; высокая скорость выдачи информации (до 100 Гц); неподверженность внешним помехам Неограниченный рост погрешностей; необходимость знания гравитационного поля Земли; проблема начальной выставки и калибровки
Так как в состав СНС также входит фильтр Кал-мана, то образуется последовательное включение фильтров, поэтому другое название этого варианта комплексирования - каскадная схема.
В сильносвязанной схеме комплексирования формируются разностные измерения, как и в предыдущей схеме, однако здесь сравниваются псевдодальности и псевдоскорости. Разностные измерения поступают в фильтр Калмана, который оценивает погрешности ИНС при определении скорости и координат, а также погрешности инерциальных чувствительных элементов, поступающие в ИНС для их компенсации. Информация о псевдоскоростях и псевдодальностях, вычисляемых с помощью ИНС, поступает в СНС для ускорения захвата сигналов спутников и сужения полосы пропускания.
В глубокоинтегрированной схеме комплексирова-ния в приемнике СНС вообще отсутствуют контуры слежения за псевдодальностями и псевдоскоростями [1; 2]. Эта схема включает в себя упрощенный приемник СНС, блок гироскопов и акселерометров и вы-
числительное устройство, реализующее фильтр Кал-мана. В фильтр Калмана поступают сигналы гироскопов и акселерометров и выход коррелятора приемника СНС. На фильтр возложены задачи оценивания как навигационных параметров навигации и ориентации, так и псевдодальностей и псевдоскоростей, которые являются данными для поиска сигналов спутников. Реализация глубокоинтегрированной схемы требует весьма мощных вычислительных устройств, поскольку для описания системы необходима высокая размерность вектора состояния (до 40 и более) в условиях достаточно быстрых изменений псевдодальностей.
Библиографические ссылки
1. Матвеев В. В., Распопов В. Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем / ЦНИИ «Электроприбор». СПб., 2009.
2. Соколов С.В., Погорелов В.А. Основы синтеза многоструктурных бесплатформенных навигационных систем. М. : Физматлит, 2009.
S. N. Shevtsov, D. S. Proshin Military Academy of Strategic Rocket Forces named after Peter the Great, Russia, Moscow
INNOVATIVE APPROACHES FOR IMPROVEMENT MANAGEMENT SYSTEMS OF HYPERSONIC AIRCRAFTS IN THE FORM OF COMBINED NAVIGATION SYSTEMS
Today, rather high expectations are specified for modern navigation systems. Composite navigation systems allow achieving of the definite level of accuracy, interference immunity and reliability.
© Шевцов С. Н., Прошин Д. С., 2010
