CC BY
28<Тешетневс^ие чтения. 2016
Библиографические ссылки
1. Карцан И. Н., Тимохович А. С., Карцан Т. И., Дмитриев Д. Д. Определение навигационных параметров объектов в условиях действия помех различного происхождения // Вестник СибГАУ. 2015. Т. 16, № 4. С. 891-897.
2. Correcting non-indentity in receiving channels in interference-immune systems for GLONASS and GPS / V. N. Tyapkin, I. N. Kartsan, D. D. Dmitriev, A. E. Goncharov // 2015 International Siberian Conference on Control and Communications, SIBCON 2015 - Proceedings 2015. C. 7147246.
References
1. Kartsan I. N., Timokhovitch A. S., Kartsan T. I., Dmitriev D. D. Determination of navigation parameters of objects in conditions of interference of various origins // Vestnik SibGAU. 2015. T. 16, № 4. P. 891-897.
2. Correcting non-indentity in receiving channels in interference-immune systems for GLONASS and GPS / Tyapkin V. N., Kartsan I. N., Dmitriev D. D., Goncharov A. E., 2015 International Siberian Conference on Control and Communications, SIBCON 2015 -Proceedings 2015. P. 7147246.
© TanKHH B. H., KapqaH H. H., 2016
УДК 681.5.01
ОБЗОР ПРИМЕНЕНИЯ НА ПРАКТИКЕ МЕТОДА ОРТОГОНАЛЬНЫХ ПРОЕКЦИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
В. А. Ушаков
Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения Российская Федерация, 190000, г. Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 67 E-mail: [email protected]
Описываются примеры применения на практике метода ортогональных проекций, среди которых: наведение телескопов; управление антенными и энергетическими установками (в том числе в ракетно-космической области); управление торможением колес самолета.
Ключевые слова: САУ, система автоматического управления, применение на практике, метод ортогональных проекций, обобщенный метод Галеркина.
REVIEW OF APPLYING A METHOD OF ORTHOGONAL PROJECTIONS IN THE DEVELOPMENT OF AUTOMATIC CONTROL IN PRACTICE
V. A. Ushakov
Saint-Petersburg state University of Aerospace Instrumentation 67, Bolshaya Morskaya Street, Saint-Petersburg, 190000, Russian Federation E-mail: [email protected]
The paper describes an example of practical application of the method of orthogonal projections, including: guidance telescopes; control antenna and power plants (including those in the aerospace field); aircraft wheel brake control.
Keywords: automatic control system, application in practice, method of orthogonal projections, generalized Galerkin method.
На практике система автоматического управления (САУ) применяется для поддержания постоянного значения управляемой величины при изменяющихся возмущающих воздействиях (стабилизация температуры, давления, напряжения, углового положения летательного аппарата и т. п.), для изменения управляемой величины по заранее заданной программе (вывод ракеты на заданную траекторию, разворот телескопа с целью компенсации вращения Земли и т. д.), для воспроизведения произвольно изменяющегося задающего воздействия (антенна радиолокатора должна следить за маневрирующей целью, фреза ко-пировально-фрезерного станка должна воспроизводить движение щупа по копиру и т. д.) [1].
Метод ортогональных проекций (обобщенный метод Галеркина) [2] дает возможность с единых математических, методологических и алгоритмических позиций решать задачу синтеза параметров регулятора по заданным показателям качества работы САУ в переходном режиме и позволяет решать задачу параметрического синтеза САУ при минимальных вычислительных затратах, что достигается путем алгебраи-зации решения задачи и сведения ее к задаче нелинейного программирования (НП) с целевой функцией. Решение задачи НП средствами МаАаЬ/ Simulink показано в [3; 4].
С помощью обобщенного метода Галеркина решается целый класс задач, связанный с воспроизведени-
Системы управления, космическая навигация и связь
ем произвольно изменяющегося задающего воздействия; в [2], например, была решена задача параметрического синтеза нелинейной САУ электропривода наведения перископического зеркала большого наземного телескопа РТ-70.
Кроме того, в [2] описан синтез параметров регулятора нелинейной непрерывной САУ бортовой антенной летательного аппарата и следящей системы стабилизации изображения на индикаторе радиолокационной станции.
Метод ортогональных проекций применяется при параметрическом синтезе регулятора системы автоматического управления торможением колес (САУ ТК). В [5] рассматривается на примере среднемагистраль-ного самолета ТУ-134А-3 (Б-3), где оценка качества работы САУ ТК осуществлялась в следующих режимах: режим торможения при фиксированной скорости свободно катящегося колеса на «сухой» и «мокрой» взлетно-посадочной полосе (ВПП) и на «мокрой» ВПП при послепосадочном пробеге.
Применение обобщенного метода Галеркина для поддержания постоянного значения управляемой величины при изменяющихся возмущающих воздействиях, например, при параметрическом синтезе управления турбореактивным двигателем с форсажной камерой, где регулирование скорости вращения вала турбины осуществляется посредством изменения подачи топлива в двигатель, описано в [6].
Другим примером использования метода ортогональных проекций является синтез параметров регуляторов автономной электроэнергетической установки, который показан для каналов регулирования частоты и напряжения в [7].
В [8] в качестве объекта управления рассматривается комбинированная солнечно- и ветроэнергетическая установка, в состав которой входят сверхпроводниковый синхронный ветрогенератор, сверхпроводниковые силовые регуляторы тока (сверхпроводниковые индуктивные накопители энергии и сверхпроводниковые ограничители тока) и солнечная батарея. Для обеспечения надежной работы и решения задач энергоэффективности интеллектуальная система имеет три контура управления.
Первый контур управления реализует жесткий закон регулирования процессов пуска и выхода на номинальный режим работы, а также обеспечение требуемых динамических характеристик при переходе электроэнергетического комплекса из одного установившегося состояния в другое при изменении энергопотребления. Параметры алгоритма управления этого контура в [8] синтезируются с помощью обобщенного метода Галеркина.
Таким образом, в статье рассмотрены области и конкретные примеры применения на практике метода ортогональных проекций.
Библиографические ссылки
1. Бесекерский В. А., Попов Е. П. Теория систем автоматического управления. 4-е изд., перераб. и доп. СПб. : Профессия, 2004. 752 с.
2. Шишлаков В. Ф. Синтез нелинейных САУ с различными видами модуляции : монография. СПб. : СПбГУАП, 1999. 268 с.
3. Жуков А. Д., Ушаков В. А. Поиск экстремума алгебраической целевой функции в Simulink // Сб. докл. Научная сессия ГУАП. Ч. I. Технические науки / ГУАП. СПб., 2015. С. 235-238.
4. Жуков А. Д., Ушаков В. А. Оптимизация алгебраической целевой функции в Simulink // Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации : труды XXIV Междунар. науч.-техн. конф. / Издательский дом МЭИ. М, 2015. С. 99-100.
5. Крук А. Е. Синтез систем управления при случайных возмущениях прямым вариационным методом : дис. ... канд. техн. наук. СПб. : ГУАП, 2015. 149 с.
6. Шишлаков В. Ф., Шишлаков Д. В. Параметрический синтез многосвязных систем автоматического управления обобщенным методом Галеркина // Информационно-управляющие системы. 2006. № 3. С. 51-55.
7. Шишлаков В. Ф., Шишлаков Д. В., Цветков С. А. Синтез и моделирование автономной электроэнергетической установки // Информационно-управляющие системы. 2008. № 4. С. 14-17.
8. Концепция построения интеллектуальных защищенных систем управления для объектов децентрализованной энергетики / Л. И. Чубраева, А. Л. Ронжин, А. В. Шишлаков и др. // Труды СПИИРАН. 2014. № 2(33). С. 207-225.
References
1. Besekerskiy V. A., Popov E. P. Teoriya sistem avtomaticheskogo upravleniya [Theory of Automatic Control Systems]. Saint-Petersburg : Professiya Publ., 2004. 752 p. (In Russ.)
2. Shishlakov V. F. Sintez nelineynykh SAU s razlichnymi vidami modulyatsii [Synthesis nonlinear automatic control system with different types of modulation]. Saint-Petersburg : SPbGUAP publ., 1999. 268 p. (In Russ.)
3. Zhukov A. D., Ushakov V. A. [Search extremum of algebraic objective function in simulink]. Sb. dokl. Nauchnaya sessiya GUAP [Proc. Conf. "Scientific session SUAI"]. SPb., 2015. P. 235-238. (In Russ.)
4. Zhukov A. D., Ushakov V. A. [The algebraic optimization objective function in Simulink] // Trudy XXIV Mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii Sovremennye tekhnologii v zadachakh upravleniya, avtomatiki i obrabotki informatsii [Proc. of the XXIV Intern. Scientific Conf. "Modern technologies in management tasks automation and information processing"]. M., 2015. P. 99-100. (In Russ.)
5. Kruk A. E. Sintez sistem upravleniya pri sluchaynykh vozmushcheniyakh pryamym variatsionnym metodom. Dis. kand. tekhn. nauk. [Synthesis of control systems with random perturbations of the direct variational method. Cand. techn. sci. diss]. SPb. : GUAP publ., 2015. 149 p. (In Russ.)
6. Shishlakov V. F., Shishlakov D. V. [Parametric synthesis of multiply connected systems of automatic
Тешетневс^ие чтения. 2016
control generalized Galerkin method] // Informatsionno-upravlyayushchie sistemy. 2006. № 3. P. 51-55. (In Russ.)
7. Shishlakov V. F., Shishlakov D. V., Tsvetkov S. A. [Synthesis and simulation of autonomous electric power installation] // Informatsionno-upravlyayushchie sistemy. 2008. № 4. P. 14-17. (In Russ.)
8. Chubraeva L. I., Ronzhin A. L., Shishlakov A. V., Ronzhin A. L., Shishlakov V. F. [The concept of building intelligent control systems for protected objects decentralized energy] // Trudy SPIIRAN. 2014. № 2(33). P. 207-225 (In Russ.)
© Ушаков В. А., 2016
УДК 621.396.663
ПЕЛЕНГАЦИОННЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРИЕНТАЦИИ ПО СИГНАЛАМ ГНСС*
Ю. Л. Фатеев, В. Н. Тяпкин, Д. Д. Дмитриев, Н. С. Кремез*, А. Б. Гладышев
Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79
*E-mail: [email protected]
Рассматриваются вопросы определения пространственного положения объектов по сигналам ГНСС на основе пеленгационного метода, с использованием многоэлементных антенных решеток в качестве интерферометра, обеспечивающего надежное разрешение фазовой неоднозначности и повышение точности измерения пространственной ориентации.
Ключевые слова: пеленгационный метод, пространственная ориентация, навигационная аппаратура, антенные решетки.
DF METHOD OF MEASURING THE ANGLES OF SPATIAL ORIENTATION OF GNSS SIGNALS
Yu. L. Fateev, V. N. Tyapkin, D. D. Dmitriev, N. S. Kremez*, A. B. Gladyshev
Siberian Federal University 79, Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation *E-mail: [email protected]
The research considers problems of determining the spatial position of objects on GNSS signals based on the DF method, using a multi-element antenna arrays as an interferometer, to provide a reliable resolution of phase ambiguity and improve the accuracy of measurement of spatial orientation.
Keywords: direction-finding method, spatial orientation, navigation consumer equipment, antenna arrays.
Введение. Навигационная аппаратура потребителя (НАП) спутниковых радионавигационных систем (СРНС) постоянно совершенствуется и развивается, одним из перспективных направлений развития является применение в качестве антенной системы антенных решеток (АР). Это позволяет повысить помехоустойчивость и точность измерения радионавигационных параметров, а также обеспечивает надежное разрешение фазовой неоднозначности связанного с антенной системой объекта за счет большой избыточности измерений [1]. Использование АР обусловлено также многофункциональностью их применяемости: при измерении координат и вектора скорости объекта можно сформировать узкую диаграмму направленности (ДН) для каждого навигационного космического аппарата (НКА) СРНС в отдельности, что обеспечивает значительное увеличение отношения сигнал/ шум и повышение помехоустойчивости [2]; при измерении углов пространственной ориентации АР используется как многобазовый интерферометр.
Пеленгационный метод измерения углов пространственной ориентации. Задача нахождения направляющих косинусов на источники излучения сигналов - это задача радиопеленгации. В данном случае отличием от обычной радиопеленгационной задачи является то, что конфигурация источников излучения точно известна. В основу угловых измерений положен интерферометрический метод. Антенная система НАП представляет собой однобазовый или многобазовый интерферометр [3-4]. Направляющие косинусы вектора-базы могут быть определены по уравнению скалярного произведения векторов:
= ф = кхх + куу + к^ , (1)
2п
где Ф - фазовый сдвиг, выраженный в единицах длины, являющийся разностью хода сигналов НКА между антеннами А0 и А^ кх, ку, кх - направляющие косинусы вектора-направления на НКА; х, у, х - координаты вектора-базы.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (соглашение № 14.575.21.0081, уникальный идентификатор проекта RFMEFI57514X0081).
