CC BY
14
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ
УДК 681.532.8
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-11-7-10
СИСТЕМА НАВЕДЕНИЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ БЛОКА ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ СОПРОВОЖДЕНИЯ
В.Г. Баунин, А.Р. Землеханов, Н.В. Швецов, Д.А. Аверин
Рассмотрены вопросы построения высокоточной системы наведения и стабилизации блока чувствительных элементов оптико-электронной системы сопровождения целей, предназначенной для установки на подвижных носителях. Для достижения высокой динамической точности слежения за движущимися целями при качке носителя, на котором установлена оптико-электронная станция, предложено использование в системе наведения и стабилизации компенсирующих каналов по сигналам переносных угловых скоростей, обусловленных движением носителя.
Ключевые слова: система наведения и стабилизации, оптико-электронная система сопровождения, точность слежения за целью, блок самонастройки/
В разрабатываемых зенитных комплексах широко применяются оптико-электронные системы сопровождения (ОЭСС), обеспечивающие возможность их работы в пассивном режиме и благодаря этому повышающие их скрытность. Обеспечение возможности сопровождения целей, движущихся с высокой скоростью, требует высокой динамической точности наведения чувствительных элементов ОЭСС, в том числе при движении носителя.
Для обеспечения высокой динамической точности сопровождения целей при движении носителя предлагается реализовать в системе наведения и стабилизации (СНС) блока чувствительных элементов (БЧЭ) ОЭСС принцип комбинированного регулирования с введением компенсирующих каналов по переносным угловым скоростям, обусловленным движением носителя, относительно осей вертикального (ВН) и горизонтального (ГН) наведения [1]. Функциональная схема СНС с компенсирующими каналами по переносным угловым скоростям относительно осей ВН и ГН приведена на рис. 1.
СНС содержит блок управления (БУ), датчики угловой скорости БЧЭ ОЭСС относительно осей ВН и ГН (ДУС ВН и ДУС ГН), датчики переносной угловой скорости относительно осей ВН и ГН (ДПУС ВН и ДПУС гн), усилители мощности каналов ВН и ГН (УМ ВН и УМ ГН), исполнительные двигатели каналов ВН и ГН (ИД ВН и ИД ГН), датчики угла поворота БЧЭ ОЭСС относительно осей ВН и ГН (ДУ ВН и ДУ ГН).
БУ предназначен для сопряжения с аппаратурой управления ОЭСС (АУ ОЭСС) и выработки сигналов управления по каналам ВН и ГН в результате обработки сигналов, получаемых от АУ ОЭСС, ДУ ВН, ДУС ВН, ДПУС ВН, ДУ ГН, ДУС ГН, ДПУС ГН.
УМ ВН и УМ ГН усиливают сигналы управления по каналам ВН и ГН, полученные от БУ, по напряжению и току до уровня, необходимого для управления исполнительными двигателями ВН и ГН (ИД ВН и ИД ГН).
ИД ВН и ИД ГН разворачивают БЧЭ ОЭСС в соответствии с поданными на них напряжениями. В качестве ИД ВН и ИД ГН могут быть использованы как двигатели большого момента, роторы которых соединяются с конструктивными элементами БЧЭ ОЭСС без использования редукторов, так и двигатели, сопрягаемые с конструктивными элементами БЧЭ ОЭСС через понижающие скорость вращения механические передачи.
- МвН-
ЯЛУ С ВН
ДПУС ГН
Г^АУОЗССУ^
БУ
ДУВН-
УМВН
ИД ВН\^\БЧЭ 03СС\-\
УМГН
ИДГН—т—*
ДУГИ
■ДУСГН
Рис. 1. Функциональная схема системы наведения и стабилизации
СНС предназначена для работы в двух режимах: режиме наведения БЧЭ ОЭСС в заданное направление в системе координат, связанной с носителем, и режиме сопровождения цели.
В первом режиме БУ вырабатывает сигналы управления по каналам ВН и ГН в соответствии с сигналами заданных углов наведения, получаемыми от АУ ОЭСС, и сигналами о текущих углах поворота БЧЭ ОЭСС, получаемыми от ДУ ВН и ДУ ГН.
После перемещения БЧЭ ОЭСС в заданное направление СНС переходит в режим сопровождения цели, в котором она отрабатывает сигналы рассогласования по ВН и ГН, вырабатываемые АУ ОЭСС в результате обработки видеоинформации, получаемой от БЧЭ.
Для обеспечения стабилизации оси визирования БЧЭ ОЭСС при качке носителя одновременно со слежением за целью каждый из каналов ВН и ГН СНС при работе в этом режиме реализован по двухконтурной схеме, содержащей внутренний контур стабилизации, замкнутый по углу поворота БЧЭ ОЭСС, вычисленному путем интегрирования сигнала абсолютной угловой скорости от ДУС ВН (ДУС ГН), и внешний контур слежения за целью, замкнутый по сигналу рассогласования ВН (ГН), выработанному АУ ОЭСС (см. рис. 2).
Рис. 2. Структурная схема управляющей части канала наведения в режиме сопровождения цели: боэее - сигнал рассогласования, вырабатываемый АУ ОЭСС;
идус - выходной сигнал датчика угловой скорости (ДУС ВН или ДУС ГН); Цдпус - выходной сигнал датчика переносной угловой скорости (ДПУС ВН или ДПУС ГН); бет - ошибка стабилизации; ЦуПр - сигнал управления каналом наведения
Для исключения скоростной ошибки во внешнем контуре слежения за целью использован пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор. Выходной сигнал ПИ-регулятора контура слежения за целью вводится в контур стабилизации.
Стабилизация линии визирования БЧЭ ОЭСС при движении носителя осуществляется по принципу комбинированного регулирования. В контур стабилизации, замкнутый по интегралу сигнала абсолютной угловой скорости от ДУС ВН (ДУС ГН), вводится сигнал переносной угловой скорости БЧЭ ОЭСС, получаемый от ДПУС ВН (ДПУС ГН).
Системный анализ, управление и обработка информации
Для достижения высокой динамической точности стабилизации линии визирования БЧЭ ОЭСС при движении носителя необходимо выполнить условие полной компенсации переносной угловой скорости. Для обеспечения выполнения этого условия в компенсирующий канал включен блок самонастройки, выполняющий подстройку коэффициента передачи сигнала переносной угловой скорости [2].
На рис. 3 приведены графики переменных, характеризующих работу канала ВН СНС при слежении за целью с угловой скоростью 0,1745 рад/с при одновременном действии качки носителя, изменяющейся по гармоническому закону, с амплитудой 0,05236 рад и круговой частотой 5 рад/с, полученные в результате математического моделирования.
Рис. 3. Графики переменных, характеризующих работу канала ВН СНС при слежении за целью с одновременным действием качки носителя
Как видно из приведенных графиков, ошибка слежения за целью не превышает 0,00008 рад, что подтверждает возможность достижения в СНС с предложенной схемой управляющей части высокой динамической точности слежения БЧЭ ОЭСС за целью в условиях качки носителя.
Список литературы
1. Баунин В.Г., Землеханов А.Р., Швецов Н.В., Аверин Д.А. Система управления двухосным поворотным устройством оптико-электронной системы сопровождения целей // Электронные информационные системы. 2020. № 2(25). С. 43 - 49.
2. Баунин В.Г. Синтез структуры высокоточной системы наведения и стабилизации инерционного объекта на базе датчиков абсолютной угловой скорости // Оборонная техника. 2017. № 7 - 8. С. 126 - 135.
Баунин Владимир Геннадьевич, канд. техн. наук, доцент, начальник отдела, mail@yniisignal.ru, Россия, Ковров, АО «Всероссийский научно-исследовательский институт «Сигнал»,
Землеханов Александр Римович, ведущий инженер-исследователь, mail@yniisignal.ru, Россия, Ковров, АО «Всероссийский научно-исследовательский институт «Сигнал»,
9
Швецов Николай Владимирович, начальник сектора, mail@vniisignal.ru, Россия, Ковров, АО «Всероссийский научно-исследовательский институт «Сигнал»,
Аверин Дмитрий Анатольевич, ведущий инженер-исследователь, mail@vniisignal.ru, Россия, Ковров, АО «Всероссийский научно-исследовательский институт «Сигнал»
LAYING AND STABILIZATION SYSTEM FOR A SENSING ELEMENTS UNIT OF AN OPTOELECTRONIC TRACKING SYSTEM
V.G. Baunin, A.R. Zemlekhanov, A.V. Rumyantsev, N.V. Shvetsov, D.A. Averin
The paper studies the matters of creating a high-accuracy laying and stabilization system for a sensing elements unit of an optoelectronic tracking system. This high-accuracy system is intended for installation on mobile objects. In order to achieve a high dynamic accuracy of moving targets tracking while the object carrying the optoelectronic system is rolling, it is proposed to provide the laying and stabilization system with compensative channels for signals of angular transport velocities produced by the object motion.
Key words: laying and stabilization system, optoelectronic tracking system, target tracking accuracy, self-adjustment unit.
Baunin Vladimir Gennad'evich, candidate of technical sciences, docent, department head, mail@vniisignal.ru, Russia, Kovrov, «All-Russian Scientific Research Institute «Signal» Joint Stock Company,
Zemlekhanov Aleksandr Rimovich, principal research engineer, mail@vniisignal.ru, Russia, Kovrov, «All-Russian Scientific Research Institute «Signal» Joint Stock Company,
Shvetsov Nikolai Vladimirovich, sector head, mail@vniisignal.ru, Russia, Kovrov, «All-Russian Scientific Research Institute «Signal» Joint Stock Company,
Averin Dmitrii Anatol'evich, principal research engineer, mail@vniisignal. ru, Russia, Kovrov, «All-Russian Scientific Research Institute «Signal» Joint Stock Company
УДК 681.513.8
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-11-10-15
РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОРГАНИЗАЦИИ ДВИЖЕНИЯ ГРУППЫ БЛА НА ОСНОВЕ ЭКВИВАЛЕНТА ТЕПЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ
Э.А. Гейс
В работе предложен метод организации движения многоагентной системы, состоящей из квадрокоптеров. Предложенный метод заключается в организации поведенческого повторения роем теплового движения атомов. Такой подход повышает инвариантность к изменению свойств среды и новым заданиям оператора роя. Предложенный метод дополнен компонентом, который компенсирует возмущающие воздействия на летательный аппарат и способствует сохранению характера движения агентов в потенциальном поле. Результаты моделирования предложенного метода выявили новую проблему, негативно влияющую на поведенческую имитацию агентами теплового движения.
Ключевые слова: многоагентная система, потенциальное поле, система управления, тепловое движение.
На сегодняшний день написано множество работ, касающихся кооперации агентов роя [1-4]. Имеются работы по организации движения [5, 6] и методам принятия решений [7]. Одной из ключевых особенностей многоагентных систем является адаптивность к изменениям свойств окружающей среды. Под агентом в данной работе понимается квадрокоптер, имеющий
10
