Автоматика и управление Методические указания к выполнению лабораторных работ (стр. 12 )

Полученные рекуррентные соотношения позволяют задавать любые возможные траектории движения цели.

Определение параметров движения цели в системе ВО производится методом скользящего сглаживания с помощью модели первого порядка. Пусть xi, yi – измеренные значения координат в момент ti ; xсi, yсi, xсi', yсi' – оценки (сглаженные значения) координат и скоростей в момент ti ; xiэ, yiэ, x'iэ, y'iэ – экстраполированные значения координат и скоростей к моменту ti.

При использовании в системе ВО линейной модели первого порядка обработка ведется по алгоритму:

Коэффициенты сглаживания mi и hi определяются по формулам:

Величины m* и h* выбираются в зависимости от ошибок измерения координат и возможностей маневрирования целей.

Координаты xi, yi , поступающие от подсистемы первичной обработки, не совпадают с истинными координатами цели x i , z i :

где dxi , dyi - ошибки измерения и квантования сигналов.

Оценки координат, полученные в результате сглаживания, также содержат ошибки:

,

которые зависят от характера движения целей и от выбранного способа сглаживания.

Описание моделирующего алгоритма

Моделируемая траектория движения самолета состоит из некоторых участков. На каждом участке задается постоянное продольное ускорение a и крен самолета y (рис. 10.2). Величины a и y могут иметь и нулевые значения, тогда движение будет прямолинейным и равномерным.

Предусмотрены различные варианты ввода информации о движении цели. Для первых N¢ точек каждого участка вводятся мгновенные значения координат xi и zi, ошибок измерения di и di и ошибок сглаживания Dxi и Dyi .Кроме того, в конце каждого участка длиной N вводятся значение координат x, z, скорости V, путевого угла j, а также среднеквадратичные значения ошибок измерения dd и оценки dD, накопившиеся на данном участке за N наблюдений. С этой целью счет циклов обзора ведется как от начала наблюдения i, так и от начала текущего участка n.

Для задания начала траектории в ЦВМ задаются координаты xo, zo, начальное значение коэффициента сглаживания координат m, коэффициент прочности траектории Q, вводятся скорость Vo, курс jo, продольное ускорение а, угол крена g, период обзора (вращения антенны) T, начальные значения числа циклов наблюдения (обзора) i, среднеквадратичное значение ошибки измерений dск и установившиеся значения коэффициентов сглаживания m.

Далее задаются параметры движения, постоянные для каждого участка, со следующими данными для первого участка – участка автозахвата – ускорение а = 0, угол крена g = 0; второго участка – прямолинейного равномерного движения – а = 0, g = 0; третьего участка – разворота – а = 0, g ¹ 0; четвертого участка – равноускоренного движения – а ¹ 0, g = 0. Длина каждого участка постоянна и выражена числом циклов наблюдения N. Кроме того, задается число циклов N¢, для которых должны быть выделены мгновенные значения ошибок измерений и сглаживания.

Затем идет счет циклов и моделируется движение цели за время одного оборота антенны. Далее моделируются ошибки измерения координат и процедура вторичной обработки информации. Циклы моделирования движения и обработки информации повторяются без ввода результатов до конца очередного участка траектории, после чего выводятся данные о конечной точке участка и среднеквадратичных ошибках на всем участке (табл. 10.1).

Таблица 10.1

Пере-менная	x	z	V	y	T	dск	m*	h*	а	g	N	N'
Размер-ность	м	м	м/с	град	с	м	-	-	м/с2	град	-	-
Min	-200000	-200000	250	- 180	6	250	0	0	- 1,5	- 30	1	0
Max	200000	200000	950	180	20	750	1	1	+ 1,5	30	99	N

Порядок выполнения работы

Перед началом работы для наглядного представления процесса скользящего сглаживания координат цели запустите демонстрационную программу. Обратите внимание на последовательность расчета координат.

В работе анализируется возможность использования алгоритма скользящего сглаживания для автосопровождения цели на всех участках полета. Работа выполняется на компьютере. Запустите программу и точно следуйте указаниям и рекомендациям, выводимым на экран. Прежде чем нажать клавишу Enter, уточните правильность введенных данных на экране. При наличии (использовании) принтера проверьте его готовность к работе.

В процессе выполнения лабораторной работы студент исследует работу алгоритма вторичной обработки радиолокационной информации по автоматическому сопровождению цели при различных значениях коэффициента сглаживания координат, а именно проводит три опыта: m1 = 0,9; m2 = 0,1; m3 = 0,4 … 0,6 (коэффициент сглаживания скорости h рассчитывается автоматически по значению коэффициента прочности траектории).

Рекомендуется для ознакомления с алгоритмом работы выполнить ознакомительный (без отчета) опыт с предложенными компьютером данными.

1.  Подготовительные операции

Введите данные согласно комментариям на экране или табл. 10.1:

-  скорость цели;

-  курс;

-  крен;

-  период обзора;

-  ускорение;

-  СКО измерения;

-  коэффициент сглаживания.

2.  Начало сопровождения

При каждом нажатии на любую клавишу на основе исходных данных на первом этапе (ввод в сопровождение) цель движется прямолинейно с постоянной скоростью. При этом коэффициент сглаживания координат принимает введенное значение, а коэффициент сглаживания скорости рассчитывается исходя из устойчивости процесса ввода в сопровождение (значений прочности траектории).

На экране в левом верхнем окне демонстрируется решение сглаживания координат на каждом цикле обзора; в окне с синей каймой красным цветом отображается траектория движения цели. Кроме этого, на экране с каждым нажатием клавиши отображаются динамика изменения курса, скорости, ускорения, крена, времени наблюдения, № обзора, коэффициентов m и h, а также значения для экстраполированных, измеренных и сглаженных координат (X, Y) и величины отклонения их от истинных (dX, dY).

При остановке программы первый участок траектории движения цели заканчивается.

3. Сглаживание координат при равномерном прямолинейном движении

3.1. Для перехода к следующему участку введите предложенную компьютером букву.

3.2. Далее процесс выполнения работы проходит аналогичным образом (см. п. 2). Обратите внимание на динамику изменения процесса по сравнению с наблюдавшимися в п. 2.

При остановке программы второй участок траектории движения цели заканчивается. После ввода предложенной компьютером буквы программа выполнит в памяти компьютера (без вывода на экран) еще 200 обзоров и представит таблицу результатов статистической обработки по этим обзорам (СКО экстраполяции, измерения и сглаживания).

4. Сглаживание координат при развороте

Повторить п. 3.

5. Сглаживание координат при ускоренном движении

Повторить п. 3.

Для продолжения работы переходят к пункту 1, в котором изменяют только величину m. Далее цикл операций повторяется.

6. Выполнять в режиме СИ необязательно.

6.1. Определение оптимальных коэффициентов сглаживания для участков полета.

Оптимальное значение m для данного характера движения соответствует минимуму величины СКО сглаживания и определяется путем поиска. Оптимальное значение m ищется отдельно для каждого участка.

6.2. Определение оптимального коэффициента сглаживания для полета в целом

Оптимальное значение коэффициента m ищется для полета в целом.

Содержание отчета

1.  Данные исполнителя (ФИО, факультет, № группы).

2.  Название работы.

3.  Цель работы.

4.  Теория рассматриваемого вопроса, процесса.

5.  Результаты экспериментов:

- исходные данные;

- для всех опытов результаты статистической обработки по 200 обзорам;

- построить на одном рисунке истинную, экстраполированную, измеренную и сглаженную траектории движения цели для одного из трех опытов (по выбору, по варианту или указанию преподавателя).

6.  Выводы по работе.

Литература: [1,6-8].

Литература

1.  , , Сухих управление движением авиационного транспорта / Под ред. . М.: Транспорт, 1999.

2.  , , Сухих информационно-управляющие системы: Учеб. для вузов/ Под ред. . М.: Транспорт, 1994.

3.  Автоматизированное управление полетом воздушных судов / , , ; Под ред. . М.: Транспорт, 1992.

4.  , , Федоров автоматического управления: Учебное пособие. Ч.1. / ОЛАГА. Л., 1978.

5.  , , Федоров автоматического управления: Учебное пособие. Ч.2. / ОЛАГА. Л., 1979.

6.  Тучков системы и радиоэлектронные средства управления воздушным движением: Учебник для вузов. М.: Транспорт, 1994.

7. , Кейн средства управления воздушным движением / Учебное пособие для вузов. М.: Транспорт, 1975.

8.  Автоматизированные системы управления воздушным движением: Справочник / , , ; Под ред. . М.: Транспорт, 1986.

Содержание

	Стр.
Общие методические указания	3
Раздел 1. ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ……………………………………………..	4
Работа № 1. Потенциометрические датчики и функциональные преобразователи……………………………………………………	4
Работа № 2. Электромеханический интегратор и синусно-косинусный потенциометр………………………………………………...	14
Работа № 3. Характеристики элементов системы «Путь-4 МПА»……..	21
Раздел 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ……………………………………………..	34
Работа № 4. Динамические звенья систем автоматического управления…………………………………………………………….	34
Работа № 5. Динамика цифровых систем управления…………………	38
Раздел 3. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ. ……………………………………………	45
Работа № 6. Исследование системы автоматического регулирования второго порядка………………………………………...……	45
Работа № 7. Система траекторного управления СТУ-154………………	55
Работа № 8. Динамика системы траекторного управления СТУ-154…..	66
Работа № 9. Первичная обработка радиолокационной информации в АС УВД………………………………………………………	71
Работа № 10. Вторичная обработка радиолокационной информации в АС УВД………………………………………………………	80
Литература………………………………………………………………....	89