Комплексная курсовая система

 

Использование: курсовые системы навигации и ориентации летательных аппаратов. Сущность изобретения: повышение точности формирования истинного курса достигается тем, что в систему дополнительно к датчику угловой скорости курса, двум блокам разности и двум интеграторам вводятся пять блоков умножения, два блока разности, три интегратора, функциональный преобразователь, два квадратора, блок деления, блок формирования арктангенса, разнесенные по строительной оси летательного аппарата, два спутниковых датчика координат и блок формирования относительных координат. Посредством комплексной обработки информации компенсируются начальная погрешность курса, относительные систематические погрешности спутниковых датчиков координат и подавляются до любой заданной величины относительные флюктуационные погрешности спутниковых датчиков координат. 2 ил.

Изобретение относится к области авиационного приборостроения, в частности к системе формирования истинного (географического) курса.

Известны комплексные курсовые системы (см. Михлин Б.З. и др. Геомагнитная навигация. М. Машиностроение, 1967; Селезнев В.П. Навигационные устройства. М. Машиностроение, 1974).

В качестве прототипа принимается (см. Помыкаев И.И. и др. Навигационные приборы и устройства. М. Машиностроение, 1983, с. 123-139) комплексная курсовая система, содержащая гироскопический датчик угловой скорости курса ДУСК, датчик магнитного курса ДМК, первый и второй блоки разности БР1 и БР2, первый и второй интеграторы И1 и И2.

ДУСК измеряет угловую скорость движения летательного аппарата (здесь угловая скорость курсового движения, w погрешность, p оператор дифференцирования), поступающую на первый вход БР1, где формируется откорректированная угловая скорость , поступающая на вход И1, где формируется откорректированный угол курса (здесь Δ_o начальная погрешность), поступающий на первый вход БР2, на второй вход которого поступает измеряемый ДМК угол магнитного курса Ψ_м= Ψ + Δ_м (здесь Ψ угол истинного географического курса, D_м погрешность от нескомпенсированного магнитного склонения). На выходе БР2 формируется сигнал (Ψ_к- Ψ_м), поступающий на второй вход БР1 и на вход И2, где формируется сигнал , поступающий на третий вход БР1, где формируется сигнал (здесь К₁, К₂ коэффициенты усиления), откуда откуда следует, что погрешности Δ_o и ω компенсируются, а по окончании переходного процесса погрешность ΔΨ_к= Δ_м. Погрешность Δ_м от нескомпенсированного магнитного склонения (особенно при перезапуске системы в полете) составляет 2 5^o.

Техническим результатом, достигаемым при использовании предлагаемого технического решения, является повышение точности работы системы.

Достигается тот результат тем, что в комплексную курсовую систему, содержащую последовательно соединенные датчик угловой скорости курса, первый блок разности, первый интегратор, второй блок разности и второй интегратор, дополнительно введены первый пятый блоки умножения, третий и четвертый блоки разности, третий пятый интеграторы, первый и второй квадраторы, функциональный преобразователь, первый и второй спутниковые датчики координат, блок формирования относительных координат, блок деления и блок формирования арктангенса, выход которого подключен ко вторым входам второго и четвертого интеграторов, причем первый блок умножения включен между выходом второго интегратора и вторым входом первого блока разности, на третий вход которого подключен выход третьего блока умножения, второй блок умножения включен между выходом второго интегратора и вторым входом второго блока разности, на третий вход которого подключен выход четвертого блока умножения, на первый и второй входы которого подключены соответственно выход пятого интегратора и четвертый выход функционального преобразователя, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно ко вторым входам первого, второго и третьего блоков умножения, на первый вход которого подключен выход пятого интегратора; последовательно соединенные третий блок разности, третий интегратор и четвертый интегратор, на третий вход которого подключен выход пятого блока умножения, на первый и второй входы которого подключены соответственно выход пятого интегратора и выход третьего блока разности, подключенный также ко входу функционального преобразователя; выход четвертого интегратора подключен к собственному четвертому входу и ко второму входу третьего блока разности, на первый вход которого подключен выход датчика угловой скорости курса; первый и второй выходы первого датчика спутниковых координат подключены соответственно к первому и второму входам блока формирования относительных координат, на третий и четвертый входы которого подключены соответственно первый и второй выходы второго спутникового датчика координат, первый выход блока формирования относительных координат подключен ко входу первого квадратора и к первому входу блока деления, на второй вход которого подключен второй выход блока формирования относительных координат, подключенный также ко входу второго квадратора, выход которого подключен ко второму входу четвертого блока разности, выход которого подключен ко входу пятого интегратора, при этом выход блока деления подключен ко входу блока формирования арктангенса.

На фиг. 1 представлены блок-схемы системы-прототипа, обозначения блоков приведены выше; на фиг. 2 блок-схема предлагаемой системы, содержащей: 1 - датчик угловой скорости курса ДУСК, 2 первый блок разности БР1, 3 первый интегратор И1, 4 второй блок разности БР2, 5 второй интегратор И2, 6 - первый блок умножения БУ1, 7 второй блок умножения БУ2, 8 третий блок умножения БУ3, 9 четвертый блок умножения БУ4, 10 третий блок разности БР3, 11 третий интегратор И3, 12 четвертый интегратор И4, 13 пятый блок умножения БУ5, 14 функциональный преобразователь ФП, 15 первый спутниковый датчик координат СДК1, 16 второй спутниковый датчик координат СДК2, 17 - блок формирования относительных координат БФОК, 18 четвертый блок разности БР4, 19 пятый интегратор И5, 20 блок формирования арктангенса БФА, 21 - блок деления БД, 22 первый квадратор КВ1, 23 второй квадратор КВ2.

Примеры технического исполнения блоков приведены: ДУСК в книге: Помыкаев И.И. и др. Навигационные приборы и устройства. - М. Машиностроение, 1983, с. 105; БР, И, ФП, БФА, БУ, БД, КВ в книге: Тетельбаум И.М. Шнейдер Ю.Р. 400 схем для АВМ. М. Энергия, 1978, соответственно с. 8, 9, 50, 53; СДК в книге: Кирст М.А. Навигационная кибернетика полета. М. Воениздат, 1971, с. 151.

Система работает следующим образом.

ДУСК1 измеряют угловую скорость ( действительная угловая скорость, ω погрешность, при этом w ≈ const), которая с выхода ДУСК1 поступает на первый вход БР1 2 и на первый вход БР3 10.

СДК1 15 и СДК2 16 разнесены по строительной оси летательного аппарата на расстояние L. СДК1 15 измеряет восточную и северную координаты местоположения точки установки А: x_аи= x_a+ Δ_xa, y_аи= y_a+ Δ_ya, (здесь Δ_xa, Δ_ya погрешности), которые с первого и второго выходов СДК1 15 поступают на первый и второй входы БФОК 17, на третий и четвертый входы которого соответственно с первого и второго выходов СДК2 16 поступают измеряемые координаты местоположения точки установки В: y_ви= y_в+ Δ_yв, x_вн= x_в+ Δ_xв, (здесь Δ_xв, Δ_yв погрешности). В БФОК 17, реализуемого на двух блоках разности, формируются относительные координаты систематические погрешности; высокочастотные флюктуационные погрешности).

Сигнал относительной координаты x_и с первого выхода БФОК 17 поступает на первый вход БД2 1 и на вход КВ1 22. Сигнал относительной координаты y_и со второго выхода БФОК 17 поступает на второй вход БД2 1 и на вход КВ2 23, где формируется сигнал y²_и, поступающий на второй вход БР4 18, на первый вход которого с выхода КВ1 22 поступает сигнал x²_и.

Если y_ab северная относительная координата, x_ab - восточная относительная координата, тогда

L² = x²_ав+ y²_ав .
В БД2 1 формируется сигнал , поступающий на вход БФА 20, где формируется сигнал измеренного истинного курса (здесь поступающий на второй вход И2 5 и на второй вход И4 12.

В БР4 18 при известной величине L² формируется сигнал x²_и+ y²_и- L²= 2(x_ав·Δ_x+ y_ав·Δ_y), поступающий на вход И5 19, где формируется сигнал

поступающий с выхода И5 19 на первый вход БУ3 8, на первый вход БУ4 9 и на второй вход БУ5 13, на первый вход которого поступает сигнал с выхода БР3 10, в БУ5 13 формируется сигнал , поступающий на четвертый вход И4 12, на выходе которого формируется сигнал z, поступающий на третий вход И4 12 и на второй вход БР3 10, где формируется сигнал (здесь n₂ коэффициент усиления), поступающий на вход И3 11, где формируется сигнал , поступающий на первый вход И4 12, в котором формируется сигнал

(здесь n₁ коэффициент усиления).

Так как

откуда следует, что при ω = const, Δ₂ ≪ 1 составляющая

и если при этом, поскольку A₁, W известные величины, то выбор n₂ обеспечивается , тогда после окончания переходного процесса, определенного выбором коэффициентов n₂ и n₁, .

Сигнал с выхода БР3 10 поступает на вход ФП 14, где формируются сигналы функций от

которые с первого, второго, третьего и четвертого выходов ФП 14 поступают соответственно на второй вход БУ1 6, на второй вход БУ2 7, на второй вход БУ3 8 и на второй вход БУ4 9, где формируется сигнал , поступающий на третий вход БР2 4. В БУ3 8 формируется сигнал , поступающий на третий вход БР1 2.

На выходе БР2 4 формируется сигнал откорректированного истинного курса Ψ_к, поступающий на первый вход И2 5, где формируется сигнал , поступающий на первый вход БУ1 6 и на первый вход БУ2 7, где при k₁≈const формируется сигнал , поступающий на второй вход БР2 4. В БУ1 6 при k₂≈const формируется сигнал , поступающий на второй вход БР1 2, где формируется сигнал
,
поступающий на вход И1 3, где формируется сигнал z₁/p, поступающий на первый вход БР2 4, где (при m₁≈const, Δ_o начальная погрешность) формируется сигнал

или

Соответственно при

Из условий обеспечения качества переходного процесса при биномиальной стандартной форме характеристического полинома (см. Кузовков Н.Т. Модельное управление и наблюдающие устройства. М. Машиностроение, 1976) выбирается соотношение коэффициентов .

Из условий обеспечения помехоустойчивости, например, при

A_kд допустимая величина погрешности.

При известных A, W заданной величине A_kд

Параметры формируются в ФП 14.

Таким образом, на выходе БР2 4, являющемся выходом комплексной курсовой системы, обеспечивается компенсация погрешностей Δ_o, ω, Δ₁, Δ₂ и подавление до любой допустимой величины (A_kд) погрешности от флюктуационных составляющих , т.е. обеспечивается достижение технического результата повышение точности работы системы.

Формула изобретения

Комплексная курсовая система, содержащая последовательно соединенные датчик угловой скорости курса, первый блок разности, первый интегратор, второй блок разности, второй интегратор, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены первый пятый блоки умножения, третий и четвертый блоки разности, третий пятый интеграторы, первый и второй квадраторы, функциональный преобразователь, первый и второй спутниковые датчики координат, блок формирования относительных координат, блок деления и блок формирования арктангенса, выход которого подключен к вторым входам второго и четвертого интеграторов, причем первый блок умножения включен между выходом второго интегратора и вторым входом первого блока разности, на третий вход которого подключен выход третьего блока умножения, второй блок умножения включен между выходом второго интегратора и вторым входом второго блока разности, на третий вход которого подключен выход четвертого блока умножения, на первый и второй входы которого подключены соответственно выход пятого интегратора и четвертый выход функционального преобразователя, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к вторым входам первого, второго и третьего блоков умножения, на первый вход которого подключен выход пятого интегратора, последовательно соединенные третий блок разности, третий интегратор и четвертый интегратор, на третий вход которого подключен выход пятого блока умножения, на первый и второй входы которого подключены соответственно выход пятого интегратора и выход третьего блока разности, подключенный также к входу функционального преобразователя, выход четвертого интегратора подключен к собственному четвертому входу и к второму входу третьего блока разности, на первый вход которого подключен выход датчика угловой скорости курса, первый и второй выходы первого датчика спутниковых координат подключены соответственно к первому и второму входам блока формирования относительных координат, на третий и четвертый входы которого подключены соответственно первый и второй выходы второго спутникового датчика координат, первый выход блока формирования относительных координат подключен к входу первого квадратора и первому входу блока деления, на второй вход которого подключен второй выход блока формирования относительных координат, подключенный также к входу второго квадратора, выход которого подключен к второму входу четвертого блока разности, выход которого подключен к входу пятого интегратора, при этом выход блока деления подключен к входу блока формирования арктангенса, выходом системы является выход второго блока разности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2