2. Алгоритм выработки углов наведения артиллерийской установки в упрежденную точку цели в системе управления мр-123

Алгоритм выработки полных углов наведения артиллерийской установки в упрежденную точку цели представлен на рисунке 6.

ТК

Текущие координаты цели

от РЛС

ПУН

Выработка полных углов наведения АУ

Д_ц

ПУГН

ПУВН

Кс

Vс

Артиллерийская РЛС (АРЛС) осуществляет автоматическое сопровождение цели по дальности и угловым координатам и непрерывно измеряет сферические координаты цели – наклонной дальности D, угла места цели ε и курсового угла на цель q_c.

Сферические координаты цели поступают в счетно-решающий прибор (СРП), в котором последовательно решаются следующие задачи:

1. Сферические координаты цели в преобразователе координат ПК преобразуются в прямоугольные X,Y,H, что делается для повышения точности выработки параметров движения цели.

2. По текущим координатам цели X, Y, H, курсу K_c и скорости V_c своего корабля вырабатываются параметры движения цели – составляющие скорости цели V_x, V_y, V_H, которые используются для решения задачи встречи снаряда с целью. Курс и скорость корабля необходимы для исключения влияния движения корабля на выработку ПДЦ. Курс корабля поступает от корабельного гироазимутгоризонта, скорость – от лага.

3. По текущим координатам, параметрам движения цели и полетному времени t_п решается задача встречи снаряда с целью (блок РЗВ), т.е. определяются координаты упрежденной точки X_у, Y_у, H_у.

4. По координатам упрежденной точки и введенным баллистическим и метеорологическим поправкам (на начальную скорость снаряда ΔV₀, плотность воздуха Δρ, скорость W и направление β_W ветра и т.д.) в блоке решения баллистической задачи (РБЗ) определяются углы наведения артустановки – угол вертикального φ и горизонтального Q наведения, полетное время снаряда t_п, т.е. решается баллистическая задача. Эта задача решается без учета качки корабля.

5. Выработанные углы наведения преобразуются в полные (корабельные) углы наведения (ПУН) артустановки относительно качающейся палубы – полный угол вертикального наведения φ_к и полный угол горизонтального наведения Q_к.

Для пересчета углов используются текущие значения углов килевой ψ и бортовой Θ_к качки и курс корабля К_с. Эти углы поступают от корабельного гироазимутгоризонта (ГАГ).

Гироазимутгоризонт является гироскопическим прибором, который вырабатывает углы килевой и бортовой качки и передает потребителям курс корабля, выработанный гирокомпасом. Выработанные углы поступают на объекты корабельного вооружения: артустановки, пусковые установки, антенны РЛС и т.д. для их стабилизации.

Полные углы наведения поступают на силовые следящие приводы наведения артустановки, а установка взрывателя – на механизм автоматической установки взрывателя (АУВ), расположенный на линии заряжания АУ.

Особенностями решения задач в СРУ МР-123 являются:

- задача встречи и баллистическая задача объединены в одну задачу, которая решается из общего многоугольника;

- координаты цели измеряются в сферической системе координат. При решении задач стрельбы выполняется переход от сферических координат цели к прямоугольным. Это связано с тем, что при равномерном и прямолинейном движении цели сферические координаты цели и их производные изменяются по сложным законам, поэтому определять параметры движения цели в этой системе координат нецелесообразно из-за возникающих при этом динамических ошибок. Для выработки параметров движения цели и решения других задач целесообразно использовать прямоугольную географическую систему координат OXYH.

- на участках прямолинейного движения цели применяется 1 гипотеза о прямолинейном равномерном движении цели. В этом случае изменение координаты цели осуществляется по линейному закону. При этом первые производные от координат равны линейным составляющим скорости цели и неизменны во времени. Достоинство гипотезы – простота технической реализации вычислительного устройства. Недостаток модели состоит в том, что она не позволяет учитывать случайные маневры цели.

- для уменьшения амплитуды флюктуационных колебаний (ошибок) координат цели применяется функция сглаживания координат.

Параметры движения цели при гипотезе равномерного прямолинейного движения целесообразно определять в неподвижной прямоугольной географической системе координат O_оXYH. Такими параметрами являются составляющие истинной скорости цели V_цx, V_цy и V_H, которые можно найти, продифференцировав абсолютные координаты цели X_ц(t), Y_ц (t), H(t) по времени.

Проблема состоит в том, что непосредственное дифференцирование дает точный результат только в идеальном случае, когда отсутствуют ошибки измерения.

В реальных условиях измерение координат всегда сопровождается случайными ошибками, поэтому измеренные координаты представляют собой случайный процесс в виде суммы истинного значения координаты и случайной ошибки измерения. При дифференцировании незначительная случайная ошибка измерения координаты может дать большую ошибку в измерении скорости.

Решать задачу встречи по мгновенным значениям параметров движения цели нельзя. В современных системах слежения угловые ошибки слежения составляют доли или единицы тысячных дистанции. Для угловой ошибки 1 т.д. на дальности 10 км линейная ошибка будет равна δХ = 10м.

Положим ω = 3÷4 1/с. Тогда максимальная ошибка в измерении скорости будет равна: aω = 10 (3÷4) = 30÷40 м/c. Если время полета снаряда равно 10 с, то ошибка в скорости 30÷40 м/c даст ошибку в определении координаты, равную 300 – 400 м, что недопустимо.

Простейшим способом сглаживания является усреднение измеряемой величины на некотором промежутке времени Т_н, который называется наблюдательным временем. Чем больше Т_н, тем меньше флюктуационная ошибка, но тем больше динамическая ошибка. Наблюдательное время при оценке параметров движения воздушных целей в среднем составляет Т_н ≈ 2÷5 c, для морских – 10 ÷ 15c. В СРУ МР-123 это время равно 5,5 с, а в форсированном режиме – 4 с.

В СРП системы управления МР-123 операцию сглаживания выполняют дифференцирующе-сглаживающие устройства второго порядка (ДСУ), которые построены на базе операционных усилителей (ОУ) с параллельной обратной связью по напряжению, что обеспечивает знакопеременное сглаживание.

Усреднение – один из простейших методов оценивания, который несложно реализовать с помощью аналоговых ДСУ. С развитием цифровой техники широко применяются более эффективные методы: метод наименьших квадратов, метод максимального правдоподобия, фильтрация по Калману и т.д.

- для решения трансцендентных уравнений в аналоговом счетно-решающем устройстве МР-123 применяется - метод сведения баланса.

- решение задачи встречи для 30 мм АУ отличается от аналогичного решения задачи встречи для других типов АУ только коэффициентами полиномов в баллистических поправках;

- в блоке РЗВ имеется 2 канала (для 2-х АУ одного калибра или групп АУ разного калибра). Каналы идентичны. Формулы решения одни. Различие в поправках на параллакс, а также при различных типах АУ в коэффициентах полиномов. Конструктивно эти каналы могут отличаться модификацией элементов и их размещением.