ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ СИСТЕМ СТАБИЛИЗАЦИИ РАКЕТ С РЕАЛИЗАЦИЕЙ КОМБИНИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ

© А.В.Волков, С.В.Канушкин
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и механика космического полета"
2010 г.

В 1898 году известным русским ученым К.Э. Циолковским была предложена первая в мире схема автопилота для дирижабля большой грузоподъемности. По его идее автопилот или, как называл его К.Э. Циолковский, «автоматический регулятор горизонтального руля» предназначался для стабилизации продольной оси дирижабля в продольной плоскости. Позднее им были созданы разнообразные варианты автопилотов.

В настоящее время задача совершенствования систем стабилизации ракет остается актуальной и непростой. Основные затруднения обусловлены аэродинамической неустойчивостью ракет и существенными ограничениями габаритно-массовых характеристик рулевого привода и управляющих органов.

В докладе рассматривается целесообразность и возможность синтеза алгоритмов стабилизации угловым движением ракет, реализующих комбинированный принцип управления по отклонению и возмущению.

Рассмотрена задача синтеза алгоритмов управления летательного аппарата с использованием информации об углах атаки и скольжения. Используемые на практике модели продольного и бокового движения центра масс летательного аппарата, являются линеаризованными, упрощенными, что позволяет использовать при синтезе алгоритмов управления методы оценки устойчивости линеаризованных систем. Однако при математическом моделировании с использованием информации об углах атаки и скольжения представленная система является более точной и полно характеризует действующие на ракету силы и моменты.

Анализ и математическое моделирование в Matlab Simulink показали отставание по фазе угла рыскания от угла скольжения, что является важным для обеспечения устойчивости углового движения аэродинамически неустойчивой ракеты с учетом ограничения скоростной характеристики рулевой машины и рулевого привода. Проблемным моментом является невозможность измерения на борту ракеты в полете углов атаки и скольжения, поэтому предложен алгоритм вычисления данных углов, на основе которых синтезирован алгоритм стабилизации углового движения повышенной точности.