Показатели качества работы и основные задачи разработки РСУ

При разработке РСУ стремятся к получению наилучших результатов при заданных условиях работы. Понятие оптимальности требует введения специальных критериев, по которым можно судить о качестве работы системы. Однако задачи, решаемые в радиосистемах настолько сложны и разнообразны, что оценить эффективность одним показателем качества невозможно. Пользуются рядом показателей, определяемых тактико-техническими характеристиками системы. Для РСУ основные характеристики следующие:

1. Зона действия.

2. Точность.

3. Быстродействие.

4. Помехоустойчивость.

5. Надежность.

6. Скрытность действия и криптостойкость.

7. Магнитная совместимость.

8. Массо-габаритные показатели и мощность.

Конечной задачей РСУ является поражение цели. Факт поражения – случайное событие, характеризуемое вероятностью поражения P_пор. При этом рассматривают

- прямое попадание;

- действие осколков;

- действие взрывной волны.

СУ прекращает работу:

1) при пересечении снарядом «мертвой зоны» (зависит от недостаточной маневренности снаряда, недостаточной разрешающей способности РЛС, инерционности в исполнении команд и т.п.);

2) при прямом попадании в цель;

3) при окончании полета в связи с ударом о землю или воду;

4) при срабатывании радиовзрывателя;

5) при промахе и самоликвидации.

Зона действия относится к области трехмерного пространства, в котором возможно наведение управляемого объекта на цель. В сферической системе координат эта область определяется зонами действия РЛС измерения координат объектов, а также скоростями V и допустимыми ускорениями объектов.

Точность действияобычно определяется величиной промаха (он всегда отличен от нуля). Под промахом понимается радиус-вектор объекта управления относительно цели в момент времени, когда модуль этого вектора минимален. В общем случае промах– это трехмерный вектор, хотя часто оказывается возможным определить вектор в плоскости, жестко связанной с целью (рисунок 1.16). Здесь промах – это вектор . При взрыве промах - расстояние поражения r_пор зависит от эффективности боевого заряда и уязвимости цели. Срабатывание взрывателя произойдет при выполнении условий

β = β_взрыва;

Понятие промаха r_пр как линейной ошибки при наведении по направлению может быть представлено в виде функциональной связи

, (1.1)

где - расстояние между целью и снарядом в момент выключения управления

(расстояние мертвой зоны), а - угол наведения между вектором скорости снаряда и линией визирования в тот же момент. - измеряемая угловая координата.

Наиболее просто представить понятие «промаха» при двухточечном наведении, когда в процессе РУ участвуют только цель и снаряд (рисунок 1.17).

Вектор скорости V_c направлен на цель или в упрежденную точку. В мертвой зоне снаряд движется по прямой АД. Для срабатывания радиовзрывателя необходимо, чтобы

r_ц < r_{ц вв} , β_с = β_{с вв} [1](угол учитывает разлет осколков).

Рисунок 1.16 - К определению промаха

Рисунок 1.17 - Двухточечное наведении

Решая уравнение треугольников АВС и ВСО и считая что, r_ц = r_пр, получим

r_пр = ψ · r_мз = · r_мз . (1.2)

При использовании ударных снарядов промах оценивают в картинной плоскости, проходящей через цель (рисунок 1.18). На рисункеS_ц–геометрическая площадь цели. Закон распределения случайных величин, характеризующих фактические точки попадания снарядов, называют закономрассеяния. Часто его принимают нормальным. Если система координат выбрана так, что ее начало совпадает с центром цели, а оси совпадают с главными осями эллипса рассеивания, то закон рассеивания имеет вид

Рисунок 1.18 - К понятию картинной плоскости

, (1.3)

где - среднее по ансамблю пусков снарядов значения точек попадания, σ_x², σ_z² - дисперсии отклонений по осям X и Z.

Так как для ударного снаряда поражение цели происходит только при прямом попадании, то вероятность поражения цели одним таким снарядом будет

(1.4)

При дистанционном снаряде S_ц стремится к S_цп. S_цп - зона боевого поражения, S_цп >S_ц.

В случае воздушных целей необходимо рассматривать рассеяние и по координате Y. В этом случае вероятность поражения цели оценивается формулой

(1.5)

S_ц – трехмерная зона поражения цели.

Точность определяется

- выбором метода наведения;

- динамическими свойствами (маневренностью) снаряда и цели;

- аппаратными ошибками;

- инерционностью управления.

Быстродействие характеризуется степенью инерционности РСУ, т.е. способностью отслеживать изменения входной величины системы. Входная величина – это обычно изменение координат цели. Аналитически оценка быстродействия является сложной задачей, поскольку система содержит большое число электронных, электромеханических, аэродинамических звеньев. Многие из них нелинейные и нестационарные.

Ориентировочная оценка быстродействия: время установления - t_у, время эквивалентного запаздывания- τ_э. t_у находят по переходной характеристике системы при подаче на ее вход скачкообразного воздействия. Время запаздывания τ_э характеризуется отставанием полезного отклонения от идеального запаздывания, которое могло бы быть в безынерционной СУ. Можно считать, что

τ_э≈ 0,5÷0,7 t_у.

Наибольшим быстродействием должны обладать системы наведения на скоростные маневрирующие цели, для них τ_э≈ (1÷3) с.

Помехоустойчивость – способность СУ обеспечивать заданные действия, точность, дальность при различных помехах. По отношению к естественным помехам помехоустойчивость оценивается величиной вероятности ошибок или определяющим эту вероятность соотношением сигнал/шум на входе устройств принятия решений. Помехоустойчивость по отношению к искусственным помехам оценивается способностью системы на основе анализа характера помехи изменять свою структуру таким образом, чтобы максимально увеличить разнос между сигналом и помехой и не допустить проникновение помех на вход системы обработки сигналов.

Надежность– способность длительного функционирования системы в определенных условиях эксплуатации. Изменение характеристик сверх допустимых пределов влечет за собой невозможность выполнения задачи – отказ. Обычно надежность определяют при отсутствии помех. Отказ может быть

- катастрофический;

- постепенный;

- случайный.

Надежность увеличивается при уменьшении числа и упрощении элементов системы.

Скрытность (трудность обнаружения факта функционирования РСУ) и криптостойкость (трудность правильной расшифровки переданной и принимаемой информации) существуют лишь в условиях военного применения. Скрытность увеличивается при уменьшении мощности излучения, длительности сигналов, ширины спектра излучения, изменении λ.

Электромагнитная совместимость – возможность совместного функционирования радиосистемы управления с другими радиосредствами того же или другого назначения.

Задачи разработки РСУ:

- выбор кинематического метода наведения;

- выбор состава измерительных средств;

- составление структурной схемы и определение передаточных функций ее звеньев и системы в целом;

- исследование отдельных звеньев и системы в целом.

Выбор кинематического метода наведения – выбор закона движения УО, рассматриваемого как материальная точка. Каждый тип УО имеет свои технические характеристики, определяемые его конструкцией. В силу этого УО обладает ограниченными возможностями движения, определяемыми тягой двигателя, прочностью конструкции, инерционностью и маневренностью, запасом топлива и времени полета. Закон движения УО (траектория наведения) может выбираться, исходя из требований получения минимальной кривизны траектории, расхода топлива, простоты технической реализации и др.