novtexmechМехатроника, автоматизация, управлениеMekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie1684-64272619-1253Commercial Publisher «New Technologies»10.17587/mau.23.536-545novtexmech-1257Research ArticleДИНАМИКА, БАЛЛИСТИКА, УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВDYNAMICS, BALLISTICS AND CONTROL OF AIRCRAFTАдаптивное управление планированием реактивного снаряда на пассивном участке полета по программно-заданной траекторииSynthesis of a Control System for Planning a Rocket Projectile on a Passive Flight Section along a Program-Defined TrajectoryАтыгаевТ. Б.AtygayevT. B.

докторант

 г. Петропавловск 

 Atygayev Talgat B., Postgraduate Student

Petropavlovsk, 150000 

 

atgv95@gmail.comИвельВ. П.IvelV. P.

д-р техн. наук, проф.

 г. Петропавловск 

Dr. Sc. Tech., Professor

Petropavlovsk, 150000 

ivelvic@mail.ruГерасимоваЮ. В.GerasimovaY. V.

канд. техн. наук, доц.

 г. Петропавловск 

  PhD, Associate Professor 

Petropavlovsk, 150000 

julyvic@mail.ruНекоммерческое акционерное общество "Северо-Казахстанский университет имени Манаша Козыбаева"КазахстанNon-profi t limited company "Manash Kozybayev North Kazakhstan university"Kazakhstan2022091020222310536545Copyright © Commercial Publisher «New Technologies», 20222022Commercial Publisher «New Technologies»Commercial Publisher «New Technologies»https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://mech.novtex.ru/jour/article/view/1257

Решается задача, направленная на создание системы управления планированием реактивного снаряда (РС) и относящаяся к категории задач внешней баллистики. Существующая методика расчета дальности полета РС, основанная на зависимости траектории полета от начального угла тангажа снаряда и прогнозируемых значений параметров возмущающих воздействий, не обеспечивает необходимую точность заданной дальности полета снаряда. Практика проведения пробных запусков РС для определения необходимого угла тангажа связана с существенными материальными затратами. Поэтому применение методов имитационного компьютерного моделирования является наиболее перспективным подходом для исследования законов рассеивания РС и разработки на этой основе системы управления планированием снаряда на пассивном участке траектории полета.

Предложенная система управления планированием РС основана на использовании эталонной траектории полета РС, рассчитанной для прогнозируемых средних значений скорости продольной составляющей ветра. Предложен алгоритм управления планированием РС за счет изменения угла поворота горизонтального оперенья, основанный на зависимости вертикальной и горизонтальной координат снаряда от угла тангажа. Для разработки алгоритма использовалась компьютерная система визуального программирования Simulink. В результате получена структурная схема управления планированием РС, включающая модель траектории его полета как объекта управления и бортовую систему управления, организованную на базе двухъядерного микроконтроллера ESP-32. Предложена методика беспроводной записи программы управления в память микроконтроллера в полевых условиях. На базе пакета Simulink Desktop Real-Time разработана полунатурная модель полета РС, включающая микроконтроллер ESP-32, плату PCI-1710HG и Simulink-модель траектории полета снаряда с переменной массой в вертикальной плоскости. Проведена серия экспериментов, показавшая высокую степень точности попадания снаряда в цель.

The article solves a problem aimed at creating a control system for the planning of a rocket projectile. The existing method of calculating the missile range does not provide the necessary accuracy. The use of computer simulation methods is the most promising approach for the development of a rocket planning control system based on laws. The proposed control system is based on the use of a reference trajectory of the rocket flight calculated for the predicted average values of the velocity of the longitudinal component of the wind. An algorithm for controlling the planning of a rocket by changing the angle of rotation of a horizontal support is proposed, based on the dependence of vertical and horizontal coordinates and on the pitch angle. The computer system of visual programming Simulink was used as a platform for the development of the algorithm. As a result, a block diagram of the rocket planning control was obtained, including a model of the rocket flight path as a control object and an on-board control system organized on the basis of a dual-core ESP-32 microcontroller. The technique of wireless recording of the control program into the memory of the microcontroller in the field is proposed. Based on the Simulink Desktop software package, a half-scale rocket flight model was developed in real time, including an ESP-32 microcontroller, a PCI-1710HG board and a Simulink rocket flight trajectory model with a variable mass in the vertical plane. A series of experiments were conducted that showed a high degree of accuracy of the missile hitting the target because of the projectile planning control system.

реактивный снарядсистема управлениямикроконтроллерESP-32эталонная модельMATLABSimulinkrocketcontrol systemmicrocontrollerESP-32reference modelMATLABSimulinkReferencesРеактивная система залпового огня Военный энциклопедический словарь. Пред. гл. ред. комиссии: С. Ф. Ахромеев. М.: Воениздат, 1986. С. 625—626.Multiple launch rocket system Military Encyclopedic Dictionary. Pred. Gl. red. komissii: S. F. Ahromeev, Мoscow,Voenizdat, 1986, pp. 625—626 (in Russian).Гурский Б. Г., Лющанов Н. А., Спирин Э. П. и др. Основы теории систем управления высокоточных ракетных комплексов. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. С. 240—244.Gursky B. G., Lyushchanov N. A., Spirin E. P. et al. Fundamentals of the theory of control systems for high-precision missile systems, Мoscow, BMSTU, 2002, pp. 240—244 (in Russian).Lahti J. Control of exterior ballistic properties of spinstabilized bullet by optimizing internal mass distribution // Defence Technology. 2019. N. 15. С. 38—50.Lahti J. Control of exterior ballistic properties of spinstabilized bullet by optimizing internal mass distribution, Defence Technology, 2019, no. 15, pp. 38—50.Sun H. The control of asymmetric rolling missiles based on improved trajectory linearization control method // Journal of Aerospace Technology and Management. 2016. N. 8 (3). P. 319—327.Sun H. The control of asymmetric rolling missiles based on improved trajectory linearization control method, Journal of Aerospace Technology and Management, 2016, no 8 (3), pp. 319—327.Lei X. Y. Analysis of an improved trajectory correction scheme based on mass blocks // Journal of Systems Engineering and Electronics. 2019. N. 30 (1). P. 180—190.Lei X. Y. Analysis of an improved trajectory correction scheme based on mass blocks, Journal of Systems Engineering and Electronics, 2019, no. 30 (1), pp. 180—190.Лутманов С. В., Городилов А. Д. Задача наведения на цель реактивного снаряда в однородном поле тяжести с учетом сопротивления воздуха // Проблемы механики и управления: нелинейные динамические системы. 2020. С. 11—29.Lutmanov S. V., Gorodilov A. D. The problem of targeting a jet projectile in a homogeneous field of gravity taking into account air resistance, Problems of Mechanics and Control: Nonlinear Dynamic Systems, 2020, pp. 11—29 (in Russian).Кузнецов Н. С. Способ коррекции траектории снарядов реактивных систем залпового огня. Патент РФ № 0002678922. 2019. https://edrid.ru/rid/219.016.b7e0.html.Kuznetsov N. S. Method for correcting the trajectory of missiles of multiple launch rocket systems, Russian Patent No. 0002678922, 2019, https://edrid.ru/rid/219.016.b7e0.html (in Russian).Королев С. А., Липанов А. М., Русяк И. Г. Исследование путей повышения дальности стрельбы ствольной артиллерии // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова.2018. № 3 (21) С. 185—191.Korolev S. A., Lipanov A. M., Rusyak I. G. The study of ways to increase the range of barrel artillery shooting, Bulletin of IzhGTU named after M. T. Kalashnikov, 2018, no. 3 (21), pp. 185—191 (in Russian).Знаменский Е. А., Кэрт Б. Э., Набоков Ю. А. Обобщенная математическая модель пространственного движения артиллерийских боеприпасов // Фундаментальные основы баллистического проектирования. Сер. Библиотека журнала "ВОЕНМЕХ. Вестник БГТУ". 2017. С. 11—14.Znamensky E. A., Carth B. E., Nabokov Yu. A. Generalized mathematical model of the spatial motion of artillery ammunition, Fundamental Bases of Ballistic Design. Ser. Library of the journal “VOENMEKH. Vestnik BSTU", 2017, pp. 11—14 (in Russian).Королев С. А. Методика имитационного моделирования рассеивания снарядов // Интеллектуальные системы в производстве. 2019. № 1 (17). С. 57—62.Korolev S. A. Methodology of simulation modeling of projectile dispersion, Intelligent Systems in Production, 2019, no. 1 (17), pp. 57—62 (in Russian).Rusyak. I., Sufiyanov V., Korolev S., Ermolaev M. Software complex for simulation of internal and external ballistics of artillery shot // International Conference on Military Technologies. University of Defense. 2015. P. 9—17.Rusyak I., Sufiyanov V., Korolev S., Ermolaev M. Software complex for simulation of internal and external ballistics of artillery shot, International Conference on Military Technologies, University of Defense, 2015, pp. 9—17.Кузнецов Н. С. Некоторые перспективные направления работ в ОАО "НЛП "Дельта" // Боеприпасы. Научно-технический сборник ГНЦ РФ ФГУП "ЦНИИХМ им. Д. И. Менделеева". 2014. С. 9—11.Kuznetsov N. S. Some Prospective Areas of Work in JSC "NLP "Delta", Scientific and Technical Collection of State Scientific Center of the Russian Federation FSUE “D. I. Mendeleev CRIA”, 2014, pp. 9—11 (in Russian).Дмитриевский А. А., Лысенко Л. Н. Внешняя баллистика учебник для вузов. M.: Машиностроение, 2005. С. 543—544.Dmitrievsky A. A., Lysenko L. N. External ballistics textbook for universities, Moscow, Machine Building, 2005, pp. 543—544 (in Russian).Бабичев В. В., Ветров В. П. Способы повышения баллистической эффективности артиллерийских управляемых снарядов // Известия РАРАН. 2010. № 3 (65). С. 3—9.Babichev V. V., Vetrov V. P. Ways to increase the ballistic efficiency of artillery guided missiles, Izvestiya RARAN, 2010, no. 3 (65), pp. 3—9 (in Russian).Дмитриевский А. А., Лысенко Л. Н. Внешняя баллистика учебник для вузов. M.: Машиностроение, 2005. С. 120—121.Dmitrievskii A. A., Lysenko L. N. External ballistics textbook for universities, Moscow, Maşinostroenie, 2005, pp. 120—121 (in Russian).Андрейченко Д. К., Андрейченко К. П. К теории автономных систем угловой стабилизации реактивных снарядов залпового огня // Известия РАН. Теория и системы управления. 2009. № 3. С. 141—156.Andreychenko D. K., Andreychenko K. P. To the theory of autonomous systems of angular stabilization of multiple-launch rockets, Izvestiya RAN. Theory and Control Systems, 2009, no. 3, pp. 141—156 (in Russian).Atygayev T., Ivel V., Gerasimova Y. Development of a hardware and software model of a rocket motion correction system // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2021. No. 3 (111). P. 15—23.Atygayev T., Ivel V., Gerasimova Y. Development of a hardware and software model of a rocket motion correction system, Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2021, no. 3 (111), pp. 15—23.Гайдук А. Р., Плаксиенко Е. А. Адаптивные системы управления: Учеб. пособие. Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2018. С. 105—110.Gaiduk A. R., Plaksienko E. A. Adaptive control systems: textbook, Taganrog, SFU Publishing House, 2018, pp. 105—110 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.