Адаптивное управление планированием реактивного снаряда на пассивном участке полета по программно-заданной траектории

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.

1. Реактивная система залпового огня Военный энциклопедический словарь. Пред. гл. ред. комиссии: С. Ф. Ахромеев. М.: Воениздат, 1986. С. 625—626.

2. 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.

3. Lahti J. Control of exterior ballistic properties of spinstabilized bullet by optimizing internal mass distribution // Defence Technology. 2019. N. 15. С. 38—50.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. Кузнецов Н. С. Способ коррекции траектории снарядов реактивных систем залпового огня. Патент РФ № 0002678922. 2019. https://edrid.ru/rid/219.016.b7e0.html.

8. 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.

9. 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.

10. Королев С. А. Методика имитационного моделирования рассеивания снарядов // Интеллектуальные системы в производстве. 2019. № 1 (17). С. 57—62.

11. 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.

12. 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.

13. Дмитриевский А. А., Лысенко Л. Н. Внешняя баллистика учебник для вузов. M.: Машиностроение, 2005. С. 543—544.

14. Бабичев В. В., Ветров В. П. Способы повышения баллистической эффективности артиллерийских управляемых снарядов // Известия РАРАН. 2010. № 3 (65). С. 3—9.

15. Дмитриевский А. А., Лысенко Л. Н. Внешняя баллистика учебник для вузов. M.: Машиностроение, 2005. С. 120—121.

16. 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.

17. 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.

18. Гайдук А. Р., Плаксиенко Е. А. Адаптивные системы управления: Учеб. пособие. Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2018. С. 105—110.