informИнформатикаInformatics1816-03012617-6963UIIP NASB10.37661/1816-0301-2020-17-2-120-138inform-1058Research ArticleИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИINFORMATION TECHNOLOGYНаведение сверхзвукового управляемого объекта в многопозиционной радиолокационной станции воздушного базированияGuiding a supersonic controlled object in a multi-position air basing radarМаркевичВ. Э.MarkevichV. E.

Маркевич Виталий Эдмундович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник научно-исследовательского сектора

Минск

Vitaliy E. Markevich, Cand. Sci. (Eng.), Leading Researcher

Minsk

mark.vit@tut.byЛегкоступВ. В.LegkostupV. V.

Легкоступ Виктор Валерьевич, аспирант Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники; младший научный сотрудник научно-исследовательского сектора

Минск

Victor V. Legkostup, Postgraduate Student of Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics; Junior Researcher

Minsk

legkostupvv@gmail.comОАО «АЛЕВКУРП»OJSC "ALEVKURP"202011062020172120138Copyright © Маркевич В.Э., Легкоступ В.В., 20202020Маркевич В.Э., Легкоступ В.В.Markevich V.E., Legkostup V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://inf.grid.by/jour/article/view/1058

Исследована возможность наведения управляемого сверхзвукового авиационного беспилотного перехватчика на движущуюся цель в автономной многопозиционной радиолокационной станции воздушного базирования. Для получения координатной информации выбран алгоритм разностно-дальномерных и разностных дальностно-доплеровских пространственных измерений при использовании ограниченного числа передающих позиций, не обеспечивающих однозначное определение координат и скорости объекта с высокой точностью. Предложены различные подходы для устранения априорной неопределенности оцениваемых координат в условиях ограниченного набора измерительных радиотехнических позиций.

Рассмотрен аналитический метод конструирования устройства оптимального управления состоянием нелинейного многомерного и многосвязного динамического объекта с учетом ограничений, позволяющий получить конечные расчетные соотношения в замкнутой алгебраической форме. Выполнен синтез устройства управления при использовании первичных измерений в декартовой и сферической системах координат, получены несколько разновидностей комбинированного метода наведения управляемого объекта в мгновенную точку встречи с целью. Приведенные алгоритмы наведения являются обобщением широко используемого на практике метода пропорциональной навигации и его различных модификаций. Отличительной особенностью синтезированных алгоритмов является естественный учет нелинейной, многомерной и многосвязной структуры объекта управления, а также параметров нестационарных возмущающих воздействий (ускорения силы тяжести, проекций продольного ускорения объекта и ускорения маневра цели), действующих в процессе наведения.

Получены унифицированные кинематические дифференциальные уравнения, описывающие динамику движения объекта управления, которые могут быть использованы при синтезе регулятора, функционирующего по задаваемым переключаемым или плавно сопрягаемым нестационарным критериям оптимальности, именуемым целевыми функциями или целевыми интегральными многообразиями. Разработанные алгоритмы могут быть использованы при проектировании автономных систем самонаведения и телеуправления, реализуемых аппаратно-программным способом как на борту беспилотного авиационного или артиллерийского перехватчика, так и в составе автономных многопозиционных радиолокационных станций воздушного базирования.

The possibility of control of a guided supersonic aviation unmanned interceptor on a moving target in an autonomous airborne multi-position radar station has been investigated. To obtain the coordinate information, the algorithm of difference-range finding and difference range-Doppler spatial measurements is selected using a limited number of transmitting positions that do not provide an unambiguous determination of the coordinates and speed of the object with high accuracy. The paper proposes various approaches to eliminate a priori uncertainty regarding the estimated coordinates in a limited set of measuring radio engineering positions.

An analytical method is considered for constructing an optimal state control device for a nonlinear multidimensional and multiply connected dynamic object, taking into account the constraints, which allows one to obtain finite computational relations in a closed algebraic form. The control device was synthesized using measurements in the Cartesian and spherical coordinate systems, several varieties of the combined method of pointing a controlled object to an instant meeting point were obtained. The given guidance algorithms are a generalization of the method of proportional navigation widely used in practice and its modifications. A distinctive feature of the synthesized algorithms is the natural accounting for the nonlinear, multidimensional, and multiply connected structure of the control object, as well as the parameters of unsteady perturbations (acceleration of gravity, projections of the longitudinal acceleration of the object and acceleration of the target’s maneuver) that act in the guidance process.

The unified kinematic differential equations that describe the dynamics of the control object, are obtained, and they can be used to synthesize a controller that operates according to switched or smoothly matched non-stationary optimality criteria (target functions, target integral manifolds). The developed algorithms can be used in the design of autonomous homing and telecontrol systems, implemented in hardware and software both on board an unmanned aerial or artillery interceptor, and as a part of autonomous multiposition airborne radar stations.

сверхзвуковой беспилотный летательный аппаратаналитическое конструирование агрегированных регуляторовкомбинированный метод пропорциональной навигациимногопозиционная радиолокационная станция воздушного базированияразностно-дальномерный метод измеренийsupersonic unmanned aerial vehicleanalytical design of aggregated regulatorscombined method of proportional navigationmulti-position air-based radardifferential-range measurement methodReferencesМицель, А. А. Методы оптимизации : учеб. пособие / А. А. Мицель, А. А. Шелестов. – Томск : Томский МЦДО, 2002. – Ч. 1. – 192 с.Mizel A. A., Shelestov A. A. Metody optimizacii. Optimization Methods. Part 1. Tomsk, Tomskij mezhvuzovskij centr distancionnogo obrazovanija, 2002, chast' 1, 192 p. (in Russian).Марков, Л. Н. Основы построения ЗРК / Л. Н. Марков. – Минск : МВИЗРУ, 1980. – 162 с.Markov L. N. Osnovy postroenija ZRK. Fundamentals of the Design of Antiaircraft Systems. Minsk, Minskoe vysshee inzhenernoe zenitnoe raketnoe uchilishhe, 1980, 162 p. (in Russian).Колесников, А. А. Проектирование многокритериальных систем управления промышленными объектами / А. А. Колесников, А. Г. Гельфгат. – М. : Энергоатомиздат, 1993. – 304 с.Kolesnikov A. A., Gelfgat A. G. Proektirovanie mnogokriterial'nyh sistem upravlenija promyshlennymi ob''ektami. Designing Multi-criteria Control Systems for Industrial Facilities. Moscow, Energoatomizdat, 1993, 304 p. (in Russian).Колесников А. А. Синергетическая теория управления. Инварианты, оптимизация, синтез / А. А. Колесников. – М. : Энергоатомиздат, Таганрог : Изд-во ТРТУ, 1994. – 344 с.Kolesnikov A. A. Sinergeticheskaja teorija upravlenija. Invarianty, optimizacija, sintez. Synergetic Theory of Control. Invariants, Optimization, Synthesis. Moscow, Energoatomizdat, Taganrog, Izdatel'stvo Taganrogskogo gosudarstvennogo radiotehnicheskogo universiteta, 1994, 344 p. (in Russian).Маркевич, В. Э. Аналитический синтез метода наведения сверхзвукового беспилотного летательного аппарата на основе многомерной нелинейной динамической модели / В. Э. Маркевич // Информатика. – 2017. – № 2(54). – С. 93–112.Markevich V. E. Analiticheskij sintez metoda navedenija sverhzvukovogo bespilotnogo letatel'nogo apparata na osnove mnogomernoj nelinejnoj dinamicheskoj modeli. Analytical Synthesis of a Method of Guidance of the Supersonic Unmanned Aerial Vehicle on the Basis of Multidimensional Nonlinear Dynamic Model. Informatika [Informatics], 2017, no. 2(54), pp. 93–112 (in Russian).

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