§ 2.1 Силы и моменты, создаваемые органами управления
Как известно, всякое движение материального тела определяется начальными условиями и силами, действующими на тело в процессе движения. Поэтому придавать полёту необходимые для достижения поставленной цели свойства можно путем создания сил и моментов, способных активно и целенаправленно воздействовать на ЛА в процессе полёта, либо путем задания соответствующих начальных условий полёта.
Эти два основных способа придания необходимых свойств полёту принципиально отличаются друг от друга и порождают два основных вида полёта: управляемый (активный) и баллистический (пассивный).
На первом этапе работает двигательная установка и происходит целенаправленное движение ЛА при использовании управляющих сил и моментов, воздействующих на объект, наряду с совокупностью внешних сил и моментов, зависящих от условий движения.
В момент окончания активного участка действие управляющих сил прекращается и объект совершает дальнейшее движение по инерции. Примером управляемого полёта может служить полёт баллистической ракеты при выведении полезной нагрузки в расчётную точку траектории. Активный участок траектории может быть и не управляемым. В теории полёт принято рассматривать неуправляемый полёт как частный случай управляемого полёта, когда управляющие силы и моменты равны нулю.
Управляемый полёт может быть двух типов: с соблюдением заранее заданного изменения характеристик движения (полёт по программе), и без заранее заданных изменений характеристик, определяющих траекторию движения.
Если структура объекта управления позволяет наложить на его движение управляющие связи, которые контролируют изменение всех параметров движения  и  , то наиболее просто реализуется принцип жесткого программирования. Этот принцип составляет идея предварительного, до начала движения, составления априорной модели движения с разработкой программы управления. После этого программные значения параметров движения вводятся в виде задания в контур управления, а на систему возлагается задача отработки этих программ в реальных условиях полёта.
Структура управления в этом случае имеет вид
где  — программное управление,
 — управление, вырабатываемое системой в процессе полёта по информации об отклонениях параметров движения от программных значений.
«Жесткость» программы проявляется в её зависимости от одного переменного времени и отсутствии возможности изменить программу в реальных условиях полёта, отличающихся от принятых при программированном движении.
Достоинством этой классической схемы управления движением ЛА является простота технической реализации, при которой все управляющие связи строятся по схеме систем программного управления или стабилизации.
Идея жесткого управления по своей сути достаточно ограничена и применение её затруднительно.
Например, при использовании реактивных двигателей на твердом топливе сложно осуществить регулирование тяги двигателя. В этом случае задание жесткой программы приводит к существенным отклонениям действительной траектории от программной. В результате условия полёта значительно отличаются от рассчитанных заранее, что приводит к усложнению алгоритмов управления и особенно к трудностям определения момента выключения двигателя.
Использование жестких программ становится нецелесообразным также в том случае, когда мала достоверность априорной информации о начальных условиях полёта с высоким уровнем внешних возмущений. Более совершенной следует считать систему, в которой программа требуемого движения определяется непосредственно во время полёта на основе информации об условиях движения.
Принцип управления, при котором программа требуемого движения определяется во время полёта на основе информации о текущих параметрах движения и цели управления, называется управлением по свободной программе или принципом свободного программирования. Достоинством свободного программирования является высокий уровень формализации задачи, заключающийся в том, что для наведения необходимо знать текущие условия управляемого движения, цель управления и совокупность ограничений, которым должна удовлетворять траектория. Велики и недостатки метода, требующего решения задачи расчета программы непосредственно во время полета, что приводит к образованию весьма высоких требований к вычислителю – по быстродействию, объему памяти, разрядности. Положительные стороны и недостатки полярных принципов жесткого и свободного программирования стимулировали создание промежуточных по своей идеологии алгоритмов, обладающих большей гибкостью по сравнению с “жестким” управлением и более просто реализуемые, чем метод свободного программирования.
Использование принципа гибкого программирования приводит к формированию управляющих связей в виде функции измеренных параметров движения  , обеспечивающих сближение действительной траектории и программной, рассчитанной заранее, когда применение жесткого программирования становится нецелесообразным.
В дальнейшем для изучения основных особенностей полета ЛА будем рассматривать управляемый полет с заранее заданной программой управления.
Баллистический полет основывается на принципе бросания и определяется заданием соответствующих начальных условий полета. В наиболее чистом виде этот способ используется артиллерией. Артиллерийские орудия специально проектируются для сообщения снарядам необходимых начальных скоростей для полета на заданные дальности. Другим примером баллистического полета может служить неуправляемый полет головной части ЛА после выключения двигательной установки. Начальными условиями такого полёта являются параметры движения головной части в момент отделения ее от ЛА.
|
