Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов - Анучин О.Н.
ISBN 5-90780-22-8
Скачать (прямая ссылка):
X1(O = F1X10 + G1W1 (i) + C1U(I), xido), (3.4.7)
где
х\ =ІД% AVy Уво '"во .Vb1 уві Уте vtn A°v A0J
— вектор состояния системы;
wf= [о 0 wyA wnlA ооо wyB wTE wTN 0 о]
— входные шумы системы с соответствующей матрицей кова-риаций Owl;
иТ = [«v и„,] — сигналы векторного управления; ^1(12x12).^l =-^i2xi2^l(l2x2) - матрицы динамики системы, коэффициентов входных шумов и управлений, соответствующие уравнениям (3.4.1) - (3.4.6).
Для формирования сигналов управления lid), как известно, необходимо знание текущих значении параметров движения корабля, т.е. оценка его отклонений от программной траектории движения, а также оценка действующих на МПО возмущений. Для этого используются соответствующие измерения z(t) навигационных и гидрометеорологических параметров.
В части навигационных параметров при решении рассматриваемой задачи будем использовать следующие возможные измерения, характеризующие отклонение объекта относительно программной траектории по плановой координате, курсу, линейной
244
скорости относительно Земли, угловой скорости и линейн0і| ускорению, формируемым либо в усеченном виде по данльц стандартного навигационного оборудования (гирокомпас, лаг 1 ПА CHC GPS/ГЛОНАСС), либо в полном объеме по данньв ИСОН на базе БИИМ на ДУС типа ЛГ или ВОГ; '
*1 = %(„) - se{3) = eos K3 ¦ as^ +smk3 .AS^t + 8% + SSf, z2 =КЯ -K3 = АК + ЬК+5КФ,
г3 = %(h)-S?(3) = -cosA'j • Al\, + smk3-AVx + cos K3 ¦ AKV13 +SP* z4 = raz(n) -®z(x) = Лмг +8ffl?.
z5 = %•(-)-pap) = к!луу - k * - уbo - уві -уа +
+ Vx3Amz +Ъа%,
(3.4.8)
где индексы «и», «з» при навигационных параметрах обозначают их измеренные или заданные (программные) значения; &s|*l
SK^\&V®.Seif;&а^\ — соответственно низкочастотные (квазисистематические) и флюктуацпонные составляющие погрешностей навигационных измерений по координате, курсу, линейной скорости относительно Земли, угловой скорости и линейному ускорению, /?v(p) — расчетное значение управляющего воздействия.
Следует отметить, что при использовании стандартного НО формируются только измерения по координате, курсу и линейной скорости относительно Земли. При этом уровень погрешностей по координате и линейной скорости определяется погреб' ностями СНС, а по курсу — погрешностями гирокомпаса. Поскольку для решения задачи управления движением объекта необходимо знание линейной скорости его u.M., то в случае ис пользования стандартного НО погрешности SVjP включают ^ погрешности ПА CHC в измерении линейной скорости фазової* центра приемной антенны, так и динамические составляю!* линейной скорости точки установки приемной антенны Cn^ за ее отстояния относительно u.M. судна. ся
При использовании ИСОН на базе БИИМ на ДУС пМссТ
возможность,формирования дополнительных измерений 245
по уг-10'
рой скорости рыскания и линейным ускорениям МПО, что эк-ривалентно согласно уравнениям (3.4.8) измерению действующих ла корабль возмущений. Имеется таюкс возможность приведения значений измеряемых НП к ц.м. корабля. Кроме того, в этом случае уровень флюктуационных составляющих погрешностей измерений по координате и линейной скорости будет значительно ниже по сравнению с стандартным НО из-за сглаживания высокочастотных погрешностей CHC при совместной обработке данных БИИМ и СНС.
Следует заметить, что при построении ИСОН на базе БИИМ на угловых или разнесенных линейных акселерометрах возможно формирование еще и измерений по угловым ускорениям качки и рыскания МПО, что, безусловно, должно повысить точность оценки встро-волновых возмущении.
Низкочастотные составляющие x2(O погрешностей информационного обеспечения AP или СДП, т.е. погрешностей измерения навигационных и гидрометеорологических параметров, в общем случае могут быть представлены моделью
^(0 = ^2(0 + ^^(').??), (3.4.9)
где 4=(5? 6* .].
В данном случае положим, что /? = 0,(? = Q ^ т<е- погрешности ^(0 будем представлять случайными величинами с известными дисперсиями Ogx. Высокочастотные (флюктуационные) составляющие погрешностей измерений будем аппроксимировать белыми шумами с известными !інтенсивностями ,
С учетом изложенного измерения (3,4.8) представим в виде
Где Я — матрица измерений, соответствующая уравнениям (3.4.S); у — шумы измерений, характеризуемые матрицей кова-Риаций A = [ZS111x,.
Как известно [51], задача построения оптимального закона Управления движением объекта при случайном характере дейет-вующих возмущений сводится к следующему. При задании модели системы в виде (3.4.7) и (3.4.9), измерениях (3.4.10) и кри-*рии качества вида
246
J=m\ xf {Ik)Ax1 (ft.) + j [xf (I)Xxx1 (t) + uT (t)Xuu(t))tt 1,
где tk> ~ является закрепленным конечным временем, а весовые матрицы А,Хх,Хи выбраны априори; оптимальное управление, минимизирующее данный критерий качества, ищется как линейное преобразование текущей оптимальной оценки подвек-тора х,(/): u(() = S(t)x{(///),. Оценка X1 (г//) ищется из алгоритма оптимального фильтра Калмана для всей системы с вектором состояния xj=[xj х2], а матрица коэффициентов управления 5*(/) — из решения соответствующего уравнения Риккати, представляющего собой решение детерминированной задачи в обратном времени на интервале управления, начиная с момента ,
