Вертолёт, 2006 №4

Управление беспилотным летательным аппаратом

Анализируя систему управления (СУ) современных и перспективных беспилотных летательных аппаратов (БЛА), необходимо отметить, что ее основой являются инерциальные системы, обладающие полной автономностью и высокой помехозащищенностью.

Система управления полетом БЛА обеспечивает движение центра масс летательного аппарата в соответствии с заданной дальностью; осуществляет угловую стабилизацию БЛА относительно его центра масс; управляет боковым движением центра масс аппарата относительно плоскости полета, то есть обеспечивает движение центра масс БЛА по программной траектории, параметры которой заранее рассчитываются и вводятся в систему управления перед пуском.

Структурная схема аппаратуры системы управления и стабилизации изображена на рис. 1, где КГП — комплекс гироскопических приборов; БДУС — блок датчиков угловой скорости; НАП — навигационная аппаратура потребителя; ГСН — головка самонаведения; ОУ — оконечное устройство; А1-А3 — акселерометры; РМ — рулевая машинка.

Возможность наблюдения за движением БЛА обеспечивает информационно-измерительный комплекс (ИИК). В него входят гиростабилизированная платформа и блок датчиков угловой скорости. К платформе предъявляются требования по обеспечению заданных углов прокачки по трем осям;

динамических характеристик платформы как звена системы автоматического регулирования; точности стабилизации платформы в заданном диапазоне частот и точности измерения датчиками углов и ускорений.

Вся информация из информационно-измерительного комплекса поступает в БЦВМ. В высокочастотных СУ беспилотных летательных аппаратов используется малогабаритная высокопроизводительная ЭВМ, предназначенная для решения задач управления и стабилизации ракеты в реальном масштабе времени.

Рис. 1. Структурная схема аппаратуры системы управления и стабилизации

Системное программное обеспечение ЭВМ содержит тестовые и технологические компоненты. Тестовое программное обеспечение представляет собой систему встроенного тестового контроля. Технологическое программное обеспечение выполняет запись полетных программ систем управления и стабилизации с помощью операционной системы реального времени (ОСРВ). Полетные программы можно многократно изменять в ходе эксплуатации БЛА. ОСРВ базируется на концепции многозадачности и взаимодействия при решении разнообразных задач.

Исполнительным элементом системы управления и стабилизации большинства современных БЛА является гидравлический рулевой привод. Привод органов управления следует рассматривать как замкнутую систему регулирования. Объектом управления являются рулевые органы БЛА, а исполнительным элементом — рулевые машинки.

С увеличением объема задач, решаемых системой управления и стабилизации БЛА, соответственно изменятся технические требования, увеличится и приборный состав СУ.

Основными направлениями совершенствования системы управления являются:

— повышение точностных характеристик приборов (снижение инструментальных и методических ошибок; разработка новых алгоритмов решения задачи наведения и коррекции на траектории; разработка проблемно-ориентированных микропроцессоров);

— разработка новой элементной базы приборов СУ (применение перспективных разработок в гироскопии; создание астроинерциальных приборов);

— максимальная автоматизация процессов проверки и предстартовой подготовки, снижение массовых, габаритных и временных характеристик элементов системы.

Создание перспективных БЛА предполагает разработку и реализацию программно-терминального метода управления (он сочетает в себе основные достоинства программного и терминального методов управления); применение алгоритмических способов обеспечения устойчивости систем угловой стабилизации (целенаправленное изменение частотных характеристик контура стабилизации методом амплитудной фильтрации, а также фазовой коррекции); реализацию комбинированного управления по информации, полученной от дополнительных аппаратных средств (наземных систем радиосвязи и космических навигационных систем); наличие на борту ЦВМ, обладающей возможностью изменения полетных программ при модернизации; сокращение состава полетного задания и времени его подготовки и ввода (с 1,5–2 мин до 10–15 с).

Применение перспективных БЛА с системой искусственного интеллекта способно обеспечить: комплексность управления подсистемами перспективного беспилотного летательного аппарата, оптимизацию траектории полета в зависимости от состояния внешней среды, при необходимости перенацеливание БЛА в режиме внешней коррекции или самокоррекции.

Можно сделать вывод, что новое поколение беспилотных летательных аппаратов, а также систем их управления по своей сложности будет значительно превосходить ныне существующие. Причем возрастет не только структурная сложность, но и информационная, заключающаяся в увеличении количества информации, учитывающейся как при наведении БЛА, так и в полете. Все это ведет к повышению роли системы управления БЛА, рассмотрению ее как уникальной СУ, способствующей расширению области применения беспилотных летательных аппаратов.

Олег КОЗЕЛКОВ, Дмитрий ЕПИФАНОВ, Казанское высшее артиллерийское командное училище