Шляхи удосконалення електромеханічної системи керування наведення озброєння бойової машини БМ-21 на основі нечіткої логіки

Abstract

Реактивні системи залпового вогню є важливим компонентом у забезпечені вогневого потенціалу підрозділів. Їх мобільність та точність ураження цілей визначально впливають на результат бою. Існуюча система наведення пакета напрямних бойової машини БМ-21 є складною, багатоконтурною та інерційною електромеханічною системою, з наявними зазорами, люфтами та обмеженою пружністю деяких елементів механічної частини. Вона повинна забезпечувати необхідні показники динаміки та статики (швидкодію і точність позиціонування пакета напрямних), тобто реалізувати закон руху пакета напрямних без режимів дотягування, без перерегулювання і з мінімізацією часу позиціонування у задане положення. Електромеханічні системи наведення БМ-21 сьогодні повною мірою не відповідають вимогам за швидкодією та точністю наведення пакета напрямних. Опрацьовано системотехнічні рішення для модернізації цієї системи, що полягають у заміні електромашинного підсилювача на силовий напівпровідниковий перетворювач та застосуванні триконтурної позиційної системи підпорядкованого регулювання кута наведення пакета напрямних. Використано лінійно-параболічний регулятор положення та нечіткий коректор, вхідними сигналами якого є похибка регулювання за кутом наведення озброєння та її похідна. Така система керування процесом наведення пакета напрямних відповідає вимогам щодо точності та показників динаміки позиціонування, конструктивним особливостям кінематичної схеми механізму наведення та характеру зовнішніх впливів і параметричних змін системи. Вибрано елементи силового електрообладнання, розроблено структурну схему позиційної електромеханічної системи підйомного механізму бойової машини. Обґрунтовано модель нечіткого керування. Запропоновано методику проектування нечіткого коректора на основі експериментально отриманих реакцій системи наведення на стрибкоподібні сигнали керування. Запропоновані рішення значною мірою надають системі наведення властивості інваріантності до параметричних і координатних збурень і, як наслідок, дають змогу реалізувати у процесі наведення оптимальний за швидкодією та точністю позиціонування закон руху пакета напрямних.

Multiple rocket launchers are vital components in providing fire potential of combat units. Their mobility and target hitting accuracy determinatively impact the combat result. Existing guidance system of array of guides of a combat machine BM-21 is a complicated, inertial system with multiple feedbacks, characterized by back-lashes, gaps, and by limited elasticity of some elements of a mechanical part. It has to ensure required static and dynamic indices (i.e., speed of operation and accuracy of positioning of array of guides). That means a realization of a law of array of guides motion with no overshoots (no oscillations), minimizing a positioning time for a predefined position. Current electromechanical positioning system of BM-21 does not meet requirements of speed of operation, as well as of the accuracy of array of guides positioning. The paper elaborates the system solutions for the modernization of the abovementioned system. These are namely: replacement of the electromachine amplifier by the power semiconductor converter; utilizing a triple-feedback subordinate positioning control of a guidance angle of an array of guides. Linear-parabolic position controller and fuzzy corrector having a positioning angle error and its derivative as input parameters have been utilized. The proposed control system of the array of guides positioning meets the requirements for the positioning accuracy and dynamics, for structural features of the kinematic scheme, as well as for the nature of inner effects, and for parametric variations of the system. The elements of power equipment have been selected; a block diagram of the positioning electromechanical system of a lifting mechanism of a combat machine has been developed. The model of a fuzzy control has been justified. The methodology of the fuzzy-corrector design based on the experimentally-obtained reactions of the system on the step inputs has been proposed. The proposed solutions (to a great extent) provide the properties of invariance to the parametric and coordinate disturbances of a designed system. Consequently, they enable the realization of optimal (in the sense of speed of operation and positioning accuracy) law of motion of array of guides while positioning.