1. Основные понятия и определения.
Термин «навигация» в настоящее время определяет способ вождения таких подвижных объектов как: самолёты, вертолёты, космические корабли, морские и речные суда.
В общем случае под термином «навигация» понимают науку о методах и средствах получения информации о движении и положении подвижного объекта, а также как науку о методах и средствах их вождения из одной точки пространства в другую по обусловленным траекториям в назначенное время.
Основная задача навигации - обеспечение точного перемещения подвижного объекта по заданной траектории и точного его вывода в заданный пункт в назначенное время наивыгоднейшим в данных условиях способом.
Режим навигации подвижного объекта определяется совокупностью большого числа навигационных элементов, которые представляют собой геометрические и/или механические величины и характеризуют положение и перемещение подвижного объекта.
Различают 4 основные группы навигационных элементов:
-
Первая группа характеризует положение и перемещение центра масс объекта относительно выбранной системы координат (географическая) – координаты, скорость и т.д.
-
Вторая группа характеризует положение и перемещение объекта относительно его центра масс – крен, дифферент.
-
Третья группа характеризует относительное положение и перемещение других объектов по отношению к объекту управления – пеленг, дистанция,
,
и т.д. -
Четвертая группа характеризует окружающую среду.
Определение всех указанных навигационных элементов производится на основе измерения с использованием различных принципов.
2. Классификация систем автоматического управления.
-
Цель управления.
-
Характер информации об управляемом процессе или системе.
-
Способ управления.
-
Принцип формирования сигналов в системе.
-
Характер зависимости выходных сигналов от входных.
Все САУ по цели управления делятся на:
-
Системы для получения заданного закона изменения управляемой величиной.
-
Системы для получения оптимального показателя качества.
По характеру информации об управляемом процессе системы делятся на:
-
Системы с полной априорной информацией.
-
Системы с неполной априорной информацией.
По способу управления:
-
Разомкнутые системы.
-
Замкнутые системы.
По принципу формирования сигнала в системе:
-
Непрерывные системы.
-
Дискретные системы.
Точность цифровой информации зависит от дискрета времени, чем меньше Δt, тем точнее информация.
По характеру зависимости выходных от входных сигналов:
-
Линейные системы.
-
Нелинейные системы.
3. Вероятностные и статистические характеристики воздействий и процессов.
Любые автоматические измерения могут быть описаны формулой вида:
,
где:
- значение измеренного
параметра
- истинное значение
измеренного параметра
- систематическая
погрешность измерений
- случайная
погрешность измерений
Основная задача любого измерителя свести погрешности измерений к min. Для снижения влияния случайных погрешностей используются соответствующие вероятностные алгоритмы обработки результатов измерений которые основываются на избыточном количестве измерений.
Группы погрешностей.
Различают 3 группы погрешностей:
-
методические погрешности – обусловленные неточностью исходных математических моделей, описывающих воздействия и процессы измерений.
-
инструментальные погрешности - вызванные несовершенством измерительной аппаратуры. Причины – схемные и конструктивные недостатки устройств, недостаточная чувствительность приборов, погрешности регулировок и калибровок, а также зависимость показаний приборов от напряжений источников тока.
-
третья группа обусловлена условиями, в которых проводятся измерения – тепловые и электромагнитные помехи (гроза), электромагнитная совместимость, тропосферная и ионосферная рефракция и т.д.
Чтобы учитывать случайные и систематические погрешности, необходимо знать:
- закон распределения случайных погрешностей измерений
- числовые количественные характеристики:
1. математическое ожидание
2. дисперсия
3. корреляция
4. автокорреляция
5. корреляционная функция
6. спектральная плотность погрешности измерений.
- тип измеряемого процесса:
1. стационарный
2. эргодический
Математическое ожидание - наивероятнейшее значение ожидаемой величины.
Дисперсия – отклонение значения случайной величины от математического ожидания
Корреляция – взаимная корреляция – поверхностная взаимосвязь между несколькими
случайными величинами
Автокорреляция – вероятностная взаимосвязь между несколькими значениями случайной величины
Корреляционная функция – показывает изменение вероятностной взаимосвязи между несколькими случайными величинами во времени
Спектральная плотность погрешности измерений – разброс дисперсии погрешности измерений по всему спектру частот.
Эргодический процесс – не стационарный процесс
Случайной функцией называется функция, которая при всех или некоторых значениях аргументов является случайной величиной.
В ТАУ (теория автоматизации управления) как правило используют случайные функции одного аргумента – времени.