Устройство координированного регулирования углового бокового движения летательного аппарата

 

Изобретение относится к устройствам, используемым в бортовых системах автоматического управления летательными аппаратами с самолетной схемой с реализацией возможности координированных разворотов с большими углами крена Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности . Устройство координированного регулирования имеет в своем составе каналы управления по крену и рысканью. Входами в устройстве являются входы по углу тангажа, скорости пблета, задания и обратных связей по углу и угловой скорости крена, задания и обратных связей по положению канала рысканья и угловой скорости по курсу, выходами - выходы канала крена и рысканья. В каждом из каналов сйдержатся элемент вычитания и суммирующий усилитель Новым в устройстве является введение дополнительного контура. В него входят блок формирования синусной функции , фильтрующий усилитель, умножитель сигналов, блок формирования косинусной функции, делитель и усилитель. Входом контура является сигнал угла крена. Достигается компенсация скоростной составляющей в канале рысканья и инвариантность угла скольжения от угла крена. 1 ил. -W И

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (j I) (я)ю 6 05 В 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4811427/24 (22) 09;04,90 (46).30.07.92. Бюл, М 28 (71) Яосковское опытно-койструкторское бюро "Марс" (72) P.È,Áîíê, l0,В.Кузнецов, А.Л,Липкин и А.M,Ïó÷êîâ (56) Михалев И.А. и др, Системы автоматического управления самолетом. М.: Машиностроение, 1987, с.174. . Боднер B.À, Системы управления летательными аппаратами. M.: Машиностроение, 1973, с, 118-122. (54) УСТРОЙСТВО КООРДИНИРОВАННОrO РЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛОВОГО БОКОВОГО ДВИЖЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО

АППАРАТА (57) Изобретение относится к устройствам, используемый в бортовых системах автоматического управления летательными аппаратами с самолетной схемой с реализацией возможности координированных разворотов с большими углами крена, Целью изо: Изобретение относится к приборостроительной промышленности и может быть использовано при разработке бортовых систем управления летательными аппаратами (ЛА) с самолетной схемой с реализацией возможности координированных разворотов с большими углами крена.

Известны системы автоматического управления, в которых каналы управления рысканьем и креном содержат элементы вычитания и суммирующие усилители, формирующие по задающим воздействиям и сигналам датчиков состояния управляющие воздействия на исполнительные приводы ЛА.

Формирование каналов бокового движения

2 бретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности. Устройство координированного регулирования ймеет в своем составе каналы управления по крену и фуканью, Входами в устройстве являются входы по углу тангажа, скорости йолета, задайия и обратных связей по углу и угловой скорости крена, задания и обратных сйязей по положению канала рысканья и угловой скорости по курсу, выходами — выходы канала крена и рысканья. В каждом из каналов содержатся элемент вычитания и суммирующий усилитель. Новым а устройстве является введение дополнительного контура, В него входят блок формирования синусной функции, фильтрующий усилитель, умножитель сигналов, блок формирования косинусной функции, делитель и усилитель. Входом контура является сигнал угла крена. Достигается компенсация скоростной составляющей в канале рысканья и инвариантность угла скольжения от угла крена. 1 ил.

Q3 рысканья и хрена представлено в отдельности в декомпоэиционном плане и с перекрестной связью между ними для реализации координированного управления; перекрестная связь выполнена в виде цепей от сигнала руля направления в качестве формирования задающего воздействия на канал крена.

Недостатком такой реализации являет- ся побочная загрузка канала рысканья движением в нем, вызванным введением ЛА в крен. Кроме того, в таких системах отсутствуют средства обеспечения координатной инвариантности по скольжению (углу скольжения Р и его производным) при координированном развороте.

1751716

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство координированного регулирования, имеющее в своем составе входы по углу тангажа и скорости полета, последовательно соединенные элемент вычитания канала крена, вычитающий и суммирующий входы которого являются соответственно входом задания и входом обратной связи по углу крена устройства, и суммирующий усилитель канала крена, второй вход которого является входом обратной связи по угловой скорости крена устройства, выход суммирующего усилителя канала крена соединен с выходом канала крена устройства, последовательно соединенные элемент вычитания канзла рысканья, вычитающий и суммирующий входы которого являются соответственно входом задания и входом обратной связи по положению канала рысканья устройства, и суммирующий усилитель канала рысканья, второй вход которого является входом обратной связи устройства по угловой скорости по курсу, а выход соединен с выходом канала рысканья устройства.

Недостатками известно устройства яв-, ляются ограниченные функциональные . возможности и невысокая точность управления, тзк кзк каналом рысканья пзрируется сигнал угловой скорости м, обусловленный необходимым креном при координированном движении, отсутствуют средства обеспечения инвариантности угла скольжения при координированном управлении.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение точности, При этом достигается компенсация отработки скоростного сигнала рыскзнья в режиме координированного управления, а также координатная инваризнтноеть движения канала рысканья по углу скольжения к сигналам по крену в координированном управлении, в результате чего обеспечивается комплексное повышение статической и динамической точности процессов короткопериодического и траекторного движений

ЛА.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены последовательно соединенные блок формирования синусной функции, фильтрующий усилитель и умножитель сигналов, последовательно соеди-. ненные блок формирования косинусной функции, делитель и усилитель, выход которого соединен с вторым входом умножителя сигналов, входы блоков формирования синусной и косинусной функций соединены соответственно с входом обратной связи по углу крена и входом по углу тангажа, управляющий вход делителя соединен с входом по скорости полета, выход умножителя сигналов соединен с третьим входом суммирующего усилителя канала рысканья. При атом коэффициент усиления усилителя равен ускорению свободного падения, Такое построение устройства позволяет сформировать дополнительную компоненту сигнала управления каналом рысканья

О» для компенсации доминирующего сигнала угловой скорости по курсу а и уменьшения угла скольжения Р и его скорости Рот угла крена у, т.е. сформирован дополнительный канал с выходом

+-Kóсоз р sin y ЧЧФ(Р)

20 где g — ус .орение свободного падения;

Ч вЂ” скорость полета;

v — угол тзнгажа;

sin y — сигнал, определяющий полную

25 проекцию подъемной силы на горизонтальную плоскость;

Wy(P) — передаточная функция, опреде. ляющая усиление и фильтрацию сигнала у.

-На чертеже представлена блок-схема

30 устройства координированного регулирования углового бокового движения летательного аппарата с исполнительными устройствами и датчиками информации (обведены пунктиром).

Устройство имеет в своем составе элемент 1 вычитания канала крена, суммирующий усилитель 2 канала крена. элемент 3 вычитания канала рыскзнья, суммирующий усилитель 4 канала рыскзнья, блок 5 формирования синуеной функции, фильтрующий усилитель 6, умножитель 7 сигналов, блок 8 формирования косинусной функции, делитель 9 и усилитель 10, Состав управляемого объекта следующий: исполнительное уст45 ройство 11 кзнзлз крена, исполнительное устройство 12 кзнзлз рыскзнья, собственно объект кзк динамическое звено 13,.датчик

Ч4 угла крена, датчик 15 угловой скорости по крену, датчик 16 боковой перегрузки, датчик

50 17 угловой скорости по курсу, датчик 18 угла тангзжз, датчик 19 скорости полета.

Нз блок-схеме обозначено: а„— измеренный сигнал угловой скорости по крену; у»- сигнал задающего командного воздействия по крену; y4 — измеренный сигнал угла крена;п»р — сигнал управляющего воздействия канала крена; дэ — отклонение исполнительного устройства по крену; п » — сигнал задающего воздействия по боковой пере1751716 грузке; qz измеренный сигнал боковой перегрузки; ву, — измеренный сигнал угловой скорости по курсу; гни — измеренный сигнал угла тангажа; V — измеренный сигнал скорости полета; ор — сигнал управляющего воздействия канала рысканья; с㻠— дополнительная компонента сигнала управляющего воздействия, ди — отклонение руля направления исполнительного устройства по рысканью.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы управления в каналах крена (т»р и рысканья ор формируются на основе измеренных сигналов уи, а»и, qz„, „, ри, Чи датчиков 14-19, установленных на объекте 13, и задающих воздействий

Я< и п » следующим образом. Элемент 1 вычитания канала крена выделяет рассогласование Л) = yи — y», Суммирующий усилитель 2 канала крена формирует сигнал

<»р а - 4+ а,;х Жи

Передаточные коэффициенты а и а » выставляются в. чсилителе 2, Формируется сигнал управления в канале рысканья

0р р=алz Лqz+ а у(щи+а}. (2)

При этом элемент 3 вычитания формирует рассогласование Л qz = г(„— п „. В боковом движении значительного класса ЛА стабилизируется и,» - О. тогда Л qz — г(„.

Компонента сигнала о» формируется блоками 5 (формирует сигнал sin и), 8 (cos ми), 9 (формирует деление сов ми/Чи), 10 (усиление сигнала eos юи/Чи с множителем g), 6 (потребное усиление и фильтрация сигнала

sin y„e. íà его выходе имеем М/ф(Р)з!п y„), 7 (умножение сигналов с блоков 6 и 10), т.е, с выхода блока 7 имеем сигнал

О» Wy sin и созт и, На выходе усилителя 4 имеем сигнал (.гр =ай +nz +а ду (уи +дк} (4)

Передаточные числа а„и а у выставляются в усилителе 4. При задании р» формируется сигнал о»р по (1), который подается на привод 11 объекта, Отклонением аэродинамического руля дэ изменяется угловое состояние объекта по крену до у> =у», т.е. с точностью до статической ошибки. В процессе отработки у» в канале рысканья возникает переходный процесс, обусловленный, в основном, сигналами вуи и о .

Сигнал ву„определяется с учетом полной проекции подъемной силы на горизонтальную плоскость, т,е. как — совр sin y, и динамики ЛА. Сумма сигналов шоу„и 0» для (4) составляет и б» (- — со51 51Ч W (Р б п нк

"W>(p(со 1н — — cod) 5 n((((pI%

-% (Р1)-. 0(при Фср(р(- W>(p), где Wg(Ð) — передаточная функция, определяющая динамику ЛА по измеренным координатам в отношении к истинным значениям.

Доминирующей частью фильтра является И/ф(Р) - 1, так как Wz(P) также определяется движением около 1. Уточнение определяется на основе компенсации динамической составляющей и достижения inv P, Сигнал ор подается на привод у

12 объекта; руль направления (рЧ(сканья) отклоняется на угол ди, реализуя процесс регулирования в канале рысканья.

Предлагаемое построение устройства существенно расширяет возможности координированного управления, Введение компоненты О» компенсирует циркуляцию сигнала ву в сигнале ор, устраняя через руль направления, Одновременно при этом разгружается исполнительное устройство канала рысканья, Уточнение компоненты (г» усилением и фильтрацией позволяет скорректировать сигнал ср» в динамике для компенсации динамической составляющей скорости ау от три получения inv (В,Р, В ре45 у зультате реализации изобретения повышается статическая и динамическая точность.

Формула изобретения

Устройство координированного регулирования углового бокового движения летательного аппарата, сЬдержащее входы по углу тангажа и скорости полета, последовательно соединенные элемент вычитания канала крена, вычитающий и суммирующий входы которого являются соответственно входом задания и входом обратной связи по углу крена устройства, и суммирующий усилитель канала крена, второй вход которого является входом обратной связи по угловой

1761716

Составйтель А. Пучков

Техред М.Моргентал

Корректор М. Максимишинец

Редактор А. Огар

Заказ 2690 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета йо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113036, Москва, Ж-36, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 скорости крена устройства, выход суммирующего усилителя канала крена соединен с . выходом канала крена устройства, последо. вательно соединенные элемент вычитания канала рысканья, вычитающий и суммирую- 5 щий входы которого являются соответственно входом задания и входом обратной связи по положению канала рысканья устройства, и суммирующий усилитель канала рысканы. второй. вход которого являет- 10 ся входом обратной связи устройства по угловой скорости по курсу, выход соединен с выходом канала рысканья устройства; о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функцйональных воз- 15 можностей и повышения точности за счет введения дополнительного контура, в него введены последовательно-,соединенные блок формирования синуСной функции, фильтрующий усилитель и уйножитель сигналов, последовательно соединенные. блок формирования косинусной функции; делитель и усилитель, выход которого соединен с вторым входам умножителя сигналов, входы блоков формирования синусной и косинусйой функции соединены соответственно с входом обратной связи по углу крена и входом по углу тайгажа устройства, управляющий вход делителя соединен с входом по скорости полета устройства, выход умножителя сйгйИов Соединен с третьим входом суммирующего усилителя канала рыскайья.