Вертолетный автопилот

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)s В 64 С 13/18 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

1ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 0ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В ;», БИТ, ;.;

И6. i, Г, АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1) 4846200/22

2) 02.07.90

6) 30,08.93. Бюл. М 32

1) Конструкторское бюро промышленной втоматики

2) Б.В.Грицюк и Ю.А.Федоров

6) Техническое описание САУ-В24-1, А1.600,000 ТО, с,23, приложение 1, 1977.

4) ВEРТОЛЕТНЫЙ АВТОПИЛОТ

7) Изобретение относится к системам упавления и стабилизации углового положеия летательных аппаратов и может быть спользовано в качестве автопилота вертоета. Цель изобретения — повышение наежности путем исключения механической е

„„5iJ „„1837033 А1 системы механизма согласования и точности управления. Вертолетный, автопилот содержит датчик угла отклонения объекта 1, компенсационный датчик 2, формирователь

3 сигнала угла отклонения объекта 1, ком- . пенсационный датчик 2, формирователь 3 сигнала отклонения объекта, формирователь 4 управляющих импульсов, связанный с управляющим входом устройства выборки и хранения 8, дифференцирующее звено 9, компенсационный датчик 2, связанный через сумматор 11 с сервоприводом 12, выход которого является выходом автопилота, логический 5 элемент И, два ключа 6, 10. 1 з.п. ф- лы,.2 ил.

1837033

Изобретение относится к системам управления и стабилизации углового положения летательных аппаратов и может быть использовано в качестве автопилота вертолета, Цель изобретения — повышение надежности путем исключения механической системы механизма согласования и точности управления.

На фиг. 1 представлена структурная схема вертолетного автопилота;нафиг.2структурная схема формирователя сигнала угла отклонения объекта.

Вертолетный автопилот (см. фиг. 1) содержит датчик угла отклонения объекта 1, компенсационный датчик 2, формирователь

3 сигнала угла отклонения объекта, формирователь 4 управляющих импульсов, первый логический элемент И 5, первый ключ 6, общая шина 7, устройство выборки и хранения 8, дифференцирующее звено 9, второй

10 ключ, сумматор 11, сервопривод органа управления 12, выход которого является выходом автопилота, Формирователь сигналов угла отклонения объекта 3 (фиг. 2) имеет демодуляторы 13 и 14, источник опорного напряжения 15, первый и второй ключи 16 и

17, первый и второй аналого-цифровые преобразователи 18 и 19, имеющие опорные входы 20, аналоговые входы 21, входы "Запуск" 22, аналоговые выходы 23 и выходы

"Конец преобразования" 24, второй и первый логические элементы И 25 и 26, логический элемент ИЛИ 27, сумматор 28.

Автопилот работает следующим обра- зом.

Датчик угла 1 выдает сигнал положения объекта в пространстве в виде двух напряжений переменного тока, модулированного по амплитуде в функции синуса и косинуса угла отклонения. На демподуляторах 13 и 14 производится выпрямление этих сигналов с учетом фазы напряжения питания угла 1.

Демодуляторы 13 и 14 представляют собой фазочувствительные выпрямители. Сигналы с демодуляторов 13 и 14 поступают на аналоговые входы 21 соответственно первого

18 и второго 19 аналого-цифровых преобразователей и на замыкающие контакты соответствественно второго 17 и первого 16 ключей. При отсутствии сигнала на управляющем входе ключей 16 и 17 на опорные входы 20 аналого-цифровых преобразователей 18 и 19 поступает опорное напряжение с источника опорного напряжения 15 через замыкающие контакты ключей 16 и 17, Автопилот работает в режимах "Управление" и

"Стабилизация". В режиме "Управление" на втором выходе блока 4 формируются импульсы заданной частоты. С второго выхода формирователя управляющих импульсов 4 последовательность импульсов поступает на входы 22 "Запуск" аналого-цифровых преобразователей 18 и 19 и на вход первого логического элемента И 25. С третьего выхода формирователя управляющих импульсов

4 на вход устройства выборки и хранения 8 поступают короткие импульсы, исчезающие одновременно с импульсами на втором выходе формирователя управляющих импульсов 4, на первом выходе которого в режиме

"Управление" — логический нуль, При поступлении импульса на входы 22 аналого15 цифровых преобразователей 18 и 19 (по переднему фронту импульса) начинается процесс преобразования сигналов, поступающих с демодуляторов 13 и 14, пропорционально соответственно sin а, ° cos а, относительно напряжения источника опорного напряжения 15 в цифровую форму и последующим их запоминанием, При этом запоминаются значения sin а и cos а, имевшие место в момент окончания преобразования, Поскольку время преобразования.

Поскольку время преобразования весьма мало (не более 120 мксек), значения сигналов с демодуляторов 13 и 14 практически не успев а ют измен иться (угол остается и режним), По окончании преобразования с выходов 24 "Конец преобразования" аналого-цифровых преобразователей 18 и

19 выдаются сигналы в виде импульсов, поступающих на первый и второй входы первого логического элемента И 28, При совпадении этих импульсов на его выходе формируется импульс, который, пройдя логический элемент ИЛИ 27, поступит на второй вход второго логического элемента И 25, 40 на первом входе которого в это время будет присутствовать импульс с второго выхода формирователя управляющих импульсов 4, Второй логический элемент И 25 выдает на своем выходе логическую единицу, которая

45. заблокирует выход логического элемента

ИЛИ 27 в единичном состоянии при исчезновении сигналов с выходов 24 "Конец преобразования" аналого-цифровых преобразователей 18 и 19, Сигнал с выхода

50 логического элемента ИЛИ 27 произведет переключение ключей 16 и 17. в результате чего опорный вход 20 первого аналого-цифрового преобразователя 18 будет переключен с выхода источника опорного напряжения 15 на выход демодулятора 14, а опорный вход 20 второго аналого-цифрового преобразователя 19 —, с выхода источника опорного напряжения 15 на выход демодулятора 13. С этого момента аналого-цифро1837033 ые преобразователи 18,19 будут выполнять ункции умножающего цифро-аналогового реобрвзователя и на их выходах сформиру отся сигналы соответственно s l1 а cos (а + Л а) и c s а sin (а + Ла), где Ла— угловое рассогласование. В результате вычитания на выходе сумматора 28 сформируется сигнал:

sin Ла = sin а. cos(a + Ла)- cosa sin (а+Ла), Этот сигнал поступает на информационный ход устройства выборки и хранения 8. На правляющий вход устройства выборки и ранения 8 поступит импульс с третьего выода формирователя управляющих импульсов. Величина приращения сигнала нэ

ыходе сумматора 28 проходит через устойство выборки и хранения 8 и через разыкающие контакты ключа 10 на второй ход сумматора 11 и затем при пропадании мпульса на управляющем входе устройста выборки и хранения 8 запоминается до рихода следующего импульса. Первый ход сумматора 11 в это время связан с бщей шиной 7. Одновременно пропадает и мпульс с выхода второго формирователя ,правляющих импульсов 4, в результате чео ключи 16 и 17 возвращаются в исходное оложение. С приходом нового импульса процесс повторяется. На втором входе

1 умматора 11 с устройства выборки и хранения 8 будет формироваться сигнал в виде некоторой последовательности ступенек в лучае наличия скорости изменения сигнаов с датчика угла 1, т.е. угловой скорости ращения объекта. Если скорость вращения бъекта постоянная, то на втором входе сумматора 11 будет поддерживаться один и тот

$e уровень сигнала, поскольку величина приращения выходного сигнала за один и тот же промежуток времени будет постоянной. При достаточной частоте замеров вели ины приращений выходной сигнал устройства выборки и хранения 8 будет пропорционален угловой скорости объекта, по кольку перед каждым замером происходит бнуление сигнала на выходе сумматора 28 и иксация приращений осуществляется в лиейной зоне синусной характеристики. Та им образом, в режиме "Управление" на вход сервопривода 12 поступает сумма сигналов угловой скорости объекта и компенсационного датчика 2. В режиме

":Стабилизация" с первого и второго выходов формирователя управляющих импульсов 4 выдается. постоянное напряжение в иде логической единицы, на третьем выходе —.формируется логический нуль, По переДнему фронту импульса, поступившего на вход 22 "Запуск" обоих аналого-цифровых преобразователей 18 и 19 при включении режима "Стабилизация" начинается процесс преобразования и запоминания сигна5 лов, аналогично как в режиме "Управления".

Ro окончании преобразования с выхода логического элемента ИЛИ 27 на вход логического элемента И 5 поступит сигнал р виде логической единицы, на втором входе кото10 рого уже будет присутствовать напряжение с первого выхода формирователя управляющих импульсов 4. Сигнал с выхода логического элемента И 5 переключит ключ 6 с общей шины 7.и подключит выход суммато15 ра 28 к входу дифференцирующего звена 9 и первому входу сумматора 11, В это же время второй вход сумматора 11 будет отключен от выхода устройства выборки и хранения 8 и подключен к выходу

20 дифференцирующего звена 9 с помощью второго ключа, на управляющий вход которого поступит сигнал с первого выхода формирователя управляющих импульсов 4. С этого момента сигнал, пропорциональный

25 sin Ла, сформированный на выходе сумматора 28, через замыкающие контакты ключа

6 поступает на первый вход сумматора 1.1, а через дифференцирующее звено 9 и замыкающие контакты ключа 10 — на второй вход

30 сумматора 11. Таким образом, в режиме

"Стабилизация" на вход сервопривода 12 поступает сумма сигналов, пропорциональных отклонению объекта от заданного положения (Ла) и угловой скорости (Ла)

35 объекта, обеспечивающих стабилизацию углового положения объекта и парирование коротко-периодических возмущений. Сигнал компенсационного датчика 2, поступающий через сумматор 11 на сервопривод.12. обес40 печивает компенсацию сигнала, пропорционального углу отклонения объекта при вмешательстве пилота в управление. Техническйе преимущества заявляемого устройства по сравнению с прототипом позволяют

45 повысить надежность автопилота, повысить точность формированйя сигнала угловой скорости, что делает возможным улучшить управление объекта.

Формула изобретения

50 1. Вертолетный автопилот, содержащий датчик угла отклонения летательного аппарата, компенсационный датчик, дифференцирующее звено, последовательно соединенные сумматор и сервопривод орга55 на управления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности управления, в него дополнительно введены формирователь сигнала угла отклонения летательного аппарата, первый и вто-.

1837033 рой входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами датчика угла отклонения летательного аппарата по сигналам синуса и косинуса угла, и устройство выборки и хранения, первый и второй 5 ключи, последовательно соединенные формирователь управляющих импульсов, второй выход которого соединен- с третьим входом формирователя сигнала угла отклонения летательного аппарата, третий выход 10 — с управляющим входом устройства выборки и хранения, и логический элемент И, второй вход которого соединен с вторым выходом формирователя сигнала угла отклонейия летательного аппарата, а выход — с 15 управляющим входом первого ключа, первый выход формирователя сигнала угла от-. клонения летательного аппарата соединен с входом дифференцирующего звена и первым входом сумматора через замыкающие 20 контакты первого ключа, размыкающий контакт которого соединен с общей шиной питания, выход дифференцирующего звена соединен с вторым входом сумматора через замыкающие контакты второго ключа, раз- 25 мыкающий контакт которого соеДинен с выходом устройства выборки и хранения, а . управляющий вход — с первым выходом формирователя управляющих импульсов, выход компенсационного датчика соеДинен с 30 третьим входом сумматора, 2. Автопилот по п.1, отл и ча ю щи йс я тем, что формирователь сигнала угла отклонейия летательного аппарата выполнен в виде последовательно соединенных 35 первого демодулятора, первого аналогоцифрового преобразователя и сумматора, выход KQToporo является первым выходом формирователя сигнала угла отклонения летательного аппарата, последовательно соединенных первого логического элемента И и логического элемента ИЛИ, выход которого является вторым выходом формирователя сигнала угла отклонения летательного аппарата, последовательно соединенных второго демодулятора и второго аналогоцифрового преобразователя, выход которого соединен с вторым инверсным входом сумматора,.первого и второго ключей, источника опорного напряжения, выход которого соединен с опорными входамй первого и второго аналого-цифровых преобразователей соответственно через размыкающие контакты первого и второго ключей, второго логического элемента И, первый вход которого соединен с входами "Запуск" первого и второго аналого-цифровых преобразователей и является третьим входом формирователя сигнала. угла отклонения летательного аппарата, второй вход — соединен с выходом логического элемента ИЛИ и управляющими входами первого и второго ключей, а выход — с вторым входом логического элемента ИЛИ, выход первого демодулятора соединен с замыкающим контактом второго ключа, выход второго демодулятора — с замыкающим контактом первого ключа, вторые выходы первого и второго аналогоцифровых преобразователей по сигналу

"Конец преобразования". соединены соответственно с первым и вторым входами первого логического элемента И, входы первого и второго демодуляторов являются соответственно первым и вторым входами формирователя сигнала угла отклонения летательного аппарата.

1837033 г.2

Составитель Т.Туманова

Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш

Редактор С,Кулакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2853 Тираж. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5