Способ формирования цифроаналогового сигнала управления для бортовых систем управления угловым движением беспилотных летательных аппаратов и устройство для его осуществления



Способ формирования цифроаналогового сигнала управления для бортовых систем управления угловым движением беспилотных летательных аппаратов и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2473107:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") (RU)

Изобретение относится к бортовым системам управления угловым движением беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Техническим результатом изобретения является повышение динамической точности управления и устранение дефицита управления. Устройство формирования цифроаналогового сигнала управления для бортовых систем управления угловым движением беспилотных летательных аппаратов содержит цифровой задатчик сигнала управления, элемент сравнения, первый усилитель, цифровой датчик угла, датчик угловой скорости, второй усилитель, первый сумматор, цифроаналоговый преобразователь, цифровое дифференцирующее звено, третий усилитель и второй сумматор. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к бортовым системам управления угловым движением беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).

Известен способ формирования сигнала управления для системы управления, при котором задают управляющий сигнал, измеряют регулируемые координаты и формируют управляющее воздействие на исполнительные приводы БПЛА [1].

Известно устройство формирования сигнала управления, содержащее задатчик сигнала управления, датчик угла, датчик угловой скорости и формирователь управляющего воздействия [1].

Недостатками известных способа и устройства являются ограниченность выбора коэффициента усиления обратной связи по датчику угловой скорости, ограниченность возможностей управления и дефицит управления.

Наиболее близким способом к предлагаемому является способ формирования цифроаналогового сигнала управления для бортовых систем управления угловым движением беспилотных летательных аппаратов, заключающийся в том, что измеряют текущий цифровой сигнал углового положения летательного аппарата, измеряют аналоговый сигнал угловой скорости летательного аппарата, задают цифровой сигнал управления, формируют цифровой сигнал рассогласования между текущим цифровым сигналом углового положения и заданным цифровым сигналом управления, усиливают полученный цифровой сигнал рассогласования, усиливают аналоговый сигнал угловой скорости, преобразуют цифровую компоненту сигнала управления в сигнал аналоговой формы, суммируют преобразованный сигнал цифровой компоненты сигнала управления аналоговой формы с усиленным аналоговым сигналом угловой скорости, полученный суммарный сигнал является выходным сигналом управления [2].

Наиболее близким устройством к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее последовательно соединенные цифровой задатчик сигнала управления, элемент сравнения и первый усилитель, цифровой датчик угла, выход которого соединен со вторым входом элемента сравнения, последовательно соединенные аналоговый датчик угловой скорости, второй усилитель и первый сумматор, выход которого является выходом устройства, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с входом первого сумматора [2].

Недостатками известных способа и устройства являются ограниченные функциональные возможности, невысокая динамическая точность управления и дефицит управления.

Решаемой в предложенных способе и устройстве технической задачей является расширение функциональных возможностей, повышение динамической точности управления и устранение дефицита управления.

Указанный технический результат достигается тем, что в известный способ формирования цифроаналогового сигнала управления для бортовых систем управления угловым движением БПЛА, заключающийся в том, что измеряют текущий цифровой сигнал углового положения летательного аппарата, измеряют аналоговый сигнал угловой скорости летательного аппарата, задают цифровой сигнал управления, формируют цифровой сигнал рассогласования между текущим цифровым сигналом углового положения и заданным цифровым сигналом управления, усиливают полученный цифровой сигнал рассогласования, усиливают аналоговый сигнал угловой скорости, преобразуют цифровую компоненту сигнала управления в сигнал аналоговой формы, суммируют преобразованный сигнал цифровой компоненты сигнала управления аналоговой формы с усиленным аналоговым сигналом угловой скорости, полученный суммарный сигнал является выходным сигналом управления, дополнительно выделяют цифровой сигнал производной сигнала рассогласования, усиливают цифровой сигнал производной сигнала рассогласования, формируют цифровую компоненту сигнала управления суммированием усиленного цифрового сигнала рассогласования и усиленного цифрового сигнала производной сигнала рассогласования, при этом коэффициент усиления цифрового сигнала производной сигнала рассогласования составляет (0,2÷1,5) коэффициента усиления аналогового сигнала угловой скорости летательного аппарата.

Указанный технический результат достигается также тем, что в известное устройство формирования сигнала управления, содержащее последовательно соединенные цифровой задатчик сигнала управления, элемент сравнения и первый усилитель, цифровой датчик угла, выход которого соединен со вторым входом элемента сравнения, последовательно соединенные аналоговый датчик угловой скорости, второй усилитель и первый сумматор, выход которого является выходом устройства, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен со входом первого сумматора, дополнительно введены последовательно соединенные цифровое дифференцирующее звено, вход которого соединен с выходом элемента сравнения, третий усилитель и второй сумматор, вход которого соединен с выходом первого усилителя, а выход - со входом цифроаналогового преобразователя.

На чертеже представлена блок-схема устройства формирования цифроаналогового сигнала управления, реализующая предложенный способ.

Устройство формирования цифроаналогового сигнала управления содержит последовательно соединенные цифровой задатчик сигнала управления 1 (ЦЗСУ), элемент сравнения 2 (ЭС) и первый усилитель 3 (1У), цифровой датчик угла 4 (ЦДУ), выход которого соединен со вторым входом элемента сравнения 2, последовательно соединенные аналоговый датчик угловой скорости 5 (АДУС), второй усилитель 6 (2У) и первый сумматор 7 (1C), выход которого является выходом устройства, цифроаналоговый преобразователь 8 (ЦАП), выход которого соединен со входом первого сумматора 7, последовательно соединенные цифровое дифференцирующее звено 9 (ЦДЗ), вход которого соединен с выходом элемента сравнения 2, третий усилитель 10 (3У) и второй сумматор 11 (2С), вход которого соединен с выходом первого усилителя 3, а выход - со входом цифроаналогового преобразователя 8.

Устройство, реализующее предложенный способ, работает следующим образом.

Измеряют датчиком 4 текущий цифровой сигнал углового положения БПЛА φ(t) с тактовой частотой fT, измеряют датчиком 5 аналоговый сигнал угловой скорости ωφ(t) летательного аппарата, задатчиком 1 задают цифровой управляющий сигнал φзад(t), элементом сравнения 2 формируют цифровой сигнал рассогласования между текущим цифровым сигналом углового положения и заданным цифровым сигналом управления

первым усилителем 3 усиливают полученный сигнал рассогласования Δφ(t) с коэффициентом К0, то есть получают цифровую компоненту сигнала управления

усилителем 6 усиливают аналоговый сигнал угловой скорости летательного аппарата с коэффициентом K1 и получают демпфирующую аналоговую компоненту сигнала управления

Формируют блоком 9 цифровой сигнал производной сигнала рассогласования с тактовой частотой fT например, на основе вычисления скорости приращения сигнала рассогласования

где TT=1/fT;

i - i-й шаг такта бортовой цифровой вычислительной машины.

Усиливают цифровой сигнал производной сигнала рассогласования усилителем 9 с коэффициентом К2, получают сигнал

На сумматоре 11 формируют цифровую компоненту сигнала управления u4 суммированием усиленного цифрового сигнала рассогласования u1 и усиленного сигнала цифровой производной сигнала рассогласования u3, то есть

Преобразуют цифровую компоненту сигнала управления u4 преобразователем 8 в сигнал аналоговой формы u5, например, на основе экстраполятора 0-го порядка [3], суммируют сигнал цифровой компоненты аналоговой формы u5 сумматором 7 с усиленным аналоговым сигналом угловой скорости u2, получают выходной сигнал управления

который является выходным сигналом устройства.

Необходимо отметить, что для обеспечения эффективности и устойчивости процессов управления коэффициент усиления сигнала цифровой производной сигнала рассогласования К2 составляет (0,2÷1,5) коэффициента усиления аналогового сигнала угловой скорости летательного аппарата K1 по условиям эффективности и устойчивости управления.

Все функции формирования сигнала управления и звенья устройства могут быть реализованы на элементах автоматики и вычислительной техники и программно-алгоритмически.

Таким образом, предложенное решение позволяет расширить функциональные возможности системы, повысить динамическую точность управления и восполнить дефицит управления.

Источники информации

1. И.А.Михалев и др. Системы автоматического управления самолетом. - М.: Машиностроение, 1987 г., с.174.

2. Патент №2367992 от 20.09.2009 г., G05D 1/00.

3. Б.Куо. Теория и проектирование цифровых систем управления. М.: Машиностроение, 1986 г., с.32-36, 63.

1. Способ формирования цифроаналогового сигнала управления для бортовых систем управления угловым движением беспилотных летательных аппаратов, заключающийся в том, что измеряют текущий цифровой сигнал углового положения летательного аппарата, измеряют аналоговый сигнал угловой скорости летательного аппарата, задают цифровой сигнал управления, формируют цифровой сигнал рассогласования между текущим цифровым сигналом углового положения и заданным цифровым сигналом управления, усиливают полученный цифровой сигнал рассогласования, усиливают аналоговый сигнал угловой скорости, преобразуют цифровую компоненту сигнала управления в сигнал аналоговой формы, суммируют преобразованный сигнал цифровой компоненты сигнала управления аналоговой формы с усиленным аналоговым сигналом угловой скорости, полученный суммарный сигнал является выходным сигналом управления, отличающийся тем, что выделяют цифровой сигнал производной сигнала рассогласования, усиливают цифровой сигнал производной сигнала рассогласования, формируют цифровую компоненту сигнала управления суммированием усиленного цифрового сигнала рассогласования и усиленного цифрового сигнала производной сигнала рассогласования, при этом коэффициент усиления цифрового сигнала производной сигнала рассогласования составляет 0,2÷1,5 коэффициента усиления аналогового сигнала угловой скорости летательного аппарата.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее последовательно соединенные цифровой задатчик сигнала управления, элемент сравнения и первый усилитель, цифровой датчик угла, выход которого соединен со вторым входом элемента сравнения, последовательно соединенные аналоговый датчик угловой скорости, второй усилитель и первый сумматор, выход которого является выходом устройства, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен со входом первого сумматора, отличающееся тем, что в устройство введены последовательно соединенные цифровое дифференцирующее звено, вход которого соединен с выходом элемента сравнения, третий усилитель и второй сумматор, вход которого соединен с выходом первого усилителя, а выход - со входом цифроаналогового преобразователя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области автоматизации систем водоочистки и может быть использовано при разработке установок для очистки промышленных сточных вод, хозяйственно-бытовых сточных вод, дренажных вод с орошаемых земель, организованных и неорганизованных стоков с территорий населенных пунктов и промышленных площадок, сельскохозяйственных полей и крупных животноводческих комплексов, а также для водоподготовки и организации питьевого водоснабжения.

Изобретение относится к средствам для регулирования потоков текучей среды и направлено на упрощение конфигурирования регулятора в различных условиях использования и эксплуатации, что обеспечивается за счет того, что согласно изобретению направляющая штока содержит тело, имеющее отверстие для ввода, с возможностью перемещения со скольжением, штока клапана, и наружную поверхность, на которой размещены периферийные уплотнения, обеспечивающие установку, с возможностью извлечения, тела направляющей в канал корпуса регулятора и согласование указанного тела по положению с корпусом регулятора или с клапаном.

Изобретение относится к бортовым системам управления угловым движением существенно нестационарных летательных аппаратов (ЛА). .

Редуктор // 2468347
Изобретение относится к устройствам пневмоавтоматики и может быть использовано в различных областях промышленности для понижения давления газа до заданной величины и автоматического поддержания заданного давления при криогенных температурах рабочей среды, в частности при испытаниях различных агрегатов "холодным" гелием.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано для регулирования расхода и давления рабочей среды (жидкости, газа или пара) в системах для машиностроительной, химической, газовой и других отраслей промышленности.

Изобретение относится к устройству для определения маршрута транспортного средства. .

Изобретение относится к способу формирования прогноза вектора скорости полета. .

Изобретение относится к авиации и предназначено для посадки самолетов при сильном боковом ветре. .

Изобретение относится к строительству, а конкретно к регулятору давления (редуктору), предназначенному для регулируемого снижения давления транспортируемой среды в сетях холодного и горячего водоснабжения, водяного отопления, пневмоприводах сжатого воздуха, а также в иных технологических трубопроводах, транспортирующих жидкости и газы.

Изобретение относится к устройствам отображения информации, используемой пилотом и членами экипажа при пилотировании летательными аппаратами (ЛА), а именно к командно-пилотажным индикаторам (КПИ) с визуализацией индексов "Лидер" и "Самолет"

Изобретение относится к области систем автоматического управления летательными аппаратами, в частности к способам пилотирования в вертикальной плоскости

Изобретение относится к области дистанционного управления полетом БПЛА по радиоканалу с пункта управления и для передачи полетных данных от БПЛА на пункт управления

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах передачи и воспроизведения информации

Изобретение относится к информационно-управляющей системе (ИУС) летательного аппарата (ЛА)

Изобретение относится к области космической техники и может быть использовано для стабилизации заданного уровня тяги двигателей коррекций движения космического аппарата

Изобретение относится к устройствам для регулирования давления неагресивных газов (природный газ, сжатый воздух, азот и другие) и может быть использовано как в газовой, так и в других областях промышленности

Изобретение относится к устройству для деления потока поровну между двумя и более объектами
Наверх