Способ формирования сигнала управления угловым движением нестационарного летательного аппарата и устройство для его осуществления



Способ формирования сигнала управления угловым движением нестационарного летательного аппарата и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2490686:

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

Изобретение относится к устройствам управления для бортовых систем управления угловым движением беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в широком диапазоне высот и скоростей полета при действии интенсивных внешних возмущений. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет использования параметра скоростного напора и повышение динамической точности управления БПЛА. Для этого устройство формирования сигнала управления содержит задатчик сигнала управления 1 (ЗСУ), элемент сравнения 2 (ЭС), первый усилитель 3 (1У), сумматор 4 (С), фильтр 5 (Ф), ограничитель сигнала 6 (ОС), датчик угла 7 (ДУ), датчик угловой скорости 8 (ДУС), второй усилитель 9 (2У), датчик скоростного напора 10 (ДСН), логический элемент сравнения 11 (ЛЭС), управляемый ключ 12 (УК), третий усилитель 13 (ЗУ) и задатчик критического значения скоростного напора 14 (ЗКЗСН). 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам управления для бортовых систем управления угловым движением беспилотных летательных аппаратов (ЛА) в широком диапазоне высот и скоростей полета при действии интенсивных внешних возмущений, таких как ветровые порывы, интерференционные динамические воздействия при отходе от носителя и др.

Известен способ формирования сигнала управления, заключающийся в том, что задают сигнал управления, измеряют сигнал текущего углового положения, измеряют сигнал текущей угловой скорости и формируют на их основе управляющее воздействие для рулевых приводов ЛА [1].

Известно устройство управления угловым движением ЛА, в котором канал управления содержит задающее устройство для формирования задающих сигналов, датчики углов и угловых скоростей для измерения текущих угловых координат, блоки управления на их основе [1].

Недостатком такой реализации является ограниченность передаточных чисел реальных аналоговых элементов и, в частности, по обратной связи от угловой скорости, что ограничивает возможности управления в широком диапазоне высот и скоростей полета в условиях интенсивных внешних воздействий.

Наиболее близким по технической сущности решением является способ формирования сигнала управления угловым движением ЛА, заключающийся в том, что задают сигнал управления, измеряют сигнал текущего углового положения, измеряют сигнал текущей угловой скорости, сравнивают заданный сигнал управления с сигналом текущего углового положения, усиливают полученные сигнал сравнения и сигнал текущей угловой скорости, формируют предварительный сигнал суммирования усиленных сигналов сравнения и угловой скорости, фильтруют суммарный сигнал и ограничивают отфильтрованный сигнал, полученный ограниченный сигнал является выходным сигналом управления [2].

Наиболее близким устройством, реализующим предложенный способ, является устройство формирования сигнала управления угловым движением ЛА, содержащее последовательно соединенные задатчик сигнала управления, элемент сравнения, первый усилитель, сумматор, фильтр и ограничитель сигнала, выход которого является выходом устройства, датчик угла, выход которого соединен со вторым входом элемента сравнения, последовательно соединенные датчик угловой скорости и второй усилитель, выход которого соединен со вторым входом сумматора [2].

Недостатками способа и устройства для его реализации являются ограниченные функциональные возможности и невысокая динамическая точность управления в широком диапазоне условий полета ЛА и внешних возмущений.

Решаемой в предложенных способе и устройстве технической задачей является расширение функциональных возможностей и повышение динамической точности управления. Предложенным формированием сигнала управления и построением устройства управления достигается функциональная возможность достижения существенного повышения точности управления нестационарным ЛА при действии интенсивных внешних возмущений.

Указанный технический результат по достигается тем, что в известной способ формирования сигнала управления угловым движением нестационарного ЛА, заключающийся в том, что задают сигнал управления, измеряют сигнал текущего углового положения, измеряют сигнал текущей угловой скорости, сравнивают заданный сигнал управления с сигналом текущего углового положения, усиливают полученные сигнал сравнения и сигнал текущей угловой скорости, формируют предварительный сигнал суммирования усиленных сигналов сравнения и угловой скорости, фильтруют суммарный сигнал и ограничивают отфильтрованный сигнал, полученный ограниченный сигнал является выходным сигналом управления, дополнительно измеряют текущий сигнал скоростного напора, задают сигнал критического значения скоростного напора, сравнивают текущий сигнал скоростного напора с сигналом критического значения, формируют сигнал дополнительной компоненты угловой скорости при текущем сигнале скоростного напора меньше критического значения посредством масштабирования сигнала угловой скорости и формируют суммарный сигнал посредством суммирования предварительного суммарного сигнала с сигналом дополнительной компоненты.

Указанный технический результат достигается также и тем, что в известное устройство формирования сигнала управления угловым движением ЛА, содержащее последовательно соединенные задатчик сигнала управления, элемент сравнения, первый усилитель, сумматор, фильтр и ограничитель сигнала, выход которого является выходом устройства, датчик угла, выход которого соединен со вторым входом элемента сравнения, последовательно соединенные датчик угловой скорости и второй усилитель, выход которого соединен со вторым входом сумматора, дополнительно введены последовательно соединенные датчик скоростного напора, логический элемент сравнения, управляемый ключ, второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости, и третий усилитель, выход которого соединен с третьим входом сумматора, и задатчик критического значения скоростного напора, выход которого соединен со вторым входом логического элемента сравнения.

Действительно, при этом обеспечивается максимальная отработка угла курса в широком диапазоне высот и скоростей полета ЛА при наличии интенсивных внешних возмущений. В первую очередь к таковым относятся интерференционные воздействия при отделении ЛА от носителя.

На чертеже представлена структурная схема устройства формирования сигнала управления угловым движением ЛА с реализацией предложенного способа.

Устройство формирования сигнала управления угловым движением ЛА содержит последовательно соединенные задатчик сигнала управления 1 (ЗСУ), элемент сравнения 2 (ЭС), первый усилитель 3 (1У), сумматор 4 (С), фильтр 5 (Ф) и ограничитель сигнала 6 (ОС), выход которого является выходом устройства, датчик угла 7 (ДУ), выход которого соединен со вторым входом элемента сравнения 2, последовательно соединенные датчик угловой скорости 8 (ДУС) и второй усилитель 9 (2У), выход которого соединен со вторым входом сумматора 4. Кроме того, для достижения поставленной цели устройство содержит последовательно соединенные датчик скоростного напора 10 (ДСН), логический элемент сравнения 11 (ЛЭС), управляемый ключ 12 (УК), второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости 8, и третий усилитель 13 (ЗУ), выход которого соединен с третьим входом сумматора 4, и задатчик критического значения скоростного напора 14 (ЗКЗСН), выход которого соединен со вторым входом логического элемента сравнения 11. Эта часть устройства реализует формирование сигнала дополнительной компоненты с ее целенаправленным функционально-логическим введением.

Устройство формирования сигнала управления угловым движением ЛА с реализацией способа работает следующим образом.

Базовый сигнал управления σψ1 формируется блоками 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9:

σ ψ 1 = К 1 Δ ψ ( t ) + К 2 ω y ( t ) , ( 1 )

Δ ψ ( t ) = ψ ( t ) ψ y , ( 2 )

где K1, K2 - передаточные коэффициенты первого и второго усилителей 3 и 9, соответственно;

Δψ(t) - сигнал углового рассогласования на выходе элемента сравнения 2;

ψ(t) - сигнал датчика угла 7;

ψy - задающий сигнал на выходе задатчика сигнала управления 1;

ωy(t) - сигнал датчика угловой скорости 8.

Сформированный по (1) базовый сигнал σψ1 дополняется сигналом ΔK2·ωy(t), то есть полный сигнал σψ с выхода сумматора 4 составляет:

σ ψ = σ ψ 1 + Δ К 2 ω y ( t ) , ( 3 )

где ΔK2 - дополнительный коэффициент усиления по угловой скорости, выставленный в третьем усилителе 13.

Сигнал дополнительной компоненты ΔK2·ωy(t) поступает в сумматор 4 при замыкании управляемого ключа 12.

Управляющий сигнал А для замыкания ключа 12 формируется логическим элементом 11 сравнением текущего скоростного напора q от датчика 10 с критическим значением qкр, выставляемым в задатчике 14, и определяющим необходимость введения сигнала дополнительной компоненты управления.

Условие замыкания ключа 12:

A = 1 п р и q q к р , ( 4 )

где q=ρ·V2/2;

ρ - плотность воздуха на текущей высоте;

V - скорость полета ЛА.

Действительно, при относительно малых величинах скоростного напора имеет место и малая величина эффективности рулевых органов [1, 3], вследствие чего проявление возмущающих факторов жестче, что приводит к ухудшению качества процессов и даже к потере устойчивости. Эффективным приемом является повышение устойчивости контура управления посредством увеличения передаточного коэффициента по сигналу угловой скорости, обеспечивающим удаление от границы области устойчивости. Здесь это величина ΔK2. Таким образом определен положительный эффект, поставленный технической задачей.

Представленный на чертеже фильтр 5 решает задачу фильтрации базового сигнала σψ от упругих колебаний ЛА, то есть формируется отфильтрованный сигнал σ ψ Ф , который ограничивается ограничителем сигнала 6, выходной сигнал с которого σвых является выходным сигналом устройства, поступающим на рулевой привод ЛА. Ограничение предусмотрено с целью задействования смежных каналов на общий рулевой привод.

Все функции устройства могут быть реализованы на элементах автоматики и вычислительной техники [4] и программно-алгоритмически.

Таким образом, предложенное решение позволяет расширить функциональные возможности устройства, повысить динамическую точность управления и устойчивость в условиях интенсивных внешних воздействий ЛА.

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., МПК G05D 1/00.

3. А.А. Лебедев, Л.С. Чернобровкин Динамика полета беспилотных летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1973 г., с.485.

4. А.У. Ялышев, О.И. Разоренов Многофункциональные аналоговые регулирующие устройства автоматики, М.: Машиностроение, 1981 г., с.128.

1. Способ формирования сигнала управления угловым движением нестационарного летательного аппарата, заключающийся в том, что задают сигнал управления, измеряют сигнал текущего углового положения, измеряют сигнал текущей угловой скорости, сравнивают заданный сигнал управления с сигналом текущего углового положения, усиливают полученный сигнал сравнения, усиливают сигнал текущей угловой скорости, формируют предварительный сигнал суммирования усиленных сигналов сравнения и угловой скорости, фильтруют суммарный сигнал и ограничивают отфильтрованный сигнал, полученный ограниченный сигнал является выходным сигналом управления, отличающийся тем, что дополнительно измеряют текущий сигнал скоростного напора, задают сигнал критического значения скоростного напора, сравнивают текущий сигнал скоростного напора с сигналом критического значения, формируют сигнал дополнительной компоненты угловой скорости при текущем сигнале скоростного напора меньше критического значения посредством масштабирования сигнала угловой скорости и формируют суммарный сигнал посредством суммирования предварительного суммарного сигнала с сигналом дополнительной компоненты.

2. Устройство формирования сигнала управления угловым движением нестационарного летательного аппарата, содержащее последовательно соединенные задатчик сигнала управления, элемент сравнения, первый усилитель, сумматор, фильтр и ограничитель сигнала, выход которого является выходом устройства, датчик угла, выход которого соединен со вторым входом элемента сравнения, последовательно соединенные датчик угловой скорости и второй усилитель, выход которого соединен со вторым входом сумматора, отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные датчик скоростного напора, логический элемент сравнения, управляемый ключ, второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости, и третий усилитель, выход которого соединен с третьим входом сумматора, и задатчик критического значения скоростного напора, выход которого соединен со вторым входом логического элемента сравнения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике физико-химических процессов, включая проведение реакций, приготовление растворов, эмульсий, может быть использовано в качестве стенда в научно-исследовательских работах и в промышленных технологиях.

Изобретение относится к газовым регуляторам, снабженным регулирующим клапаном со съемным клапанным портом, и направлено на повышение удобства эксплуатации и максимизацию пропускной способности регулятора при заданном выходном давлении, что обеспечивается за счет того, что устройство согласно изобретению содержит клапанный корпус, несущий клапанный порт, который задает канал, сужающийся от входной к выходной части.

Изобретение относится к технике управления полетом беспилотного летательного аппарата в условиях появления не предсказуемых факторов возмущения полетом, способных привести к изменению траектории и, как следствие, к промахам в поражении цели.

Изобретение относится к газовой промышленности и может использоваться в системах транспортировки газа для редуцирования давления природного газа. .

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано в системах водоснабжения и других. .

Изобретение относится к устройству, защищающему тело от удара, вызванного столкновением с препятствием во время перемещения устройства по поверхности. .

Изобретение относится к модульной электронной системе управления полетом. .

Изобретение относится к области пневмоавтоматики и может быть использовано для автоматического регулирования давления газа, преимущественно в пневмосистемах с повышенными требованиями по виброшумовым характеристикам.

Изобретение относится к области автоматического регулирования величин, определяющих местоположение движущегося объекта, и может быть использовано в радиолокационных системах управления.

Изобретение относится к способу и системе контроля автоматической посадки/взлета беспилотного летательного аппарата на круглую посадочную сетку платформы, в частности морской платформы

Изобретение относится к техническим средствам автоматизации технологических процессов транспорта природного газа по газопроводам и предназначено для автоматического управления клапаном-регулятором с электроприводом

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано в системах водоснабжения и других

Изобретение относится к устройствам управления для бортовых систем стабилизации углового движения летательного аппарата

Изобретение относится к бортовым цифроаналоговым устройствам для систем автоматического управления существенно нестационарными беспилотными летательными аппаратами (ЛА)

Изобретение относится к способу и устройству управления для бортовых систем стабилизации углового положения летательного аппарата

Изобретение относится к установке (30) для непрерывного изготовления жидкого продукта (Р)

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения уксусной кислоты, включающему стадии: взаимодействия метанола с монооксидом углерода в реакционной среде, содержащей воду, йодистый метил и метилацетат в присутствии катализатора карбонилирования на основе металла VIII группы; выделения продуктов указанной реакции в летучую фазу продукта, содержащую уксусную кислоту, и менее летучую фазу; дистиллирования указанной летучей фазы в аппарате дистилляции для получения очищенного продукта уксусной кислоты и первого верхнего погона, содержащего йодистый метил и ацетальдегид; конденсации, по меньшей мере, части указанного верхнего погона; измерения плотности указанного сконденсированного первого верхнего погона; определение относительной концентрации йодистого метила, ацетальдегида или обоих в первом верхнем погоне на основании измеренной плотности; и регулирования, по меньшей мере, одного регулирующего технологического параметра, связанного с дистилляцией указанной летучей фазы, в качестве ответной реакции на указанную относительную концентрацию. Изобретение также относится к способу получения уксусной кислоты, включающему стадии: взаимодействия метанола с монооксидом углерода в реакционной среде, содержащей воду и йодистый метил в присутствии катализатора карбонилирования на основе металла VIII группы; осуществления паражидкостного разделения в указанной реакционной среде для получения паровой фазы, содержащей уксусную кислоту, йодистый метил, ацетальдегид и воду, и жидкой фазы; дистиллирования указанной паровой фазы в аппарате дистилляции для получения очищенного продукта уксусной кислоты и, по меньшей мере, первого верхнего погона, содержащего ацетальдегид и йодистый метил; конденсации указанного первого верхнего погона; экстракции указанного первого верхнего погона с водой для получения рафината, содержащего йодистый метил и водный экстракт; измерения плотности, по меньшей мере, одного потока, выбранного из группы, состоящей из указанного первого верхнего погона, указанного рафината и указанного водного экстракта; определение относительной концентрации йодистого метила, ацетальдегида или обоих в по меньшей мере указанном верхнем погоне, указанном рафинате и указанном водном экстракте на основании измеренной плотности; и регулирования, по меньшей мере, одного регулирующего технологического параметра, связанного с или дистилляцией указанной паровой фазы или экстракцией указанного первого верхнего погона, в качестве ответной реакции на указанную относительную концентрацию. Способ управления процессом разделения с целью удаления перманганатных восстановленных соединений из технологического потока в ходе процесса карбонилирования метанола, включающий стадии измерения плотности потока, содержащего ацетальдегид и йодистый метил, и вычисление относительных концентраций ацетальдегида и йодистого метила в потоке, позволяет регулировать параметры процесса дистилляции или экстракции на основе измеренной плотности или рассчитанных из нее одной или нескольких относительных концентраций. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения уксусной кислоты, включающему стадии: взаимодействия метанола с монооксидом углерода в реакционной среде, содержащей воду, йодистый метил и метилацетат в присутствии катализатора карбонилирования на основе металла VIII группы; выделения продуктов указанной реакции в летучую фазу продукта, содержащую уксусную кислоту, и менее летучую фазу; дистиллирования указанной летучей фазы в аппарате дистилляции для получения очищенного продукта уксусной кислоты и первого верхнего погона, содержащего йодистый метил и ацетальдегид; конденсации, по меньшей мере, части указанного верхнего погона; измерения плотности указанного сконденсированного первого верхнего погона; определение относительной концентрации йодистого метила, ацетальдегида или обоих в первом верхнем погоне на основании измеренной плотности; и регулирования, по меньшей мере, одного регулирующего технологического параметра, связанного с дистилляцией указанной летучей фазы, в качестве ответной реакции на указанную относительную концентрацию. Изобретение также относится к способу получения уксусной кислоты, включающему стадии: взаимодействия метанола с монооксидом углерода в реакционной среде, содержащей воду и йодистый метил в присутствии катализатора карбонилирования на основе металла VIII группы; осуществления паражидкостного разделения в указанной реакционной среде для получения паровой фазы, содержащей уксусную кислоту, йодистый метил, ацетальдегид и воду, и жидкой фазы; дистиллирования указанной паровой фазы в аппарате дистилляции для получения очищенного продукта уксусной кислоты и, по меньшей мере, первого верхнего погона, содержащего ацетальдегид и йодистый метил; конденсации указанного первого верхнего погона; экстракции указанного первого верхнего погона с водой для получения рафината, содержащего йодистый метил и водный экстракт; измерения плотности, по меньшей мере, одного потока, выбранного из группы, состоящей из указанного первого верхнего погона, указанного рафината и указанного водного экстракта; определение относительной концентрации йодистого метила, ацетальдегида или обоих в по меньшей мере указанном верхнем погоне, указанном рафинате и указанном водном экстракте на основании измеренной плотности; и регулирования, по меньшей мере, одного регулирующего технологического параметра, связанного с или дистилляцией указанной паровой фазы или экстракцией указанного первого верхнего погона, в качестве ответной реакции на указанную относительную концентрацию. Способ управления процессом разделения с целью удаления перманганатных восстановленных соединений из технологического потока в ходе процесса карбонилирования метанола, включающий стадии измерения плотности потока, содержащего ацетальдегид и йодистый метил, и вычисление относительных концентраций ацетальдегида и йодистого метила в потоке, позволяет регулировать параметры процесса дистилляции или экстракции на основе измеренной плотности или рассчитанных из нее одной или нескольких относительных концентраций. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения уксусной кислоты, включающему стадии: взаимодействия метанола с монооксидом углерода в реакционной среде, содержащей воду, йодистый метил и метилацетат в присутствии катализатора карбонилирования на основе металла VIII группы; выделения продуктов указанной реакции в летучую фазу продукта, содержащую уксусную кислоту, и менее летучую фазу; дистиллирования указанной летучей фазы в аппарате дистилляции для получения очищенного продукта уксусной кислоты и первого верхнего погона, содержащего йодистый метил и ацетальдегид; конденсации, по меньшей мере, части указанного верхнего погона; измерения плотности указанного сконденсированного первого верхнего погона; определение относительной концентрации йодистого метила, ацетальдегида или обоих в первом верхнем погоне на основании измеренной плотности; и регулирования, по меньшей мере, одного регулирующего технологического параметра, связанного с дистилляцией указанной летучей фазы, в качестве ответной реакции на указанную относительную концентрацию. Изобретение также относится к способу получения уксусной кислоты, включающему стадии: взаимодействия метанола с монооксидом углерода в реакционной среде, содержащей воду и йодистый метил в присутствии катализатора карбонилирования на основе металла VIII группы; осуществления паражидкостного разделения в указанной реакционной среде для получения паровой фазы, содержащей уксусную кислоту, йодистый метил, ацетальдегид и воду, и жидкой фазы; дистиллирования указанной паровой фазы в аппарате дистилляции для получения очищенного продукта уксусной кислоты и, по меньшей мере, первого верхнего погона, содержащего ацетальдегид и йодистый метил; конденсации указанного первого верхнего погона; экстракции указанного первого верхнего погона с водой для получения рафината, содержащего йодистый метил и водный экстракт; измерения плотности, по меньшей мере, одного потока, выбранного из группы, состоящей из указанного первого верхнего погона, указанного рафината и указанного водного экстракта; определение относительной концентрации йодистого метила, ацетальдегида или обоих в по меньшей мере указанном верхнем погоне, указанном рафинате и указанном водном экстракте на основании измеренной плотности; и регулирования, по меньшей мере, одного регулирующего технологического параметра, связанного с или дистилляцией указанной паровой фазы или экстракцией указанного первого верхнего погона, в качестве ответной реакции на указанную относительную концентрацию. Способ управления процессом разделения с целью удаления перманганатных восстановленных соединений из технологического потока в ходе процесса карбонилирования метанола, включающий стадии измерения плотности потока, содержащего ацетальдегид и йодистый метил, и вычисление относительных концентраций ацетальдегида и йодистого метила в потоке, позволяет регулировать параметры процесса дистилляции или экстракции на основе измеренной плотности или рассчитанных из нее одной или нескольких относительных концентраций. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх