Двухканальное устройство координированного управления летательным аппаратом

Изобретение относится к устройствам управления для бортовых систем автоматического управления летательными аппаратами с реализацией режимов координированных разворотов. Технический результат - повышение статической и динамической точности управления. Предложенным построением устройства управления достигается функциональная возможность варьирования интенсивностью управления при изменении задающих воздействий в широких пределах. Устройство управления содержит датчик угла крена, датчик угловой скорости по крену, датчик угла курса, датчика угловой скорости по курсу, первый и второй суммирующие усилители, задатчик сигнала управления по курсу, первый и второй блоки вычитания, инвертирующий усилитель, первый и второй нелинейные элементы с ограничением, нелинейный элемент с зоной нечувствительности, усилитель и ограничитель сигнала. 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам управления для бортовых систем автоматического управления летательными аппаратами с двухрулевым боковым оперением.

Известны устройства управления для систем, в которых каналы управления креном и курсом содержат элементы вычитания и суммирующие усилители, формирующие по задающим воздействиям и сигналам датчиков состояния управляющие воздействия на исполнительные приводы летательного аппарата [1].

Недостатком такой реализации является ограниченность возможностей управления и невысокая статическая и динамическая точность.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство координированного управления летательным аппаратом, содержащее инвертирующий усилитель, последовательно соединенные датчик угловой скорости по крену и первый суммирующий усилитель, последовательно соединенные задатчик сигнала управления по курсу, первый блок вычитания и второй суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости по курсу, последовательно соединенные первый нелинейный элемент с ограничением, второй блок вычитания, выход которого соединен с первым суммирующим усилителем, а второй вход - с выходом датчика угла крена, датчик угла курса, выход которого соединен со вторым входом первого блока вычитания, второй нелинейный элемент с ограничением, вход которого соединен с выходом первого суммирующего усилителя, а выход является выходом устройства, при этом выход второго суммирующего усилителя соединен через инвертирующий усилитель со входом первого нелинейного элемента с ограничением [2].

Недостатками известного устройства являются ограниченные функциональные возможности и невысокая статическая и динамическая точность управления.

Решаемой в предложенном устройстве управления технической задачей является расширение функциональных возможностей и повышение статической и динамической точности управления. Предложенным построением устройства с введением второго канала достигается увеличение интенсивности управления и статической и динамической точности.

Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство координированного управления летательным аппаратом, содержащее инвертирующий усилитель, последовательно соединенные датчик угловой скорости по крену и первый суммирующий усилитель, последовательно соединенные задатчик сигнала управления по курсу, первый блок вычитания и второй суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости по курсу, последовательно соединенные первый нелинейный элемент с ограничением, второй блок вычитания, выход которого соединен с первым суммирующим усилителем, а второй вход - с выходом датчика угла крена, датчик угла курса, выход которого соединен со вторым входом первого блока вычитания, второй нелинейный элемент с ограничением, вход которого соединен с выходом первого суммирующего усилителя, а выход является выходом устройства, при этом выход второго суммирующего усилителя соединен через инвертирующий усилитель со входом первого нелинейного элемента с ограничением, дополнительно введены последовательно соединенные нелинейный элемент с зоной нечувствительности, вход которого соединен с выходом первого блока вычитания, усилитель и ограничитель сигнала, выход которого соединен с третьим входом первого суммирующего усилителя.

Действительно, при этом обеспечивается максимальная отработка угла курса посредством маневров по крену, с функциональной избирательностью режимов дополнительного корректирующего канала.

На чертеже представлена блок-схема двухканального устройства координированного управления.

Двухканальное устройство координированного управления летательным аппаратом содержит инвертирующий усилитель 1 (ИУ), последовательно соединенные датчик угловой скорости по крену 2 (ДУСКр) и первый суммирующий усилитель 3 (1 СУ), последовательно соединенные задатчик сигнала управления по курсу 4 (ЗСУКур), первый блок вычитания 5 (1БВ) и второй суммирующий усилитель 6 (2СУ), второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости по курсу 7 (ДУСКур), последовательно соединенные первый нелинейный элемент с ограничением 8 (1НЭСО), второй блок вычитания 9 (2БВ), выход которого соединен с первым суммирующим усилителем 3, а второй вход - с выходом датчика угла крена 10 (ДУКр), датчик угла курса 11 (ДУКур), выход которого соединен со вторым входом первого блока вычитания 5. Эти звенья образуют первый, основной канал управления. Устройство также содержит второй нелинейный элемент с ограничением 12 (2НЭСО), вход которого соединен с выходом первого суммирующего усилителя 3, а выход является выходом устройства, при этом выход второго суммирующего усилителя 6 соединен через инвертирующий усилитель 1 со входом первого нелинейного элемента с ограничением 8. Устройство также содержит последовательно соединенные нелинейный элемент с зоной нечувствительности 13 (НЭЗН), вход которого соединен с выходом первого блока вычитания 5, усилитель 14 (У) и ограничитель сигнала 15 (ОС), выход которого соединен с третьим входом первого суммирующего усилителя 3. Эти звенья образуют второй, форсирующий канал управления.

Двухканальное устройство координированного управления работает следующим образом.

Основной канал управления включает в себя последовательно соединенные составные каналы курса и крена, сигналы которых формируются, соответственно, блоками 4, 5, 6, 7, 11 канала курса и 1, 2, 3, 8, 9, 10 канала крена:

σ ψ = К 1 ψ Δ ψ + К 2 ψ ω у , ( 1 )

σ γ = К 1 γ Δ γ + К 2 γ ω х , ( 2 )

Δ ψ = ψ ψ з а д . , ( 3 )

Δ γ = γ γ у п р . , ( 4 )

где К, К - передаточные коэффициенты второго усилителя 6;

Δψ - сигнал рассогласования по курсу на выходе первого блока вычитания 5;

ψ - сигнал датчика угла курса 11;

ψзад. - задающий сигнал по курсу на выходе задатчика сигнала управления по курсу 4;

ωу - сигнал датчика угловой скорости по курсу 7;

К, К - передаточные коэффициенты первого усилителя 3;

Δγ - сигнал рассогласования по крену на выходе второго блока вычитания 9;

γ - сигнал датчика угла крена 10;

γупр. - управляющий сигнал по крену на выходе нелинейного элемента с ограничением 8;

ωх - сигнал датчика угловой скорости по крену 2.

Сигнал γупр. формируется специальным каналом координированного управления, подключенным входом по сигналу σψ к выходу второго суммирующего усилителя 6, а выходом - ко входу второго блока вычитания 9. Этот канал содержит последовательно соединенные блоки 1 и 8.

Двухканальное устройство координированного управления работает в режиме стабилизации и управления сигналов ψзад. через основной канал управления, сочетающий последовательно соединенные каналы курса и крена, и дополнительный (второй) корректирующий канал, состоящий из блоков 13, 14, 15 и формирующий дополнительную компоненту Δσγ в непосредственной функции от сигнала Δψ, а именно:

1. Малые сигналы в пределах ±ε отрабатываются основным каналом управления для режима стабилизации, определяющего значения сигнала Δψ вблизи нуля. При этом величина s, выставленная в блоке 13, соответствует (0,05 - 0,1) от диапазона штатно-номинальных значений Δψ в пределах ±А. Таким образом, дополнительный сигнал Δσγ=0, и сигнал σγ определяется в соответствии с (2).

2. Сигналы Δψ в пределах

Δ ψ [ ε ÷ B ε ÷ B ] ( 5 )

отрабатываются совместно основным каналом и дополнительным, форсирующим. Последний имеет собственное ограничение В в блоке 15, составляющее В=(0,1÷0,4)А.

Для этого случая в основной сигнал управления по крену по (2) добавляется Δσγ, т.е.

σ γ = К 1 γ Δ γ + К 2 γ ω х + Δ σ γ . ( 6 )

В усилителе 14 сигнал с блока 13 усиливается.

3. Сигнал Δσγ при |Δσγ|>В соответствует значению В. В этом случае

σ γ = К 1 γ Δ γ + К 2 γ ω х + В . ( 7 )

При отработке сигналов ψзад. канал курса формирует сигнал σψ, канал крена - в режиме координированного управления с отработкой сигнала γупр.≠0 и с инвертированием и ограничением сигнала σγ в блоке 12, сигнал с выхода которого σ γ о г р является выходным сигналом устройства. Инвертирующий усилитель 1 реализует принцип координированного управления и оптимальное значение степени усиления. Первый нелинейный элемент с ограничением 8 обеспечивает формирование сигнала γупр. для канала крена в соответствии с техническими ограничениями на летательный аппарат по углу крена. Второй нелинейный элемент с ограничением 12 обеспечивает выполнение ограничения координированного сигнала управления для подачи на рулевой привод летательного аппарата.

Все блоки устройства управления являются стандартными и могут быть реализованы на элементах автоматики и вычислительной техники, например, по [3, 4].

Таким образом, предложенное двухканальное устройство координированного управления позволяет расширить функциональные возможности устройства в условиях изменения задающих воздействий в широких пределах и повысить статическую и динамическую точность управления.

Источники информации

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

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

3. В.Б. Смолов. Функциональные преобразователи информации. Л.: Энергоиздат, Ленинградское отделение, 1981, с.22, 41.

4. А.У. Ялышев, О.И. Разоренов. Многофункциональные аналоговые регулирующие устройства автоматики. М.: Машиностроение, 1981, с.107, 126.

Двухканальное устройство координированного управления летательным аппаратом, содержащее инвертирующий усилитель, последовательно соединенные датчик угловой скорости по крену и первый суммирующий усилитель, последовательно соединенные задатчик сигнала управления по курсу, первый блок вычитания и второй суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости по курсу, последовательно соединенные первый нелинейный элемент с ограничением, второй блок вычитания, выход которого соединен с первым суммирующим усилителем, а второй вход - с выходом датчика угла крена, датчик угла курса, выход которого соединен со вторым входом первого блока вычитания, второй нелинейный элемент с ограничением, вход которого соединен с выходом первого суммирующего усилителя, а выход является выходом устройства, при этом выход второго суммирующего усилителя соединен через инвертирующий усилитель со входом первого нелинейного элемента с ограничением, отличающееся тем, что оно содержит последовательно соединенные нелинейный элемент с зоной нечувствительности, вход которого соединен с выходом первого блока вычитания, усилитель и ограничитель сигнала, выход которого соединен с третьим входом первого суммирующего усилителя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к бортовым устройствам для систем автоматического управления беспилотными летательными аппаратами (БПЛА). Техническим результатом является повышение устойчивости процессов управления.

Изобретение относится к системам управления и может быть использовано при разработке систем управления подвижными объектами, обеспечивающих их перемещение по заданной траектории с заданной скоростью в неопределенных средах.

Изобретение относится к области оценки функциональных возможностей движущегося тела или летательного аппарата. Технический результат заключается в оценке траектории подвижного объекта после регистрации события, или при изменении цели, для которого необходимо осуществление угловых перемещений.

Изобретение относится к автоматическому управлению движением транспортных средств вдоль заданного токонесущим проводом направления. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей за счет обеспечения возможности использования транспортного средства с адресацией мест его остановки.

Изобретение относится к авионике - к приборам сигнализации об опасности сближения с землёй или с высоким препятствием. Технический результат заключается в уменьшении размеров антенны за счет выбора большой рабочей частоты и уменьшении мощности передатчика и чувствительности приёмника.

Изобретение относится к области судовождения. Система содержит приемник (1) спутниковой навигационной системы, задатчик (2) маршрута с выходами заданного сигнала путевого угла (ПУ) и заданного угла φзд угла курса, регулятор (3) угла δзд перекладки руля, рулевой привод (4), регулятор (5) оборотов nзд гребного вала, привод (6) гребного вала, регулятор (7) оборотов nподр, подруливающего устройства, подруливающее устройство (8), блок (9) сравнения, блок (10) разностей, блок (11) коррекции законов управления угла δ перекладки руля, оборотов nзд гребного вала, оборотов nподр подруливающего устройства, блок (12) четырех секторов граничных значений углов положения вектора путевого угла (ПУ), формирователь (13) коэффициентов управления и судно (14), соединенные между собой.

Изобретение относится к области авиации, в частности к области способов помощи в навигации для определения траектории летательного аппарата. Технический результат - ограничение использования процедур увода при потере спутниковой навигационной информации, что позволяет уменьшить насыщенность воздушного пространства и ограничить затраты и продолжительность полетов.

Изобретение относится к электронной технике и автоматике и может использоваться в цифровых и аналоговых автоматических системах управления, регулирования и стабилизации различных физических величин.

Изобретение относится к управлению самолетами при выполнении боевых задач. Способ маневра боевого самолета включает взлет и полет основного боевого самолета и взлет и полет самолетов уменьшенных размеров с компьютерным управлением со своим боевым комплектом, которые позиционно располагают по окружности на определенном расстоянии от направления полета основного самолета с возможностью перемещения их по этой окружности и с возможностью увеличения диаметра полетной окружности.

Изобретение относится к комплексной системе управления траекторией летательного аппарата при заходе на посадку. Система включает инерциальную навигационную систему, систему воздушных сигналов, индикатор посадочных сигналов (ИПС), блок комплексной обработки информации (КОИ), спутниковую навигационную систему, блок памяти, блок определения параметров взлетно-посадочной полосы (ВПП), блок определения местоположения виртуального курсо-глиссадного радиомаяка (ВКГРМ), блок определения пеленга и дальности ВКГРМ, первый и второй сумматоры, блок определения угла места ВКГРМ.

Настоящее изобретение относится в целом к погрузочно-разгрузочным устройствам и в частности к системам и способам, объединяющим данные по зонам обнаружения в дополнительные беспроводные средства дистанционного управления погрузочно-разгрузочными устройствами. Технический результат - улучшение характеристик эксплуатации погрузочно-разгрузочного устройства. Способ эксплуатации погрузочно-разгрузочного устройства использует множественные зоны обнаружения, заключающийся в: - определении первой зоны обнаружения, покрывающей область, как минимум частично расположенную спереди от движущегося вперед устройства; - определении второй зоны обнаружения, покрывающей область, как минимум частично расположенную спереди от движущегося вперед устройства; - выполнении первого действия, если в первой зоне обнаружения было определено недопустимое препятствие; и выполнении второго действия, отличного от первого, если во второй зоне обнаружения было определено недопустимое препятствие. Способ предусматривает, что первая и вторая зоны обнаружения определяются при помощи как минимум одного бесконтактного датчика препятствий, передающего информацию на контроллер, настроенный на управление как минимум одним параметром погрузочно-разгрузочного устройства. 5 н. и 33 з.п. ф-лы, 12 ил.

Группа изобретений относится к информационным спутниковым системам (ИСС) различного назначения, задачи которых в общем аспекте сводятся к обеспечению обзора (непрерывного или периодического) планеты, в частности Земли. В предлагаемой ИСС спутники для обзора области заданного широтного пояса с более низкими широтами выводят на орбиты с наклонением меньшим, чем наклонение орбит, на которые выводят спутники для обзора области с более высокими широтами. Высокоширотными спутниками осуществляют также обзор областей с указанными более низкими широтами. Целесообразность такого построения ИСС обусловлена тем фактом, что полосы обзора вдоль соседних трасс спутников сближаются и перекрываются с ростом широты. Орбиты спутников могут быть выбраны близкими к круговым со средней высотой, различной для высокоширотных и низкоширотных спутников. Существенным условием построения ИСС является равенство скоростей регрессии линии узлов орбит всех спутников. Это условие обеспечивает сохранение структуры ИСС (заданного разнесения плоскостей орбит по долготе восходящего узла). Тем самым достигается уменьшение потребного числа спутников в ИСС и/или потребной ширины полосы обзора. При заданном числе спутников в ИСС и фиксированной ширине полос обзора повышаются характеристики наблюдения (снижение периодичности обзора, повышение точности навигационного поля и др.). Техническим результатом группы изобретений является повышение эффективности ИСС путем уменьшения неоднородности по широте условий наблюдения спутниками поверхности планеты. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к космическим системам (КС) обслуживания спутниковых систем (СС) различного назначения (мониторинга, навигации, связи и др.). Предлагаемая КС содержит средства обслуживания на орбитах базирования, каждой из которых поставлена в соответствие своя область обслуживания. Эта область является подмножеством всего множества спутников на их орбитах, обслуживаемых КС за некоторый временной период. Орбиты и число спутников, вообще говоря, меняются со временем. Орбиты базирования и соответствующие им области обслуживания м.б. выбраны (оценены) заранее (на основе прогнозирования эволюции СС) исходя из тех или иных условий оптимальности обслуживания. При этом орбиты базирования имеют одинаковые скорости регрессии линии узлов, различаясь, вообще говоря, по другим параметрам: наклонениям, большим полуосям, долготам восходящего узла и т.д. Этот фактор содействует охвату множества областей обслуживания миним. числом средств обслуживания. Последние м.б. выполнены с возможностью возврата на орбиты базирования по завершении обслуживания ими спутников. Технический результат группы изобретений состоит в построении такой КС обслуживания, которая была бы максимально универсальной и в то же время оптимальной для широкого класса СС. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к системам управления движением подводных аппаратов. Устройство содержит установленные на подводном аппарате (1) движители вертикального (2) и горизонтального (3) перемещений, телекамеру (4), выполненную с возможностью поворота, датчик (5) положения угла поворота телекамеры, первый (6), второй (7) и третий (8) нелинейные функциональные преобразователи, блок (9) управления движителями, датчик (10) расстояния, вручную коммутируемый ключ (11), пороговый элемент (12), электронно-управляемый переключатель (13). Повышается надежность и точность подхода подводного аппарата к обнаруженному объекту. 1 ил.

Изобретение относится к электронному оборудованию автотранспортных средств и может быть использовано в бортовой локальной информационно-вычислительной сети. Технический результат заключается в повышении безопасности движения транспортного средства. Бортовая информационная система беспилотного транспортного средства состоит из совокупности электронного блока, миниатюрных видеокамер, коммутатора, блока хранения цифровой информации, блока распознавания знаков, радара, первого и второго ключей, устройства управления скоростью движения, устройства управления направлением движения, устройства управления тормозной системой, блока определения опасных ситуаций и связей между ними. Блок определения опасных ситуаций состоит из совокупности радиолокационного и инфракрасного блоков определения расстояния, первого и второго элементов ИЛИ, блока определения препятствий, элемента И, вычислителя, блока определения условий сближения и связей между ними. Блок определения препятствий состоит из совокупности логических элементов и связей между ними. Блок определения условий сближения состоит из совокупности логических элементов и связей между ними. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к системам управления и может быть использовано при разработке систем управления подвижными объектами, обеспечивающих их перемещение по заданной траектории с заданной скоростью в неопределенных средах. Техническим результатом является уменьшение отклонения фактической траектории объекта управления от заданной и сокращение затрат времени на реализацию заданной траектории. В известном способе управления подвижным объектом дополнительно измеряют диапазон Δφ изменения угла визирования ближайшего препятствия, неожиданно возникшего на пути следования объекта управления, обусловленный размерами этого препятствия и его угловыми флюктуациями, и в случае, если направление вектора внешней скорости объекта управления попадает в этот диапазон, изменяют его направление таким образом, чтобы оно вышло из диапазона Δφ за минимально возможное время.

Изобретение относится к системам управления и может быть использовано при разработке систем управления подводными аппаратами, обеспечивающими их ориентацию и перемещение по заданной траектории с заданной траекторией скоростью, или в заданную точку по требуемой траектории без предъявления требований к траекторией скорости, или в заданную точку с нулевой конечной скоростью. Технический результат заключается в обеспечении возможности управления движением подводного аппарата. Технический результат достигается за счет того, что в устройство управления подвижным объектом дополнительно введены судовой пункт управления, два приемопередатчика с антеннами, гидролокатор с антенной и блок пересчета координат, при этом объектом управления является подводный аппарат, большая часть оборудования установлена на судовом пункте управления. 1 ил.

Изобретение относится к области авиации, в частности к устройствам отображения информации. Командно-пилотажный индикатор вертолета содержит экран, на котором индицируются неподвижный относительно центра отсчетный индекс «Самолет», обозначающий текущее положение вертолета в пространстве, и подвижный индекс "Лидер", имеющий возможность поворота вокруг своего центра симметрии, а также перемещения по вертикали и горизонтали относительно индекса "Самолет" и обозначающий требуемое положение в пространстве, генератор символов, соединенный с экраном, средства управления подвижным индексом "Лидер", выполненные в виде блока вычисления характеристик "Лидера". Индексы "Самолет" и "Лидер" выполнены с возможностью одновременного отображения угла скольжения и угла тангажа, путем индикации треугольника, основание которого равно длине горизонтальной прямой линии, символизирующей крылья ЛА, а положение вершины треугольника соответствует текущему значению угла тангажа и угла скольжения индекса "Самолет" и отклонению от заданного значения угла тангажа и угла скольжения индекса «Лидер». Командно-пилотажный индикатор дополнительно снабжен блоком учета расхода в полете массы полезной нагрузки вертолета, блоком, индицирующим указатель скорости полета вертолета, индексами указателей текущей и заданной скоростей, блоком вычисления положения центра масс, моментов инерции. Достигается повышение безопасности и упрощение пилотирования вертолета на горизонтальном участке маршрута в процессе изменения текущей скорости полета. 8 ил.

Изобретение относится к бортовым цифроаналоговым устройствам для систем автоматического управления существенно нестационарными беспилотными летательными аппаратами. Технический результат - повышение точности управления. Устройство содержит задатчик угла, три блока сравнения, два блока умножения, три сумматора, датчики угла, угловой скорости и скоростного напора, блок деления, три задатчика опорного сигнала, управляемый переключатель, шесть масштабных усилителей, три цифроаналоговых преобразователя, логический элемент «И», управляемый ключ, дифференцирующее звено, блок выделения сигнала отрицательной полярности, противоизгибный фильтр и ограничитель сигнала. 1 ил.

Изобретения относятся к системам навигации в физической среде промышленных транспортных средств и, более конкретно, к улучшенным способам и системам для обработки информации карт для навигации промышленных транспортных средств. Техническим результатом является повышение эффективности формирования маршрута для промышленных транспортных средств. В способе разбиения информации карты для навигации промышленных транспортных средств осуществляют разбиение информации карты, связанной с физической средой, содержащей статические детали, представляющие объекты, которые не изменяются в физической среде, и динамические детали, представляющие объекты, которые изменяются в физической среде, на множество сегментов карты, нахождение сегмента, который соответствует текущему местонахождению транспортного средства, и навигацию промышленного транспортного средства с использованием найденного сегмента карты. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к устройствам управления для бортовых систем автоматического управления летательными аппаратами с реализацией режимов координированных разворотов. Технический результат - повышение статической и динамической точности управления. Предложенным построением устройства управления достигается функциональная возможность варьирования интенсивностью управления при изменении задающих воздействий в широких пределах. Устройство управления содержит датчик угла крена, датчик угловой скорости по крену, датчик угла курса, датчика угловой скорости по курсу, первый и второй суммирующие усилители, задатчик сигнала управления по курсу, первый и второй блоки вычитания, инвертирующий усилитель, первый и второй нелинейные элементы с ограничением, нелинейный элемент с зоной нечувствительности, усилитель и ограничитель сигнала. 1 ил.

Наверх