Способ формирования нелинейного адаптивного цифроаналогового сигнала стабилизации углового положения беспилотного летательного аппарата и система стабилизации для его осуществления



Способ формирования нелинейного адаптивного цифроаналогового сигнала стабилизации углового положения беспилотного летательного аппарата и система стабилизации для его осуществления
Способ формирования нелинейного адаптивного цифроаналогового сигнала стабилизации углового положения беспилотного летательного аппарата и система стабилизации для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2601089:

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

Группа изобретений относится к способу и системе стабилизации углового положения беспилотного летательного аппарата. Для формирования нелинейного адаптивного цифроаналогового сигнала стабилизации углового положения задают и измеряют цифровой сигнал углового положения, измеряют аналоговый сигнал угловой скорости, формируют цифровой сигнал рассогласования и преобразуют его в аналоговый, измеряют сигнал скоростного напора, формируют ограничения сигнала запаздывания в адаптивной функции и заданного сигнала углового положения в адаптивной функции в зависимости от сигнала скоростного напора, формируют сигнал рассогласования, как разность между сформированными ограниченными сигналами, формируют выходной сигнал определенным образом. Система стабилизации содержит цифровой датчик угла, датчик угловой скорости, цифровой задатчик угла, цифровой блок сравнения, цифроаналоговый преобразователь, суммирующий усилитель, исполнительное устройство, элемент запаздывания обратной связи, датчик скоростного напора, два адаптивных ограничителя, соединенных определенным образом. Обеспечивается повышение точности системы стабилизации, уменьшение колебательности координат процесса управления. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к бортовым системам автоматического управления беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) в условиях широкого диапазона их применения по скорости и высоте полета.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению способом формирования сигнала угловой стабилизации летательного аппарата (ЛА) является способ, включающий задание цифрового сигнала углового положения, измерение цифрового сигнала углового положения, измерение аналогового сигнала угловой скорости, формирование цифрового сигнала рассогласования, преобразование цифрового сигнала рассогласования в аналоговый сигнал, формирование выходного сигнала суммированием преобразованного сигнала рассогласования и сигнала угловой скорости [1].

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению системой угловой стабилизации является система угловой стабилизации ЛА, содержащая цифровой датчик угла, датчик угловой скорости, цифровой задатчик угла, последовательно соединенные блок сравнения, цифроаналоговый преобразователь, суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости, и исполнительное устройство, и элемент запаздывания обратной связи, вход которого соединен с выходом цифрового датчика угла [1].

Недостатками известных решений являются колебательность процессов, ограниченные функциональные возможности и невысокая точность.

Техническим результатом в предложенных способе и системе стабилизации является расширение функциональных возможностей системы, повышение точности, уменьшение колебательности координат процессов управления и повышение показателей качества в условиях широкого диапазона параметров БПЛА.

Указанный технический результат достигается тем, что в известный способ формирования нелинейного адаптивного цифроаналогового сигнала стабилизации углового положения БПЛА, включающий задание цифрового сигнала углового положения, измерение текущего цифрового сигнала углового положения, измерение аналогового сигнала угловой скорости, формирование цифрового сигнала рассогласования, преобразование цифрового сигнала рассогласования в аналоговый сигнал, формирование выходного сигнала суммированием преобразованного сигнала рассогласования и сигнала угловой скорости, формирование сигнала запаздывания угловым положением, дополнительно вводят измерение сигнала скоростного напора, формирование ограничения A1 сигнала запаздывания углового положения в адаптивной функции по обратно пропорциональной зависимости от сигнала скоростного напора, формирование ограничения А2 заданного цифрового сигнала углового положения в адаптивной функции по обратно пропорциональной зависимости от сигнала скоростного напора, при этом А2=A1, и формирование цифрового сигнала рассогласования, как разности между сформированными ограниченными сигналами.

Технический результат достигается так же и тем, что в систему стабилизации БПЛА, содержащую цифровой датчик угла, датчик угловой скорости, цифровой задатчик угла, последовательно соединенные блок сравнения, цифроаналоговый преобразователь, суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости, и исполнительное устройство, элемент запаздывания обратной связи, вход которого соединен с выходом цифрового датчика угла, а выход - со вторым входом блока сравнения, дополнительно введены датчик скоростного напора, выход которого соединен с первым входом первого и второго адаптивных ограничителей сигнала, второй вход первого ограничителя сигнала соединен с выходом цифрового задатчика угла, второй вход второго ограничителя сигнала соединен с выходом элемента запаздывания обратной связи, а выход - со вторым входом цифрового блока сравнения, вход которого соединен с выходом первого ограничителя сигнала.

Действительно, при этом решении обеспечивается отработка сигналов управления в широком диапазоне изменения высоты, скорости полета и массы летательного аппарата посредством реализации части системы управления на основе бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ).

Предлагаемые способ и система стабилизации имеют цифровую и аналоговую части и для их сочетания введен цифроаналоговый преобразователь.

Прототип имеет существенный недостаток, определяемый наличием перерегулирования по угловой координате и рассогласованию в управлении летательным аппаратом, что вызывает колебательность или увеличение времени переходного процесса. Этот недостаток устраняется предложенным решением, благодаря введению равных по уровню сигналов ограничений адаптивных ограничителей сигналов. Функции ограничения имеют вид обратно пропорциональный величине скоростного напора с целью сохранения интенсивности управления.

На чертеже представлена блок-схема предложенной системы стабилизации БПЛА с реализацией предложенного способа.

Система стабилизации содержит цифровой датчик угла 1 (ДУ), датчик угловой скорости 2 (ДУС), цифровой задатчик угла 3 (ЗУ), и прямую цепь, состоящую из последовательно соединенных блока сравнения 4 (БС), цифроаналогового преобразователя 5 (ЦАП), суммирующего усилителя 6 (СУ), второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости 2, и исполнительного устройства 7 (ИУ). Вход элемента запаздывания обратной связи 8 (ЭЗОС) соединен с выходом датчика угла 1. Выход датчика скоростного напора 9 (ДСН) соединен с первыми входами первого 10 (1АОС) и второго 11 (2АОС) адаптивных ограничителей сигналов, второй вход первого адаптивного ограничителя сигнала 10 соединен с выходом цифрового задатчика угла 3, а выход - со входом блока сравнения 4. Выход элемента запаздывания обратной связи 8 соединен со вторым входом второго адаптивного ограничителя сигнала 11, а выход последнего - со вторым входом блока сравнения 4. На чертеже пунктиром условно показан ЛА.

Аналоговая часть системы управления включает в себя датчик угловой скорости 2, исполнительное устройство 7 и суммирующий усилитель 6. Цифровые каналы основного контура - это датчик угла 1 и блоки 3 и 4. Блок 5 - цифроаналоговый преобразователь.

Система стабилизации работает следующим образом.

Сигнал управления σ для подачи на исполнительное устройство 7 формируется датчиками и блоками 1÷6, 8, 10 в соответствии с законом управления:

σ=К1Δφ+К2ωφ,

где К1, К2 - передаточные числа блока 6;

ωφ - сигнал угловой скорости на выходе блока 2;

Δφ - сигнал рассогласования, формируемый в блоке 4:

,

здесь φ - сигнал на выходе датчика угла 1;

φзад - сигнал задающего воздействия, подается от задатчика 3;

τэз - время задержки элемента запаздывания 8.

Сигнал угла φ снимается с датчика угла 1, сигнал угловой скорости ωφ снимается с датчика угловой скорости 2, сигнал задающего воздействия φзад формируется задатчиком угла 3. Коэффициенты К1 и К2 и сигнал σ формируются в суммирующем усилителе 6. Цифроаналоговый преобразователь 5 преобразует цифровой сигнал К1Δφ в аналоговую форму.

Исполнительное устройство 7 отрабатывает суммарный аналоговый управляющий сигнал σ, отклоняя рулевые органы на величину δ. При достижении ограничений сигналов с блоков 10 и 11 в функции скоростного напора от датчика 9 рассогласование равно нулю, что обеспечивает уменьшение колебательности процессов и уменьшение времени переходного процесса.

Значительная часть системы управления несложно реализуется алгоритмически, все звенья и блоки могут быть также реализованы на элементах автоматики и вычислительной техники, например, по [2, 3].

Предложенные способ формирования сигнала стабилизации и нелинейная адаптивная цифроаналоговая система стабилизации углового положения беспилотного летательного аппарата позволяют расширить функциональные возможности системы и повысить точность.

Источники информации

1. Патент РФ №2402057, G05D 1/08, 20.10.2010.

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

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

1. Способ формирования нелинейного адаптивного цифроаналогового сигнала стабилизации углового положения беспилотного летательного аппарата, заключающийся в том, что задают цифровой сигнал углового положения, измеряют цифровой сигнал углового положения, измеряют аналоговый сигнала угловой скорости, формируют цифровой сигнал рассогласования, преобразовывают цифровой сигнал рассогласования в аналоговый сигнал, формируют выходной сигнал суммированием преобразованного сигнала рассогласования и сигнала угловой скорости, отличающийся тем, что измеряют сигнал скоростного напора, формируют ограничение А1 сигнала запаздывания в адаптивной функции по обратно пропорциональной зависимости от сигнала скоростного напора, формируют ограничение А2 заданного цифрового сигнала углового положения в адаптивной функции по обратно пропорциональной зависимости от сигнала скоростного напора, при этом А2 = А1, и формируют цифровой сигнал рассогласования, как разность между сформированными ограниченными сигналами.

2. Система стабилизации для осуществления способа по п. 1, содержащая цифровой датчик угла, датчик угловой скорости, цифровой задатчик угла, последовательно соединенные цифровой блок сравнения, цифроаналоговый преобразователь, суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости, и исполнительное устройство, элемент запаздывания обратной связи, вход которого соединен с выходом цифрового датчика угла, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены датчик скоростного напора, выход которого соединен с первыми входами первого и второго адаптивных ограничителей сигнала, второй вход первого адаптивного ограничителя сигнала соединен с выходом цифрового задатчика угла, второй вход второго адаптивного ограничителя сигнала соединен с выходом элемента запаздывания обратной
связи, а выход со вторым входом цифрового блока сравнения, вход которого соединен с выходом первого адаптивного ограничителя сигнала.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к способу управления самолетом, способу для обозначения потенциального состояния сваливания, системе управления сваливанием. Для управления самолетом идентифицируют угол атаки, коэффициент подъемной силы, воздушную скорость аварийного оповещения для самолета определенным образом.

Группа изобретений относится к способу и устройству формирования сигнала угловой стабилизации по крену летательного аппарата. Для формирования сигнала угловой стабилизации по крену измеряют текущий сигнал углового положения летательного аппарата, сигнал угловой скорости и углового положения элеронов, формируют сигналы оценок динамических параметров, формируют выходной сигнал определенным образом с учетом дополнительно сформированного определенным образом сигнала оценки внешнего возмущения.

Техническое решение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики. Система датчиков цистерны содержит акселерометр для определения ориентации люка, датчик положения для определения глобального местоположения цистерны и блок обработки данных с модулем события.

Изобретение относится к способу адаптивного управления самолетом по крену. Для адаптивного управления самолетом по крену оценивают текущие аэродинамические параметры поперечного движения самолета, формируют сигналы управления, отслеживают изменения количества и расположения внешних подвесок, сравнивают их с исходным расположением, вычисляют осевые и центробежные моменты инерции самолета, корректируют команды управления самолетом.

Изобретение относится к области приборостроения. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют измерение номинальных угловых скоростей по каждой измерительной оси посредством датчиков угловых скоростей и выдачу полученных параметров в виде аналоговых сигналов, при этом измерение номинальных угловых скоростей осуществляют посредством датчиков угловых скоростей, обеспечивающих формирование выходной информации в оцифрованном виде, затем осуществляют обработку полученной информации с использованием заданных коэффициентов для каждой измерительной оси, которые определяются как отношение заданного номинального выходного напряжения к заданной номинальной угловой скорости, а затем преобразуют полученные данные в аналоговые сигналы, представляющие собой одинаковые величины номинального напряжения для всех измерительных осей.

Интеллектуальная система поддержки экипажа содержит датчики состояния двигателей, топливной системы, гидросистемы, системы электроснабжения, системы выпуска шасси и торможения, противообледенительной системы, противопожарной системы, системы воздушных сигналов, спутниковую навигационную систему, инерциальную навигационную систему, радиовысотомер, приборную систему посадки, систему штурвального управления, систему сбора бортовой информации, систему отображения информации, блок распознавания аварийных ситуаций, систему контроля разбега, систему предупреждения об опасной близости земли, систему предупреждения о выходе на опасные значения угла атаки и перегрузки, систему контроля захода на посадку и посадки, систему предупреждения о попадании в сдвиг ветра, систему выбора режима торможения с возможностью определения прогнозируемого тормозного пути.

Изобретение относится к способу управления летательным аппаратом (ЛА) при заходе на посадку. Для управления ЛА при заходе на посадку измеряют с помощью инерциальной навигационной системы (ИНС), систем воздушных сигналов (СВС), спутниковой навигационной системы (СНС) курс, крен и тангаж ЛА, угловую, горизонтальную и вертикальную скорости ЛА, координаты и высоту ЛА, формируют курс взлетно-посадочной полосы (ВПП) на основе уточненных координат высоты ЛА и координат высоты ВПП, формируют сигналы управления угловым положением ЛА по крену и тангажу, измеряют в автоматическом или ручном режиме угловое положение ЛА в соответствии со сформированными сигналами управления, формируют траекторию посадки с заданным экипажем углом наклона, совпадающую по направлению с курсом ВПП, с помощью курсового, глиссадного и дальномерного радиомаяков (КРМ, ГРМ и ДРМ).

Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано при построении высоконадежных резервированных устройств и систем, содержащих измерители с числоимпульсным выходом (датчики угловой скорости, акселерометры и т.д.), где наряду с достижением высокой надежности требуется достижение высокой точности.

Группа изобретений относится к способу и устройству для формирования траектории летательного аппарата. Для формирования траектории летательного аппарата в блок памяти передают сигналы, пропорциональные координатам, курсу и горизонтальной скорости цели, запоминают их на момент поступления, передают или вводят заданную величину промаха, сравнивают полученные сигналы, оценивают отклонения ЛА по курсу и дальности, получают поправку к текущему курсу и запоминают ее в выходном буфере, передают из буфера в систему автоматического управления курсом ЛА для отработки, обеспечивают движения ЛА по заданному радиусу вокруг цели, формируют новую траекторию при движении цели.

Группа изобретений относится к беспилотной авиационной системе, беспилотному летательному аппарату и способу предотвращения столкновений при его полете. Беспилотный летательный аппарат содержит систему создания подъемной силы и тяги, систему управления полетом, систему предупреждения столкновений.
Наверх