Устройство фильтрации для оценки угловой скорости летательного аппарата



Устройство фильтрации для оценки угловой скорости летательного аппарата
Устройство фильтрации для оценки угловой скорости летательного аппарата

 


Владельцы патента RU 2615909:

Челдышов Борис Александрович (RU)

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при разработке систем автоматического управления летательными аппаратами. Технический результат – упрощение устройства на основе оценки угловой скорости летательного аппарата в условиях повышенной вибрации. Для этого осуществляют комплексирование сигналов с датчика угловой скорости летательного аппарата и сигнала идентичного угловому ускорению, в качестве которого используется сигнал с датчика положения рулевой машины автопилота. При этом, например, на летящем вертолете обеспечивают компенсацию низкочастотной составляющей шума и запаздывание. 1 ил.

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при разработке систем автоматического управления летательными аппаратами (ЛА), например вертолетами.

Известны устройства классической фильтрации на основе апериодического звена первого порядка с передаточной функцией 1/(1+Тр) для устранения низкочастотного шума в сигнале угловой скорости, например, на летящем вертолете. Шум, встречающийся на вертолетах, связан в основном с вибрацией несущего винта и содержит гармоники, пропорциональные частоте вращения ротора. Частоты, равные одному циклу на оборот ротора (оборотная частота) и К циклов на оборот ротора (лопастная частота), где К - число лопастей ротора, наиболее опасны, потому что амплитуда этих вибраций высока, а частота достаточно мала, чтобы рулевые машины автопилота и плоскости управления на нее реагировали. Постоянная времени Т определяется частотным спектром шума и полосой пропускания ЛА.

Устранение низкочастотного шума устройством классической фильтрации приводит к значительному запаздыванию сигнала угловой скорости, которое ограничивает коэффициент усиления контура автоматического управления и ухудшает его динамические характеристики. Это является недостатком устройства классической фильтрации.

Указанный недостаток устранен в устройстве модифицированной комплементарной фильтрации, в котором для компенсации запаздывания устройства классической фильтрации используется метод дополнительной фильтрации, при котором классическая фильтрация, формирующая низкочастотную составляющую сигнала реального датчика угловой скорости, дополняется высокочастотной составляющей сигнала угловой скорости, вырабатываемой математической моделью вертолета (см. Отчет NASA-TM-X-74004. Применение метода модифицированной комплементарной фильтрации для увеличения полосы пропускания системы управления ЛА в условиях высокой вибрации). Таким образом, принцип дополнительной фильтрации основан на раздельном формировании низкочастотной и высокочастотной составляющих угловой скорости с последующим их суммированием.

Недостатком этого устройства является сложность компенсации запаздывания устройства классической фильтрации, требующей для своей реализации наличия дополнительных звеньев: математической модели вертолета, звена, формирующего высокочастотную составляющую угловой скорости математической модели вертолета и сумматора.

Целью изобретения является упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство фильтрации для оценки угловой скорости летательного аппарата содержит апериодический фильтр первого порядка, на первый вход которого поступает сигнал с датчика угловой скорости, а на второй суммирующий вход сигнал с датчика положения выходного звена рулевой машины автопилота.

Функциональная схема предлагаемого устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит апериодическое звено первого порядка с двумя входами и одним выходом.

Устройство работает следующим образом. На первый вход апериодического звена, имеющий передаточную функцию 1/(1+Тр), поступает сигнал с датчика угловой скорости ЛА, имеющий передаточную функцию К1⋅рγ, где рγ - угловая скорость ЛА, a К1 - крутизна сигнала датчика угловой скорости ЛА. Для компенсации запаздывания выходного сигнала апериодического звена, возникающего вследствие фильтрации низкочастотных помех, возникающих на летящем вертолете, на второй суммирующий вход апериодического звена поступает сигнал, идентичный угловому ускорению ЛА К2⋅р2γ, где р2γ - угловое ускорение ЛА, а К2 - крутизна сигнала углового ускорения ЛА. В качестве сигнала углового ускорения используется сигнал с датчика положения выходного звена рулевой машины автопилота. Подобная замена возможна, так как угловое ускорение ЛА пропорционально моменту управления, приложенному к моменту инерции ЛА, который (момент управления) пропорционален положению выходного звена рулевой машины автопилота.

Передаточная функция предлагаемого устройства фильтрации для оценки угловой скорости ЛА, приведенного на чертеже, имеет вид:

W(p)=(К1⋅рγ+К2⋅р2γ)⋅1/(1+Тр)=К1⋅рγ⋅(1+T1p)/(1+Тр), где T121; при T1=Т передаточная функция принимает вид W(p)=К1⋅pγ (1).

Из передаточной функции (1) видно, что выходной сигнал предлагаемого устройства содержит только сигнал угловой скорости ЛА без низкочастотной составляющей шума и без запаздывания.

Таким образом, предлагаемое устройство при более простой конструкции позволяет устранить низкочастотный шум без искажения сигнала угловой скорости ЛА.

Устройство фильтрации для оценки угловой скорости летательного аппарата, например вертолета, содержащий апериодический фильтр первого порядка, на вход которого поступает сигнал с датчика угловой скорости, отличающееся тем, что на второй суммирующий вход апериодического фильтра поступает сигнал с датчика положения рулевой машины автопилота.



 

Похожие патенты:

Заявленная группа изобретений относится к способу и устройству для измерения уровня. В заявленном способе производят отображение горизонтальной линии начала отсчета и линии измерения, а также объекта, фотографируемого в этот момент камерой в интерфейсе терминала, плоскости определяемой линией измерения и горизонтальной линией начала отсчета параллельной интерфейсу отображения, и линии измерения, которая является относительно статичной по отношению к интерфейсу отображения.

Изобретение относится к оценке уклона дороги. Способ оценки уклона дороги в транспортном средстве с использованием сочетания датчиков содержит этапы, на которых обнаруживают, воздействует ли динамический процесс на упомянутое транспортное средство, и оценивают уклон, проводя совместное взвешивание двух входных сигналов для упомянутого сочетания датчиков.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для изучения водной эрозии, и может быть использовано в почвоведении, мелиорации и гидрологии.

Изобретение относится к области геофизических исследований и касается устройства для определения вертикали места. Устройство содержит чувствительный элемент, в качестве которого используется баллистический гравиметр, который измеряет ускорения свободного падения с помощью пучка непараллельных лазерных лучей.

В изобретении предлагается новая категория инерциальных датчиков (линейных и угловых акселерометров, гироскопов, инклинометров и сейсмоприемников), называемых молекулярными электронными преобразователями (MET).

Изобретение относится к области измерения уклонов и может быть использовано для определения крутизны склона в лавинных очагах. Сущность: с помощью лазерного дальномера, размещенного в долине, определяют расстояние до произвольной контрольной точки «А» на склоне (L1), угол зондирования (β1) и азимут проекции лазерного луча на горизонтальную плоскость.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углов взаимной ориентации установочных площадок под приборы научной аппаратуры летательных аппаратов, в машиностроении, станкостроении, а также в горном деле, инженерной геологии, разведочной геофизике в системах контроля проседания земной поверхности.

Предложенное изобретение относится к строительной технике, а именно к лазерным нивелирам, используемым внутри помещений, в частности для разметки стен. Предложенный лазерный нивелир на отвесе содержит лазерную указку или лазерный указатель направления, закрепленный на нити с возможностью его скольжения, а также закрепленный на нити груз в виде юлы, выполненной с возможностью вращения.

Изобретение относится к области определения состояния несущих конструкций антенно-мачтовых сооружений (АМС), оперативного оповещения об изменении их состояния, предупреждения возникновения чрезвычайных ситуаций и может быть использовано в автоматизированных системах мониторинга безопасности несущих конструкций в процессе эксплуатации зданий и сооружений.

Изобретение относится к бурению скважин и предназначено для их геофизического исследования, а именно для измерения азимутального угла скважины непосредственно в процессе бурения.
Наверх