Способ формирования сигнала управления боковым движением нестационарного беспилотного летательного аппарата с адаптивно-функциональной коррекцией и устройство для его осуществления



Способ формирования сигнала управления боковым движением нестационарного беспилотного летательного аппарата с адаптивно-функциональной коррекцией и устройство для его осуществления
Способ формирования сигнала управления боковым движением нестационарного беспилотного летательного аппарата с адаптивно-функциональной коррекцией и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2631736:

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

Группа изобретений относится к способу и устройству формирования сигнала управления боковым движением нестационарного беспилотного летательного аппарата с адаптивно-функциональной коррекцией. Для формирования сигнала управления задают угол курса, измеряют сигнал угла курса, формируют сигнал рассогласования по курсу, ограничивают сигнал управляющего воздействия по крену, измеряют сигналы угловой скорости по крену, курсу и скоростного напора, усиливают сигнал рассогласования по курсу и угловой скорости по курсу, суммируют полученные сигналы, инвертируют корректирующее усиление сигнала рассогласования по курсу, инвертируют масштабирование суммарного сигнала, формируют задающее значение координирующего сигнала управления по крену, формируют корректирующую компоненту по крену, формируют базовый сигнал управления по крену определенным образом, формируют выходной сигнал управления, ограниченный определенным образом. Устройство содержит задатчик угла курса, два блока вычитания, датчик угла курса, два ограничителя сигнала, датчик угла крена, датчик угловой скорости по курсу, датчик угловой скорости по крену, датчик скоростного напора, два адаптивных суммирующих усилителя, адаптивный корректирующий инвертирующий усилитель, адаптивный ограничитель сигнала, адаптивный инвертирующий масштабный усилитель, соединенные определенным образом. Обеспечивается расширение функциональных возможностей при полете в широком высотно-скоростном диапазоне траекторий. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам многофакторного управления для бортовых систем автоматического управления беспилотными летательными аппаратами, в частности и в особенности при ограниченном до минимума числа рулей - до двух.

Известны способы формирования сигнала и устройства управления для систем управления боковым движением беспилотного летательного аппарата (БЛА), 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 являются ограниченность возможностей управления и невысокая статическая и динамическая точность.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению – прототипом - является способ и устройство управления летательным аппаратом [2].

Известный способ включает в себя задание угла курса, измерение текущего значения сигнала угла курса, формирование сигнала рассогласования по курсу посредством вычитания из текущего значения сигнала угла курса заданного значения, ограничение сигнала управляющего воздействия по крену, измерение текущего значения сигнала угла крена, формирование сигнала рассогласования по крену посредством вычитания из текущего значения сигнала угла крена ограниченного сигнала управляющего воздействия по крену, измерение сигнала угловой скорости по курсу, измерение сигнала угловой скорости по крену, формирование выходного сигнала управления устройства посредством ограничения базового сигнала управления по крену.

Известное устройство содержит последовательно соединенные задатчик угла курса и первый блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом датчика угла курса, последовательно соединенные первый ограничитель сигнала и второй блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом датчика угла крена, датчик угловой скорости по курсу, датчик угловой скорости по крену и второй ограничитель сигнала, выход которого является выходом устройства управления.

Недостатками известных способа и устройства являются ограниченные функциональные возможности в условиях широкого высотно-скоростного диапазона траекторий полета и невысокая статическая и динамическая точность управления.

Техническим результатом предложенного решения являются расширение функциональных возможностей при полете в широком высотно-скоростном диапазоне траекторий, повышение статической и динамической точности, а также увеличение интенсивности управления с точки зрения маневренности ЛА.

Указанный технический результат достигается тем, что в известный способ, включающий в себя задание угла курса, измерение сигнала угла курса, формирование сигнала рассогласования по курсу посредством вычитания из сигнала угла курса заданного значения, ограничение сигнала управляющего воздействия по крену, измерение сигнала угла крена, формирование сигнала рассогласования по крену посредством вычитания из сигнала угла крена ограниченного сигнала координированного управляющего воздействия по крену, измерение сигнала угловой скорости по курсу, измерение сигнала угловой скорости по крену, формирование выходного сигнала управления устройства посредством ограничения базового сигнала управления по крену, дополнительно включены измерение сигнала скоростного напора адаптивное, в функции от сигнала скоростного напора, усиление сигналов рассогласования по курсу и угловой скорости по курсу и суммирование полученных сигналов, адаптивное, в функции от скоростного напора, инвертирующее корректирующее усиление сигнала рассогласования по курсу, адаптивное, в функции от скоростного напора, инвертирующее масштабирование суммарного сигнала, формирование задающего значения координирующего сигнала управления по крену посредством адаптивного, в функции от скоростного напора, ограничения инвертированного масштабированного сигнала, формирование корректирующей компоненты по крену посредством ограничения адаптивно скорректированного инвертированного с усилением сигнала рассогласования по крену, адаптивное, в функции от сигнала скоростного напора, формирование базового сигнала управления по крену адаптивным усилением сигналов рассогласования по крену и угловой скорости по крену и суммированием усиленных сигналов.

Указанный технический результат достигается также и тем, что в известное устройство, содержащее последовательно соединенные задатчик угла курса и первый блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом датчика угла курса, последовательно соединенные первый ограничитель сигнала и второй блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом датчика угла крена, датчик угловой скорости по курсу, датчик угловой скорости по крену и второй ограничитель сигнала, выход которого является выходом устройства, дополнительно введены последовательно соединенные датчик скоростного напора и первый адаптивный суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом первого блока вычитания, последовательно соединенные адаптивный корректирующий инвертирующий усилитель, первый вход которого соединен с выходом первого блока вычитания, второй - с выходом датчика скоростного напора, адаптивный ограничитель сигнала, второй вход которого соединен с выходом датчика скоростного напора, и второй адаптивный суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом датчика скоростного напора, третий вход - с выходом второго блока вычитания, четвертый - с выходом датчика угловой скорости по крену, а выход соединен со входом второго ограничителя сигнала, и инвертирующий масштабный усилитель, вход которого соединен выходом первого адаптивного суммирующего усилителя, а выход соединен со входом первого ограничителя сигнала.

Действительно, при этом обеспечивается отработка угла курса посредством маневров БЛА по крену с участием и функциональной избирательностью и с доопределением основных режимов режимами форсирующего сигнала, адаптации и функциональных ограничений сигналов при многофакторных условиях полета.

На чертеже представлена блок схема устройства формирования сигнала управления боковым движением БЛА с адаптивно-функциональной коррекцией.

Устройство управления БЛА с реализацией способа содержит последовательно соединенные задатчик угла курса 1 (ЗУКур) и первый блок вычитания 2 (1БВ), второй вход которого соединен с выходом датчика угла курса 3 (ДУКур), последовательно соединенные первый ограничитель сигнала 4 (1OС) и второй блок вычитания 5 (2БВ), второй вход которого соединен с выходом датчика угла крена 6 (ДУКр), датчик угловой скорости по курсу 7 (ДУСКур), датчик угловой скорости по крену 8 (ДУСКр) и второй ограничитель сигнала 9 (2OС), выход которого является выходом устройства, последовательно соединенные датчик скоростного напора 10 (ДСН) и первый адаптивный суммирующий усилитель 11 (1АСУ), второй вход которого соединен с выходом первого блока вычитания 2, последовательно соединенные адаптивный корректирующий инвертирующий усилитель 12 (АКИУ), первый вход которого соединен с выходом первого блока вычитания 2, второй - с выходом датчика скоростного напора 10, адаптивный ограничитель сигнала 13(АОС), второй вход которого соединен с выходом датчика скоростного напора 10, и второй адаптивный суммирующий усилитель 14 (2АСУ), второй вход которого соединен с выходом датчика скоростного напора, третий вход - с выходом второго блока вычитания 5, четвертый - с выходом датчика угловой скорости по крену 8, а выход соединен со входом второго ограничителя сигнала 9, и инвертирующий масштабный усилитель 15 (ИМУ), вход которого соединен выходом первого адаптивного суммирующего усилителя 11, а выход соединен со входом первого ограничителя сигнала 4.

Устройство управления с реализацией Способа работает следующим образом.

Блоки 1, 2, 3, 7, 11 со связями образуют основной канал управления по курсу; блоки 4, 5, 6, 8, 14, 9 со связями образуют основной канал управления по крену; блок 15 со связями - канал перекрестной координирующей связи; блоки 12, 13, 14 со связями формируют дополнительную, форсирующую компоненту сигнала управления для канала крена; датчик скоростного напора 10 со связями формирует каналы и режимы адаптации; блоки 4, 9, 13 осуществляют ограничение сигналов.

В целом, канал управления с формированием выходного сигнала устройства включает в себя соединенные каналы курса, крена и перекрестную координирующую связь. Сигналы формируются блоками 4, 5, 6, 7, 11 канала курса, 1, 2, 3, 8, 9, 10 канала крена:

где K, К - адаптивные передаточные коэффициенты первого усилителя 11, адаптивно перестраиваемые в функции от сигнала скоростного напора q, получаемого от датчика скоростного напора 10;

Δψ - сигнал рассогласования по курсу на выходе первого блока вычитания 2;

ψ - сигнал датчика угла курса 3;

ψзад - задающий сигнал по курсу на выходе задатчика сигнала управления по курсу 1;

ωу- сигнал датчика угловой скорости по курсу 7;

K, К - адаптивные передаточные коэффициенты второго усилителя 14;

Δγ - сигнал рассогласования по крену на выходе второго блока вычитания 5;

γ - сигнал датчика угла крена 6;

γупр - управляющий сигнал по крену на выходе звена с ограничением 4;

ωх - сигнал датчика угловой скорости по крену 8.

Сигнал γупр формируется специальным каналом координированного управления, подключенным входом по сигналу σψ к выходу второго суммирующего усилителя 11, а выходом - ко входу ограничителя 4 через инвертирующий масштабный усилитель 15.

Устройство управления работает в режимах стабилизации и управления задающих сигналов ψзад через основной канал, сочетающий соединенные каналы курса и крена, и дополнительный (второй) корректирующий канал, формирующий дополнительную компоненту Δσγ в непосредственной функции от сигнала Δψ.

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

При отработке сигналов ψзад канал курса формирует сигнал σψ, канал крена - в режиме координированного управления с отработкой сигнала γупр с ограничением сигнала σγ в блоке 9, сигнал с выхода которого является выходным сигналом устройства. Инвертирование в усилителях 15 и 12 реализует принцип координированного управления и оптимальное значение степени усиления. Ограничитель сигнала 9 обеспечивает выполнение функции 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 техническое решение позволяет расширить функциональные возможности устройства в условиях изменения задающих воздействий в широких пределах, существенно расширить высотно-скоростной диапазон траекторий полета БЛА 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 №2532720 от 10.09.2014 г.

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.

1. Способ формирования сигнала управления боковым движением нестационарного беспилотного летательного аппарата с адаптивно-функциональной коррекцией, включающий в себя задание угла курса, измерение сигнала угла курса, формирование сигнала рассогласования по курсу посредством вычитания из сигнала курса заданного значения, ограничение сигнала управляющего воздействия по крену, измерение сигнала угла крена, формирование сигнала рассогласования по крену посредством вычитания из сигнала угла крена ограниченного сигнала координированного управляющего воздействия по крену, измерение сигнала угловой скорости по курсу, измерение сигнала угловой скорости по крену, формирование выходного сигнала управления устройства посредством ограничения базового сигнала управления по крену, отличающийся тем, что дополнительно включены измерение сигнала скоростного напора, усиление сигналов рассогласования по курсу и угловой скорости по курсу и суммирование полученных сигналов, инвертирующее корректирующее усиление сигнала рассогласования по курсу, инвертирующее масштабирование суммарного сигнала, формирование задающего значения координирующего сигнала управления по крену посредством адаптивного, в функции от скоростного напора, ограничения инвертированного масштабированного сигнала, формирование корректирующей компоненты по крену посредством ограничения адаптивно скорректированного инвертированного с усилением сигнала рассогласования по крену, формирование базового сигнала управления по крену адаптивным усилением сигналов рассогласования по крену и угловой скорости по крену и суммированием усиленных сигналов.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее последовательно соединенные задатчик угла курса и первый блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом датчика угла курса, последовательно соединенные первый ограничитель сигнала и второй блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом датчика угла крена, датчик угловой скорости по курсу, датчик угловой скорости по крену и второй ограничитель сигнала, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что дополнительно содержит последовательно соединенные датчик скоростного напора и первый адаптивный суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом первого блока вычитания, последовательно соединенные адаптивный корректирующий инвертирующий усилитель, первый вход которого соединен с выходом первого блока вычитания, второй - с выходом датчика скоростного напора, адаптивный ограничитель сигнала, второй вход которого соединен с выходом датчика скоростного напора, и второй адаптивный суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом датчика скоростного напора, третий вход - с выходом второго блока вычитания, четвертый - с выходом датчика угловой скорости по крену, а выход соединен со входом второго ограничителя сигнала, и адаптивный инвертирующий масштабный усилитель, вход которого соединен выходом первого адаптивного суммирующего усилителя, а выход соединен со входом первого ограничителя сигнала.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к способу и устройству для формирования многофункционального сигнала стабилизации углового положения летательного аппарата (ЛА). Для формирования сигнала стабилизации задают сигнал углового отклонения положения ЛА, измеряют сигналы углового положения и угловой скорости ЛА, измеряют сигнал скоростного напора, формируют сигнал рассогласования между ограниченным определенным образом сигналом заданного углового отклонения и ограниченным сигналом запаздывания и преобразуют его в аналоговый сигнал, формируют суммарный сигнал на основе аналогового сигнала, ограничивают суммарный сигнал определенным образом для воздействия на рулевой привод.

Изобретение относится к области монтажа крупногабаритных объектов (3), например самолетов. Сопровождающая платформа (100) для обслуживания монтажной секции (2), закрепленной на крупногабаритном объекте (3) при его монтаже или движущейся за ним, содержит систему (1) приводов для ее перемещения, выполненную с возможностью обеспечения ее быстроходного и медленного движения, и средства (4) для автоматического бесконтактного следования за монтажной секцией (2), выполненные с возможностью автоматизированного режима управления следованием и ручного режима управления следованием.

Самолет содержит фюзеляж, крыло, оперение, шасси, силовую установку, комплексную систему управления. Комплексная система управления содержит вычислительный блок, приводы рулевых поверхностей и поворотных сопел силовой установки, датчики движения самолета, внутреннюю и внешнюю мультиплексные линии связи, кабельную сеть, блок преобразования сигналов, информационно-управляющую систему, вычислитель воздушно-скоростных параметров, приемники-преобразователи воздушных давлений (ППВД), ППВД во внутреннем отсеке самолета, датчики температуры заторможенного потока, блок управления шасси (БУШ), исполнительные механизмы поворота и торможения колес, датчики исполнительных механизмов поворота и торможения колес, датчики обжатия амортизаторов шасси, датчики частоты вращения шасси, соединенные определенным образом.

Раскрыт способ ведения мобильного робота, предусматривающий: обеспечение передатчика (110) и передачу указанным передатчиком направляющего сигнала (300) в пространственно ограниченную область (302) приема направляющего сигнала; обеспечение мобильного робота (200), включающего в себя два расположенных по соседству друг от друга датчика (210a, 210b) направляющего сигнала, каждый из которых выполнен с возможностью генерации опорного сигнала, который отражает прием этим датчиком этого направляющего сигнала; и перемещение этого робота вдоль граничного участка (306) этой области приема направляющего сигнала, в то же время поддерживая, на основе указанных опорных сигналов, состояние отслеживания, в котором первый из указанных датчиков (210a) направляющего сигнала позиционируется по существу на первой стороне указанного граничного участка (306), а второй из указанных датчиков (210b) направляющего сигнала позиционируется по существу на противоположной, второй стороне указанного граничного участка (306).

Группа изобретений относится к системам программного управления устройства автоматической очистки. Способ бесшумной работы автоматического устройства очистки заключается в том, что принимают команды бесшумной работы, планируют бесшумный маршрут, в соответствии с командой бесшумной работы, переключают в бесшумный режим и выполняют операции очистки в соответствии с бесшумным маршрутом.

Изобретение относится к способу вывода самолета в точку начала посадки. Для вывода самолета в точку начала посадки измеряют текущие координаты самолета, предварительно строят участок маршрута в виде прямой линии заданного пути, являющейся касательной к дуге предпосадочного разворота самолета для выхода на ось взлетно-посадочной полосы в точке начала посадки с курсом в направлении ее центра, доопределяют маршрут из пункта возврата дугой предварительного разворота заданного радиуса для выхода по касательной к ней прямой линией заданного пути, строят четыре возможных маршрута комбинаций право- и левостороннего предварительного и предпосадочного разворота, рассчитывают длину их пути, осуществляют полет по маршруту с минимальной длиной пути до точки начала посадки.

Изобретение относится к способу управления подводным аппаратом. Для управления подводным аппаратом измеряют текущие значения углов крена и дифферента подводного аппарата, с помощью программного устройства формируют сигналы управления движителями на основании вектора результирующей их тяги, который автоматически формируют с учетом текущих углов крена и дифферента, измеренных с помощью блока гироскопов на борту подводного аппарата, и информации программного устройства, определяющего пространственное перемещение подводного аппарата без учета текущих значений его углов крена и дифферента.

Изобретение относится к устройству оценки позиции и угла пространственной ориентации транспортного средства. Устройство задает текущий диапазон распределения частиц как предварительно определенный диапазон с помощью фильтра.

Изобретение относится к идентификации воздушного судна и отображения типа и модели воздушного судна при парковке у выхода для пассажиров или на месте стоянки для возможного присоединения пассажирского трапа или загрузочного трапа к двери воздушного судна.

Изобретения относятся к области авиации, к способу посадки беспилотного летательного аппарата (БЛА) на наземное подвижное средство посадки. Наземное подвижное средство посадки беспилотного летательного аппарата содержит автомобиль с установленным на нем причальным устройством.

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 конструкции частей и элементов летательного аппарата, преимущественно к устройству кормовой части космического самолета (КС), а также к способам коррекции траектории и оптимизации тяги ракетного двигателя КС.

Изобретение относится к способу и устройству для управления воздушным судном во время пробега его по земле. .

Изобретение относится к ракетной технике, в частности к устройствам управления. .

Изобретение относится к авиации, а именно к системам управления летательным аппаратом в поперечном канале при использовании органов управления непосредственного управления боковой силой.

Изобретение относится к электрогидравлическим следящим рулевым приводам объемно-дроссельного регулирования и предназначено для использования в системах управления полетом беспилотных летательных аппаратов в качестве исполнительного механизма для перемещения рулевых поверхностей летательного аппарата по электрическим сигналам управления.

Изобретение относится к области вооружения, конкретно к ракетной технике. .

Изобретение относится к системам управления транспортными средствами. .

Изобретение относится к системам управления и стабилизации летательных аппаратов и может быть использовано в управляемых ракетах. .

Группа изобретений относится к системе и способу автоматического пилотирования, способам разработки и обслуживания системы автоматического пилотирования летательного аппарата (ЛА). Система содержит модуль сбора сигналов ЛА, интерфейсный модуль, модуль обработки выходных сигналов, общее ядро программного обеспечения и инструмент его параметризации, средства загрузки и хранения базы данных (БД). Для автоматического пилотирования производят сбор сигналов ЛА, обрабатывают выходные сигналы, производят вычисления, параметризуемые при помощи БД двоичных параметров. Для разработки системы автоматического пилотирования определяют область конфигурации эксплуатационных потребностей системы автоматического пилотирования, осуществляют программирование и сертификацию общих программных механизмов. Для обслуживания системы автоматического пилотирования осуществляют идентификацию подключившегося пользователя, загрузку БД двоичных параметров, параметризацию общего ядра программного обеспечения с сохранением данных на борту ЛА. Обеспечивается возможность адаптации разрешенной к изменениям части системы автоматического пилотирования к изменениям эксплуатационных потребностей ЛА. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх