Способ автоматического управления продольным движением беспилотного летательного аппарата при наличии ветрового возмущения

Авторы патента:

G05D1/08 - Системы управления или регулирования неэлектрических величин (для непрерывного литья металлов B22D 11/16; клапаны как таковые F16K; индикация неэлектрических переменных величин см. в соответствующих подклассах класса G01; регулирование электрических и магнитных переменных величин G05F)

B64C13/18 - с автопилотом (автопилоты как таковые G05D 1/00)

Владельцы патента RU 2784884:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ (RU)

Изобретение относится к способу автоматического управления продольным движением БЛА при наличии ветрового возмущения. Для этого формируют сигнал управления, при формировании которого применяют сигнал оценки приращения угла атаки, вызванного ветровым возмущением, пропущенный через изодромное звено и умноженный на передаточный коэффициент, а также формируют дискретный оптимальный фильтр Калмана. Далее сформированный сигнал управления поступает на вход привода руля высоты. Обеспечивается повышение безопасности полетов при наличии ветрового возмущения. 1 ил.

Изобретение относится к системам автоматического управления беспилотными летательными аппаратами (БЛА).

Наиболее близким к данному изобретению является способ [1], базирующийся на следующих положениях:

1. Система автоматического управления формирует сигналы управления продольным движением летательного аппарата (ЛА) на различных режимах.

2. Сформированные сигналы управления подаются на входы соответствующих приводов и под их воздействием отклоняют элероны и руль направления.

К недостаткам известного способа следует отнести тот факт, что наличие сильного ветрового возмущения в режиме посадки приводит к большим отклонениям ЛА от заданной высоты полета, что может привести к необходимости ухода на второй круг или к возникновению аварийной ситуации. Это связано с тем, что при известном способе управления происходит большое отклонение ЛА от заданной высоты полета, а классическое управление по сигналам обратных связей медленно возвращает ЛА на заданную высоту, и ЛА может не успеть вернуться на заданную траекторию посадки. Указанные недостатки не позволяют обеспечить требуемые характеристики процессов управления при наличии ветрового возмущения, особенно в режиме посадки.

Задачей изобретения является обеспечение требуемого качества процессов управления в системе автоматического управления продольным движением БЛА в режиме посадки и маршрутного полета при наличии сильного ветрового возмущения для повышения безопасности выполнения полетов.

Технический результат достигается тем, что сформированные сигналы управления продольным движением подают на входы соответствующих приводов и под их воздействием отклоняют элероны и руль направления, в канале руля высоты при формировании сигнала управления применяют сигнал оценки приращения угла атаки, вызванного ветровым возмущением, пропущенный через изодромное звено и умноженный на передаточный коэффициент, а также формируют дискретный оптимальный фильтр Калмана, далее сформированный сигнал управления поступает на вход привода руля высоты.

Сущность изобретения поясняется приведенным ниже описанием, фигурой 1, на которой представлена блок-схема системы, реализующей заявляемый способ управления боковым движением БЛА.

Система содержит первый усилитель 1, первый сумматор 2, блок задающих сигналов 3, датчик 4 измерения высоты полета БЛА (барометрической и радиовысоты), ограничитель 5, второй сумматор 6, третий сумматор 7, четвертый сумматор 8, привод руля высоты 9, второй усилитель 10, третий усилитель 11, четвертый усилитель 12, изодромный фильтр 13, датчик 14 угла наклона траектории, датчик 15 угловой скорости тангажа, датчик 16 вертикальной скорости, датчик 17 угла атаки, датчик 18 угла тангажа, дискретный оптимальный фильтр Калмана (ОФК) 19.

В режиме посадки или маршрутного полета для формирования сигнала управления рулем высоты из блока задающих сигналов 3 на второй инвертирующий вход первого сумматора 2 подается сигнал заданной высоты полета, при этом на первый вход первого сумматора 2 поступает сигнал с датчика 4 высоты полета, разность этих сигналов, через первый усилитель 1 поступает на ограничитель 5, сигнал с выхода которого поступает на первый вход второго сумматора 6, на второй вход которого поступает сигнал приращения угла атаки, вызванного ветровым возмущением, сформированный в ОФК 19 и пропущенный через изодромный фильтр 13 и второй усилитель 10, выходной сигнал второго сумматора 6 поступает на первый вход третьего сумматора 7, второй вход которого через третий усилитель 11 соединен с выходом датчика 14 угла наклона траектории, выходной сигнал третьего сумматора 7 поступает на первый вход четвертого сумматора 8, второй вход которого через четвертый усилитель 12 соединен с первым выходом датчика 15 угловой скорости тангажа, второй выход которого соединен с первым входом ОФК 19, сигнал с выхода четвертого сумматора 8 поступает на вход привода руля высоты 9, выходной сигнал которого поступает на пятый вход ОФК 19, второй вход которого соединен с выходом датчика 16 вертикальной скорости, третий вход соединен с выходом датчика 17 угла атаки, а четвертый вход соединен с выходом датчика 18 угла тангажа. Таким образом, наличие в стандартном законе управления рулем высоты сигнала оценки приращения угла атаки, вызванного воздействием вертикальной составляющей скорости ветра, пропущенного через изодромное звено и передаточный коэффициент, позволяет минимизировать отклонение БЛА по высоте, как при выполнении посадки, так и при маршрутном полете, когда на БЛА накладываются требования точного выдерживания заданной высоты полета.

Как показали результаты моделирования, указанный способ позволяет достичь заданных характеристик качества процессов управления и обеспечить безопасное выполнение посадки при наличии сильного ветрового возмущения до 15 м/с.

Для реализации заявляемого способа автоматического управления продольным движением БЛА не требуется специального оборудования. В системе могут быть использованы стандартные датчики высоты, вертикальной скорости, угловых скоростей и углов, выпускаемые промышленностью. Функции вычислителей могут быть реализованы с помощью бортовой цифровой вычислительной машины.

Источники информации

1. Патент RU 2588173 С1, 2016.

Способ автоматического управления продольным движением БЛА при наличии ветрового возмущения, заключающийся в том, что сформированные сигналы управления продольным движением подают на входы соответствующих приводов и под их воздействием отклоняют элероны и руль направления, отличающийся тем, что в канале руля высоты при формировании сигнала управления применяют сигнал оценки приращения угла атаки, вызванного ветровым возмущением, пропущенный через изодромное звено и умноженный на передаточный коэффициент, а также формируют дискретный оптимальный фильтр Калмана, далее сформированный сигнал управления поступает на вход привода руля высоты.

Система автоматического управления по крену и курсу беспилотного летательного аппарата (БЛА) при посадке содержит привод управления элеронами, привод управления рулем направления, идентификатор бокового ветра, формирователь задающих воздействий, переключатель адаптивных задающих воздействий, переключатель передаточных чисел, адаптивный регулятор управления элеронами, адаптивный регулятор управления рулем направления, соединенные определенным образом.

Способ бесплатформенной ориентации подвижных объектов // 2784859

Заявленное изобретение относится к способу бесплатформенной ориентации подвижных объектов. Для ориентации подвижных объектов формируют первичную приборную информацию о векторе кажущегося ускорения объекта по сигналам предварительно откалиброванного неортогонального блока акселерометров, векторе напряженности результирующего магнитного поля по сигналам предварительно откалиброванного неортогонального блока магнитометров, радиусе-векторе точки местоположения объекта по сигналам спутниковой навигационной системы, а также на последующей обработке этой комплексной магнито-инерциально-спутниковой информации с целью определения параметров ориентации объекта определенным образом выполняют автономный контроль, самодиагностику, коррекцию и нормировку полученных результатов.

Способ определения позиционных гидродинамических характеристик подводного объекта // 2784549

Изобретение относится к созданию подводных транспортных средств и может быть использовано для прогнозирования траекторий подводных транспортных средств, выполняющих сложное маневрирование. Способ включает формирование трехмерной электронной модели подводного объекта, вокруг этой трехмерной электронной модели формируют вычислительную сетку.

Способ запуска и управления полетом беспилотного летательного аппарата (бпла) с самолета-носителя // 2784099

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА). Рабочее место оператора, аппаратуру управления полетом и целевой нагрузкой, а также БПЛА размещают внутри самолета-носителя.

Способ помощи при вождении и устройство помощи при вождении // 2783421

Изобретение относится к системам помощи при вождении. Технический результат заключается в автоматизации помощи при вождении по круговой проезжей части.

Способ генерации предварительной прокладки пути судна и устройство для его реализации // 2782617

Изобретение относится к области судовождения, а именно к способам и системам генерации линии предварительной прокладки с использованием систем искусственного интеллекта, и может быть использовано для повышения безопасности плавания в концепции Е-навигации. Построение маршрута движения судна происходит итерационно и поэтапно, при этом вследствие логических преобразований, происходящих в ячейках матриц, навигационные параметры, включающие и навигационные параметры судов, находящихся в районе плавания, учитываются в виде значения функции принадлежности конкретной ячейки к кластеру опасных.

Способ и система планирования поперечной траектории автоматической смены полосы движения автомобиля, автомобиль и носитель данных // 2782521

Изобретение относится к области технологии автоматического управления автотранспортным средством и, в частности, к способу и системе планирования поперечной траектории автоматической смены полосы движения автомобиля, к автомобилю и носителю информации. Способ включает этапы обработки информации, расчёта параметров автоматической смены полосы движения, планирования кривой пятого порядка для автоматической смены полосы движения, формирования команды поперечного управления для автоматической смены полосы движения и вычисления решения о завершении автоматической смены полосы движения.

Устройство аварийного торможения судна // 2782325

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в системе управления судна. Устройство содержит блоки аварийного управления рулём (БАУР), аварийного управления главным двигателем (БАУГД), изменения курса и скорости (БИКС), управления курсом (БУК), управления главным двигателем (БУГД) и блок навигации (БН).

Способ и система управления группой самоуправляемых транспортных средств // 2782004

Изобретение относится к способам управления группой самоуправляемых транспортных средств. Способ управления группой самоуправляемых транспортных средств, выполняемый посредством вычислительного устройства и включающий следующие шаги: осуществляют от одной беспроводной точки доступа, находящейся на самоуправляемом транспортном средстве, широковещательную рассылку пакетов данных, с данными о своем маршруте и запрос на формирование пелотона самоуправляемых ТС, получают положительный ответ от самоуправляемого ТС с намерением формирования пелотона самоуправляемых ТС.

Радиоэлектронный модуль беспилотного летательного аппарата для мониторинга беспроводных сетей передачи данных // 2781267

Настоящее изобретение относится к области радиотехники, а именно к удаленному мониторингу в системе телекоммуникаций. Техническим результатом является обеспечение возможности дистанционного управления с земли радиоэлектронным оборудованием беспилотного летательного аппарата с целью аутентификации в беспроводных сетях передачи данных для контроля работы сетевого и клиентского оборудования, а также обеспечение возможности определения местоположения данного оборудования, который достигается за счет того, что радиоэлектронный модуль беспилотного летательного аппарата для мониторинга беспроводных сетей передачи данных включает блок управления 1, к которому подключен канал управления, который состоит из последовательно соединенных приемопередатчика сигналов управления 2, усилителя сигналов управления 3 и антенны 4.

Система автоматического управления по крену и курсу беспилотного летательного аппарата при посадке // 2784883