УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ СИСТЕМЫ КООРДИНИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТОМ Российский патент 2004 года по МПК G05D1/08 

Изобретение относится к устройствам управления для бортовых систем автоматического управления летательными аппаратами с самолетной схемой с реализацией возможности режимов с координированными разворотами в боковом канале с большими углами крена.

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 в каждом из указанных каналов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство координированного регулирования углового бокового движения летательного аппарата, содержащее датчик угла крена, последовательно соединенные датчик угловой скорости по крену и первый суммирующий усилитель, выход которого является первым выходом устройства, и 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, а выход датчика угла курса соединен со вторым входом первого блока вычитания [2].

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности и невысокая точность управления.

Решаемой в предложенной системе управления технической задачей является расширение функциональных возможностей и повышение точности управления. Предложенным построением устройства управления достигается функциональная возможность изменения интенсивности (уровня) управления в канале крена в условиях нагрузки канала курса.

Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство управления для системы координированного управления летательным аппаратом, содержащее датчик угла крена, последовательно соединенные датчик угловой скорости по крену и первый суммирующий усилитель, выход которого является первым выходом устройства, и 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, а выход датчика угла курса соединен со вторым входом первого блока вычитания, дополнительно введены нелинейный элемент с зоной нечувствительности, инвертирующий усилитель, динамическое звено, нелинейный элемент с ограничителем и второй блок вычитания, выход первого блока вычитания через последовательно соединенные нелинейный элемент с зоной нечувствительности, инвертирующий усилитель, динамическое звено, нелинейный элемент с ограничителем и второй блок вычитания соединен со вторым входом первого суммирующего усилителя, выход датчика угла крена соединен со вторым входом второго блока вычитания, а выход второго суммирующего усилителя является вторым выходом устройства.

Действительно, при этом обеспечивается максимальная отработка угла курса посредством маневров по крену, т.е. расширение зоны разворотов с большими углами крена.

На чертеже представлена структурная схема устройства управления.

Устройство управления для системы координированного управления летательным аппаратом содержит датчик угла крена 1 (ДУКр), последовательно соединенные датчик угловой скорости по крену 2 (ДУСКр) и первый суммирующий усилитель 3 (1 СУ), выход которого является первым выходом устройства, и последовательно соединенные задатчик сигнала управления по курсу 4 (ЗСУКур), первый блок вычитания 5 (1 БВ) и второй суммирующий усилитель 6 (2 СУ), второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости по курсу 7 (ДУСКур), а выход датчика угла курса 8 (ДУКур) соединен со вторым входом первого блока вычитания 5. Кроме этого, устройство содержит нелинейный элемент с зоной нечувствительности 9 (НЭСЗН), инвертирующий усилитель 10 (ИУ), динамическое звено 11 (ДЗ), нелинейный элемент с ограничителем 12 (НЭСО) и второй блок вычитания 13 (2 БВ), выход первого блока вычитания 5 через последовательно соединенные нелинейный элемент с зоной нечувствительности 9, инвертирующий усилитель 10, динамическое звено 11, нелинейный элемент с ограничителем 12 и второй блок вычитания 13 соединен со вторым входом первого суммирующего усилителя 3, выход датчика угла крена 1 соединен со вторым входом второго блока вычитания 13, а выход второго суммирующего усилителя 6 является вторым выходом устройства.

Устройство управления работает следующим образом.

Основные сигналы управления в каналах курса σ ψ и крена σ γ формируются соответственно блоками 4, 5, 6, 7, 8 канала курса и 1, 2, 3, 13 канала крена:

где К_1ψ К_2ψ - передаточные коэффициенты второго суммирующего усилителя 6;

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

ψ - сигнал датчика угла курса 8;

ψ _зад - задающий сигнал по курсу на выходе задатчика сигнала управления по курсу 4;

ω _у - сигнал датчика угловой скорости по курсу 7;

К_1γ , К_2γ - передаточные коэффициенты первого суммирующего усилителя 3;

Δ γ - сигнал рассогласования по крену на выходе второго блока вычитания 13;

γ - сигнал датчика угла крена 1;

γ _упр - управляющий сигнал по крену на выходе нелинейного элемента с ограничителем 12;

ω _х - сигнал датчика угловой скорости по крену 2.

При этом сигнал γ _упр формируется специальным каналом координированного управления, подключенным входом к сигналу Δ ψ , т.е. к выходу первого блока вычитания 5, а выходом ко входу второго блока вычитания 13. Канал содержит последовательно соединенные блоки 9, 10, 11, 12.

Наличие блока 9 - нелинейного элемента с зоной нечувствительности позволяет реализовать избирательное подключение канала координированного управления. А именно: пусть величина зоны нечувствительности этого звена равна ρ . При сигналах |Δ ψ |<ρ канал координированного управления не подключается. Канал курса работает в режиме стабилизации небольших значений ψ _зад. Канал крена работает в режиме стабилизации нулевого значения угла крена γ , поскольку γ _упр=0. При отработке больших сигналов ψ _зад, обусловливающих в динамике |Δ ψ |≥ ρ , канал курса работает в режиме управления по отработке ψ _зад, а канал крена - в режиме координированного управления с отработкой сигнала γ _упр≠_{0. При завершении переходного процесса канал курса переходит в режим стабилизации заданного значения γ зад, а для канала крена по достижении |Δ ψ |<ρ управляющий сигнал γ упр=0, т.е. ведется стабилизация нулевого значения угла крена.}

Инвертирующий усилитель 10 этого канала устройства управления позволяет реализовать сам принцип координированного управления благодаря инвертизации входного сигнала, и выбрать оптимальное значение степени усиления. Динамическое звено 11 позволяет корректно, по динамике, сочетать сигнал управления по курсу и крену. Нелинейный элемент с ограничителем 12 обеспечивает требуемое ограничение сигнала γ _упр для канала крена в соответствии с техническими ограничениями на летательный аппарат по углу крена.

Все блоки устройства управления являются стандартными и могут быть реализованы на элементах автоматики и вычислительной техники.

Таким образом, предложенное устройство управления позволяет расширить функциональные возможности системы и повысить точность управления.

Источники информации

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

2. В.А. Боднер. Теория автоматического управления полетом. М.: Наука, 1964 г., с. 113.

Изобретение относится к устройствам управления для бортовых систем автоматического управления летательными аппаратами с самолетной схемой с реализацией возможности режимов с координированными разворотами в боковом канале с большими углами крена. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности управления. Предложенным построением устройства управления достигается функциональная возможность изменения интенсивности (уровня) управления в канале крена в условиях нагрузки канала курса. Устройство управления содержит датчик угла крена, датчик угловой скорости по крену, датчик угла курса, датчик угловой скорости по курсу, первый и второй суммирующий усилители, задатчик сигнала управления по курсу, первый и второй блоки вычитания, нелинейный элемент с зоной нечувствительности, инвертирующий усилитель, динамическое звено для согласования по динамике сигналов управления по курсу и крену и нелинейный элемент с ограничителем. 1 ил.

Устройство управления для системы координированного управления летательным аппаратом, содержащее датчик угла крена, последовательно соединенные датчик угловой скорости по крену и первый суммирующий усилитель, выход которого является первым выходом устройства, и 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, а выход датчика угла курса соединен со вторым входом первого блока вычитания, отличающееся тем, что оно содержит нелинейный элемент с зоной нечувствительности, инвертирующий усилитель, динамическое звено для согласования по динамике сигналов управления по курсу и крену, нелинейный элемент с ограничителем и второй блок вычитания, выход первого блока вычитания через последовательно соединенные нелинейный элемент с зоной нечувствительности, инвертирующий усилитель, динамическое звено, нелинейный элемент с ограничителем и второй блок вычитания соединен со вторым входом первого суммирующего усилителя, выход датчика угла крена соединен со вторым входом второго блока вычитания, а выход второго суммирующего усилителя является вторым выходом устройства.