УСТРОЙСТВО КООРДИНИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТОМ Российский патент 2009 года по МПК G05D1/00 

Изобретение относится к устройствам управления для бортовых систем автоматического управления летательными аппаратами с реализацией режимов координированных разворотов.

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 и невысокая динамическая точность.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство координированного управления летательным аппаратом, содержащее инвертирующий усилитель, последовательно соединенные датчик угловой скорости по крену и первый суммирующий усилитель, 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, последовательно соединенные первый нелинейный элемент с ограничением, второй блок вычитания, выход которого соединен с первым суммирующим усилителем, а второй вход с выходом датчика угла крена, датчик угла курса, выход которого соединен со вторым входом первого блока вычитания [2].

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

Решаемой в предложенной системе управления технической задачей является расширение функциональных возможностей и повышение динамической точности управления. Предложенным построением устройства управления достигается функциональная возможность достижения максимальной интенсивности управления и увеличение динамической точности.

Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство координированного управления летательным аппаратом, содержащее инвертирующий усилитель, последовательно соединенные датчик угловой скорости по крену и первый суммирующий усилитель, 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, последовательно соединенные первый нелинейный элемент с ограничением, второй блок вычитания, выход которого соединен с первым суммирующим усилителем, а второй вход с выходом датчика угла крена, датчик угла курса, выход которого соединен со вторым входом первого блока вычитания, дополнительно введен второй нелинейный элемент с ограничением, вход которого соединен с выходом первого суммирующего усилителя, а выход является выходом устройства, при этом выход второго суммирующего усилителя соединен через инвертирующий усилитель со входом первого нелинейного элемента с ограничением.

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 координированного управления.

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

Устройство координированного управления работает следующим образом.

Основные сигналы управления в каналах курса σ_Ψ и крена σ_γ формируются, соответственно, блоками 4, 5, 6, 7, 11 канала курса и 1, 2, 3, 9 канала крена:

где К_1ψ, K_2ψ - передаточные коэффициенты второго суммирующего усилителя 6;

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

ψ - сигнал датчика угла курса 11;

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;

Δγ - сигнал рассогласования по крену на выходе второго блока вычитания 9;

γ - сигнал датчика угла крена 10;

γ_упр - управляющий сигнал по крену на выходе нелинейного элемента с ограничением 8;

ω_х - сигнал датчика угловой скорости по крену 2.

Сигнал γ_упр. формируется специальным каналом координированного управления, подключенным входом по сигналу σ_ψ - к выходу второго суммирующего усилителя 6, а выходом ко входу второго блока вычитания 9. Канал содержит последовательно соединенные блоки 1 и 8. Формирование сигнала γ_упр. по сигналу курса σ_Ψ позволяет в целом достичь требуемых демпфирующих свойств процессов движения по крену.

Устройство координированного управления работает в режиме стабилизации и управления значений ψ_зад через канал крена. А именно. При отработке больших сигналов ψ_зад канал курса формирует σ_ψ, а канал крена - в режиме координированного управления с отработкой сигнала γ_упр≠0 и с инвертированием и ограничением сигнала σ_ψ.

Инвертирующий усилитель 1 этого канала устройства позволяет реализовать сам принцип координированного управления благодаря инвертизации входного сигнала и выбрать оптимальное значение степени усиления. Первый нелинейный элемент с ограничением 8 обеспечивает требуемое ограничение сигнала γ_упр для канала крена в соответствии с техническими ограничениями на летательный аппарат по углу крена. Второй нелинейный элемент с ограничением 12 обеспечивает выполнение 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.

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

Источники информации

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

2. Патент РФ №2237269 от 03.04.2003 г., G05D 1/08.

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в бортовых системах автоматического управления летательными аппаратами с реализацией режимов координированных разворотов. Технический результат - расширение функциональных возможностей и повышение динамической точности управления. Для достижения данной цели устройство управления содержит датчик угла крена, датчик угловой скорости по крену, датчик угла курса, датчик угловой скорости по курсу, первый и второй суммирующие усилители, задатчик сигнала управления по курсу, первый и второй блоки вычитания, инвертирующий усилитель, первый и второй нелинейные элементы с ограничением. 1 ил.

Устройство координированного управления летательным аппаратом, содержащее инвертирующий усилитель, последовательно соединенные датчик угловой скорости по крену и первый суммирующий усилитель, 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, последовательно соединенные первый нелинейный элемент с ограничением, второй блок вычитания, выход которого соединен с первым суммирующим усилителем, а второй вход с выходом датчика угла крена, датчик угла курса, выход которого соединен со вторым входом первого блока вычитания, отличающееся тем, что оно содержит второй нелинейный элемент с ограничением, вход которого соединен с выходом первого суммирующего усилителя, а выход является выходом устройства, при этом выход второго суммирующего усилителя соединен через инвертирующий усилитель со входом первого нелинейного элемента с ограничением.