Устройство для стабилизации заданной высоты полета Советский патент 1993 года по МПК G08G5/02 

Изобретение относится к автоматическим системам регулирования полетом летательного аппарата.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет контроля высоты и повышение информативности устройства.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства: на фиг.2 - временная диаграмма его работы.

Устройство содержит чувствительный элемент 1 в виде блока мембранных коробок, индуктивный датчик 2, усилитель 3, двигатель 4, редукторы 5, 6, 7. электромагнитную муфту 8, потенциометр 9, импульсный модулятор 10, счетчик 11 импульсов, фазометр 12, компаратор 13, задатчик 14 высоты, ключ 15, дешифратор 16, индикатор 17, вход 18 питания.

Устройство для стабилизации заданной высоты полета работает следующим образом.

После старта летательного аппарата изменение высоты полета вызывает деформацию чувствительных элементов 1 в виде мембранных коробок, которая восприни.ма- ется индуктивным датчиком 2. В сигнальной обмотке индуцируется напряжение переменного тока, величина которого зависит от изменения высоты полета, а фаза - от направления этого изменения. Сигнал, снимаемый с выхода датчика 2, усиливается усилителем 3 и подается на управляющую обмотку двигателя 4, который через первый редуктор 5 перемещает статор индуктивного датчика 2 до тех пор, пока статор не займет согласованного положения с ротором, при этом сигнал на выходе индуктивного датчика 2 станет равным нулю. В результате угол поворота выходного вала двигателя 4 оказывается пропорциональным текущей высоте полета. Если электромагнитная муфта 8 отключена, специальные пружины удерживают щетку потенциометра 9 в нейтральном положении, и его оыходной сигнал равен нулю. При включении муфты 3 движок потенциометра 9 оказывается через

СП

о ся го

00

GJ

второй редуктор G связанным с выходным оалом двигателя 4, и снимаемое с потенциометра 9 напряжение будет пропорционально отклонению от той высоты полета, на которой была включена электромагнит- ная муфта 8.

Вращение вала двигателя 4 через третий редуктор 7 передается модулирующему диску импульсного модулятора 10. В результате угол поворота вала двигателя 4, про- порциональный изменению высоты полета, преобразуется в соответствующеб число электрических импульсов на выходе импульсного модулятора 10. Выбором редуктора 7 и соответствующей разбивкой диска модулятора 10 мо. добиться, чтобы один импульс соответствооал определенному изменению высоты полета, исходя из требуемой точности. Выходные импульсы модулятора 10 поступают на счетный вход счетчика 11 импульсов. Фаза выходного сигнала индуктивного датчика 2, а следовательно, и выходного сигнала усилителя 3 зависит от знака изменения высоты (набор высоты или снижение). Это изменение фазы в фазо- метре 12 преобразуется в сигнал, поступающий на управляющий вход счетчика 11. По этому сигналу изменяется направление счета. При наборе высоты импульсы, поступающие на счетный вход счетчика 11 с входа импульсного модулятора 10, суммируются, а при уменьиюнии высоты полета оычита- югся.

Таким образом, число импульсов N, по- стуг1аю1.цее с рзыхода счетчика 11 на один из входов компаратора 13, будет пропорционально текущей высоте полета. Одновременно на другой вход компаратора 31 с выхода задатчика высоты 14 поступает сигнал Ыз, пропорциональный заданной высо- те полета.

При достижении заданной высоты полета величина N ста 1овится.равной N3. Компаратор 13 в зтот момент выдает импульсный сигнал, который поступает на управляющий вход ключа 15. По этому сигналу ключ 15 подключает напряжение .питания на вход управляющей обмотки электромагнитной муфты 8. При этом на выходе потенциометра датчика 9 появляется сигнал, пропорци- ональный отклонению летательного аппарата от заданной высоты полета, т.е. устройство начинает работать в режиме стабилизации заданной высоты полета. Для того, чтобы последующие изменения высоты не нарушали этот режим, в ключе 15 предусмотрена самоблокировка в момент его срабатывания, Кроме того, во время полета с выхода счетчика 11 на вход дешифратора 16 поступает сигнал, соотгзетствующий текущей высоте полета. Дешифратор 16 преобразует его в семисегментный код, поступающий на индикатор 17. Информация о текущей высоте полета, получаемая с индикатора 17 может быть использована в случае применения устройства на пилотируемом аппарате.

Временная диаграмма изображена для случая, когда заданная высота полета Нз 200 м, а изменение высоты фиксируется с точностью 10м. Требуемую точность можно обеспечить как подбором редуктора 7, так и соответствующей разбивкой кодирующего диска импульсного модулятора 10, в результате чего каждым 10 м изменения высоты соответствует один импульс на выходе импульсного модулятора 10, который подключен к счетному входу Т1 -счетчика 11 импульсов. При этом знак изменения высоты (набор или снижение) определяет фазу выходного сигнала усилителя 3, и изменение фазы преобразуется в управляющий сигнал в фазометре 19, На выходе фазометра 12 при наборе высоты формируется сигнал высокого уровня (логическая 1), а при снижении - низкого уровня (логический О). Этот сигнал поступает на управляющий вход счетчик 11, и при наборе высоты счетчик выполняет суммирование, а при снижении - вычитание импульсов, поступающих на его счетный вход Т1.

При выводе летательного аппарата на высоту Н 200 м с отсчетом каждых 10 м изменения высоты потребуется 20 импуль- соп, что соответствует шестиразрядному числу в двоично-десятичном коде. Для регистрации этого числа импульсов в случае применения двоично-десятичного счетчика необходимо две декады счетчика, построенного на базе четырехразрядных счетчиков, включенных по схеме с параллельным переносом.

При таком включении инверсия Р выхода переноса счетчика первой декады подключается к счетному Т2 входу счетчика второй декады. Для осуществления переноса импульсов в следующую декаду при прохождении на входе Т1 девятого счетного импульса на выходе переноса Р прявляется логический О, а после десятого счетного импульса счетчика первой декады устанавливается в нуль(,), и на выходе переноса Р появляется логическая Г. Таким образом, на каждые десять счетных импульсов формируется один кмпульс переноса на выходе Р, инверсия которого Р поступает на счетный вход Т2 счетчика старшего разряда.

Проследим все сказанное для конкрет- jHoro профиля высоты по временной диаграмме (см.фиг.2). Заданная высота попета м. Набор высоты идет до 160 м (участок оа), на счетный Т1 вход в этом время поступает 16 импульсоо. При этом на управляющем ± 1 входе присутствует логиче- екая 1, и счётчик 11 импульсов работает в режиме суммирования. После прохождения девятого счетного импульса на выходе Р появляется импульс переноса, инверсия которого Р поступает на счетный вход Т2 счетчика второй декады с прохождением которого счетные выходы Qi, 0.2, Оз. Оч счетчика первой декады устанавливаются в нуль, а на выходе Qsсчетчика второй декады устанавливается логическая 1, Затем начинается снижение (участок аЬ).

На управляющем входе появляется логический О, и пять последующих импульсов, пришедших иа счетный Т1 вход счетчика первой декады, будут вычитаться из предыдущих шестнадцати. Снижение идет до 110 м (что соответстпует 11 импульсам). К этйму моменту (точка Ь) на выходах счетчика будем иметь 05 1. , , что соответствует числу 11 о двоично- десятичном коде.

После этого вновь начинается подъем (участок be). На входе ± 1 счетчика появляется логическая 1, и счетчик работает в режиме суммирования. Поступающие на вход Т1 счетные импульсы складываются на выходах Os, , Оз, 02, Oi появляются сигналы соответствующего уровня, идет отсчет импульсов согласно изменяющейся высоте полета. После подъема на 190 м на выходе счетчика появится число 19, или 11001 в двоично-десятичном коде. На выходе переноса Р появится импульс переноса, который оканчивается с прохождением на счетном Т1 входе импульса, соответствующего зысо- те 200 м, при этом счетчик первой декады устанавливается в ноль, , на выходах счетчика второй декады формируется двоично-десятичное число 0010, , .

Одновременно, так как 200 м - это заданная высота, компаратор 13, который проводит поразрядное сравнение числа N

ня выходе счетчика 11 импульс(1в с заданным N3. фиксирует их совпадение N Мз. В этот момент на выходе компаратора появляется сигнал логической 1, Yfj-N3 1. который поступает на управляющий вход ключа 15, а последний подключает напряжение питания ипит.зм. на вход управляющей обмотки электромагнитной муфты 8, и устройство переводится в режим стабилизации достигнутой высоты полета м.

Формула изобретения Устройство для стабилизации заданной высоты полета, содержащее чувствительный элемент в виде блока мембранных коробок, которые кинематическим соединены с первым входом индуктивного датчика, вы- ход которого соединен со входом усилителя, выход которого соединен со входом исполнительного двигателя, выход которого через первый редуктор кинематически соединен со вторым входом индуктивного датчика и последовательно через второй редуктор и электромагнитную муфту - со входом потенциометра, выход которого является выходом устройства, индикатор, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет контроля высоты и повышения информативности устройства, в него введены третий редуктор, фазометр, импульсный модулятор, задатчик высоты, счетчик импульсов, дешифратор, компаратор и ключ, выход которого соединен с управляющим входом электромагнитной муфты, выход исполнительного двигателя через третий редуктор кинематически соединен со входом импульсного модулятора, выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов, выход которого соединен с первым входом компаратора и входом дешифратора, пыход которого подключен ко входу индикатора, выход задатчика оысоты соединен со вторым входом компаратора, выход которого соединен с управляющим входом ключа, вход питания которого является входом питания устройства, выход усилителя подключен ко входу фазометра, выход которого соединен с уп- равля101цим входом счетчика импульсов.

Изобретение относится к системам регулирования полета летательного аппарата, в частности к устройствам для стабилизации высоты полета. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение информативности устройства. Устройство содержит двигатель, который через редуктор вращает диск импульсного модулятора, выходные импульсы которого поступают на счетный вход счетчика, отсчитывающего высоту полета, В момент достижения заданной высоты полета компаратор выдает сигнал на срабатывание ключа, который подает питание на электромагнитную муфту. Устройство начинает работать в режиме стабилизации заданной высоты полета. 2 ил.

Фи. i