Устройство координированного регулирования углового бокового движения летательного аппарата Советский патент 1992 года по МПК G05B13/02 

Изобретение относится к приборостроительной промышленности и может быть использовано при разработке бортовых систем управления летательными аппаратами (ЛА) с самолетной схемой с реализацией возможности координированных разворотов с большими углами крена.

Известны системы автоматического управления, в которых каналы управления рысканьем и креном содержат элементы вычитания и суммирующие усилители, формирующие по задающим воздействиям и сигналам датчиков состояния управляющие воздействия на исполнительные приводы ЛА. Формирование каналов бокового движения

рысканья и крена представлено в отдельности в декомпозиционном плане и с перекрестной связью между ними для реализации координированного управления; перекрестная связь выполнена в виде цепей от сигнала руля направления в качестве формирования задающего воздействия на канал крена.

Недостатком такой реализации является побочная загрузка канала рысканья движением в нем, вызванным введением ЛА в крен. Кроме того, в таких системах отсутствуют средства обеспечения координатной инвариантности по скольжению (углу скольжения/5 и его производным) при координированном развороте.

Ч

сл (Ј

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство координированного регулирования, имеющее в своем составе входы по углу тангажа и скорости полета, последовательно соединенные элемент вычитания канала крена, вычитающий и суммирующий входы которого являются соответственно входом задания и входом обратной связи по углу крена устройства, и суммирующий усилитель канала крена, второй вход которого является входом обратной связи по угловой скорости крена устройства, выход суммирующего усилителя канала крена соединен с выходом канала крена устройства, последовательно соединенные элемент вычитания канала рысканья, вычитающий и суммирующий входы которого являются соответственно входом задания и входом обратной связи по положению канала рысканья устройства, и суммирующий усилитель канала рысканья, второй вход которого является входом обратной связи устройства по угловой скорости по курсу, а выход соединен с выходом канала рысканья устройства.

Недостатками известно устройства являются ограниченные функциональные возможности и невысокая точность управления, так как каналом рысканья парируется сигнал угловой скорости %, обусловленный необходимым креном при координированном движении, отсутствуют средства обеспечения инвариантности угла скольжения при координированном управлении.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности.

При этом достигается компенсация отработки скоростного сигнала рысканья в режиме координированного управления, а также координатная инвариантность движения канала рысканья по углу скольжения к сигналам по крену в координированном управлении, в результате чего обеспечивается комплексное повышение статической и динамической точности процессов коротко- периодического и траекторного движений ЛА.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены последовательно соединенные блок формирования синусной функции, фильтрующий усилитель и умножитель сигналов, последовательно соединенные блок формирования косинусной функции, делитель и усилитель, выход которого соединен с вторым входом умножителя сигналов, входы блоков формирования синусной и косинусной функций соединены

соответственно с входом обратной связи по углу крена и входом по углу тангажа, управляющий вход делителя соединен с входом по скорости полета, выход умножителя сигналов соединен с третьим входом суммирующего усилителя канала рысканья. При этом коэффициент усиления усилителя равен ускорению свободного падения.

Такое построение устройства позволяет

сформировать дополнительную компоненту сигнала управления каналом рысканья ok для компенсации доминирующего сигнала угловой скорости по курсу % и уменьшения угла скольжения / и его скорости /Зот

угла крена у, т.е. сформирован дополнительный канал с выходом

20

ok + cos v sin у Л/ф(Р) 1

5

где g - ускорение свободного падения; V - скорость полета; v - угол тангажа; sin у - сигнал, определяющий полную

5 проекцию подъемной силы на горизонтальную плоскость;

Л/Ф(Р) - передаточная функция, определяющая усиление и фильтрацию сигнала у. -На чертеже представлена блок-схема

0 устройства координированного регулирования углового бокового движения летательного аппарата с исполнительными устройствами и датчиками информации (обведены пунктиром).

5 Устройство имеет в своем составе элемент 1 вычитания канала крена, суммирующий усилитель 2 канала крена, элемент 3 вычитания канала рысканья, суммирующий усилитель 4 канала рысканья, блок 5 форми0 рования синусной функции, фильтрующий усилитель 6, умножитель 7 сигналов, блок 8 формирования косинусной функции, делитель 9 и усилитель 10, Состав управляемого объекта следующий: исполнительное уст5 ройство 11 канала крена, исполнительное устройство 12 канала рысканья, собственно объект как динамическое звено 13, датчик 14 угла крена, датчик. 15 угловой скорости по крену, датчик 16 боковой перегрузки, датчик

0 17 угловой скорости по курсу, датчик 18 угла тангажа, датчик 19 скорости полета.

На блок-схеме обозначено; Ихи измеренный сигнал угловой скорости по крену; УК- сигнал задающего командного воздействия по крену; у - измеренный сигнал угла крена; сгкр - сигнал управляющего воздействия канала крена; 5э - отклонение исполнительного устройства по крену; сигнал задающего воздействия по боковой перегрузке; - измеренный сигнал боковой перегрузки; Ууи - измеренный сигнал угловой скорости по курсу; vw - измеренный сигнал угла тангажа; VM - измеренный сигнал скорости полета; Ор - сигнал управляющего воздействия канала рысканья;Ok -дополнительная компонента сигнала управляющего воздействия; бн - отклонение руля направления исполнительного устройства по рысканью.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы управления в каналах крена Окр и рысканья Ор формируются на основе измеренных сигналов уи, WXH- HZH- %и- VH, VH датчиков 14-19, установленных на объекте 13, и задающих воздействий УК и следующим образом. Элемент 1 вычитания канала крена выделяет рассогласование А у уи - УК. Суммирующий усилитель 2 канала крена формирует сигнал

okp aj- Лу+ %х щки.

Передаточные коэффициенты aj- и выставляются в-усилителе 2. Формируется сигнал управления в канале рысканья

о-р anz Дпг+а у((Уун+OK). (2)

При этом элемент 3 вычитания формирует рассогласование A - nzM- В боковом движении значительного класса ЛА стабилизируется 0, тогда A qz - r ZnКомпонента сигнала ok формируется блоками 5 (формирует сигнал sin уи), 8 (cos ц, 9 (формирует деление cos vw/Vn), 10 (усиление сигнала cos HI/VH с множителем д), 6 (потребное усиление и фильтрация сигнала sin уи, т.е. на его выходе имеем Л/ф(Р) уи), 7 (умножение сигналов с блоков 6 и 10), т.е. с выхода блока 7 имеем сигнал

OK уи созг/и .

На выходе усилителя 4 имеем сигнал Ор anz А пг 4- а ,у ( + 5К ) (4)

Передаточные числа апг и аиу выставляются в усилителе 4. При задании ук формируется сигнал Окр по (1), который подается на привод 11 объекта. Отклонением аэродинамического руля 5э изменяется угловое состояние объекта по крену до ун Ук, т.е. с

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

точностью до статической ошибки. В процессе отработки УК в канале рысканья возникает переходный процесс, обусловленный, в основном, сигналами Ууи и ак. Сигнал определяется с учетом полной проекции подъемной силы на горизонтальную плоскость, т.е. как - -Я- cosv sin у, и

динамики ЛА. Сумма сигналов Ууи и Ok для (4)составляет

«чУ Ц -соэ пу-М Л-бт х

И W(p)oo5 sic05 S-,(j))-W9(pl -o|npnW9(p)-W9(P),

где Wg(P) - передаточная функция, определяющая динамику ЛА по измеренным координатам в отношении к истинным значениям.

Доминирующей частью фильтра является Л/ф(Р) 1, так как We(P) также определяется движением около 1. Уточнение определяется на основе компенсации динамической составляющей и достижения tnv ft. Сигнал Op подается на привод

У

12 объекта; руль направления (рысканья) отклоняется на угол 5Н. реализуя процесс регулирования в канале рысканья.

Предлагаемое построение устройства существенно расширяет возможности координированного управления. Введение компоненты Ok компенсирует циркуляцию сигнала ел/ в сигнале op, устраняя через руль направления, Одновременно при этом разгружается исполнительное устройство канала рысканья. Уточнение компоненты 0k усилением и фильтрацией позволяет скорректировать сигнал 0k в динамике для компенсации динамической составляющей скорости от уи получения InvjS.p. В реУ

зультате реализации изобретения повышается статическая и динамическая точность.

Формула изобретения Устройство координированного регулирования углового бокового движения летательного аппарата, содержащее входы по углу тангажа и скорости полета, последовательно соединенные элемент вычитания канала крена, вычитающий и суммирующий входы которого являются соответственно входом задания и входом обратной связи по углу крена устройства, и суммирующий усилитель канала крена, второй вход которого является входом обратной связи по угловой

скорости крена устройства, выход суммирующего усилителя канала крена соединен с выходом канала крена устройства, последовательно соединенные элемент вычитания канала рысканья, вычитающий и суммирующий входы которого являются соответственно входом задания и входом обратной связи по положению канала рысканья устройства, и суммирующий усилитель канала рысканья, второй вход которого явл яет ся входом обратной связи устройства по угловой скорости по курсу, выход соединен с выходом канала рысканья устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности за счет

введения дополнительного контура, в него введены последовательно .соединенные блок формирования синусной функции, фильтрующий усилитель и умножитель сигналов, последовательно соединенные блок формирования косинусной функции, делитель и усилитель, выход которого соединен с вторым входом умножителя сигналов, входы блоков формирования синусной и коси- 10 нусной функции соединены соответственно, с входом обратной связи по углу крена и входом по углу тангажа устройства, управляющий вход делителя соединен с входом по скорости полета устройства, выход умно- 15 жители сигналов соединен с третьим входом суммирующего усилителя канала рысканья.

Изобретение относится к устройствам, используемым в бортовых системах автоматического управления летательными аппаратами с самолетной схемой с реализацией возможности координированных разворотов с большими углами крена Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности. Устройство координированного регулирования имеет в своем составе каналы управления по крену и рысканью. Входами в устройстве являются входы по углу тангажа, скорости пблета, задания и обратных связей по углу и угловой скорости крена, задания и обратных связей по положению канала рысканья и угловой скорости по курсу, выходами - выходы канала крена и рысканья. В каждом из каналов сйдержат- ся элемент вычитания и суммирующий усилитель Новым в устройстве является введение дополнительного контура. В него входят блок формирования синусной функции, фильтрующий усилитель, умножитель сигналов, блок формирования косинусной функции, делитель и усилитель. Входом контура является сигнал угла крена. Достигается компенсация скоростной составляющей в канале рысканья и инвариантность угла скольжения от угла крена. 1 ил. -W И