Устройство управления боковым движением 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 координированных разворотов с большими углами крена, особенно на режимах захода на посадку.

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.

Недостатками такой реализации являются невысокие точность и эффективность управления, обусловленные, в Частности, побочной загрузкой канала рысканья движением в нем, вызванным введением ЛА в крен, и отсутствием средств обеспечения координатной инвариантности по скольжению (углу скольжения ft и его производным) от заданных сигналов управления по крену.

ел

та

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, имеющее Б своем составе датчик тангажа, датчик скорости полета, последовательно соединенные датчик угла крена, элемент сравнения канала крена, вычитающий вход которого является входом задания по углу крена, и суммирующий усилитель канала крена, второй вход которого соединен с датчиком угловой скорости крена, а выход является выходом канала крена устройства, последовательно соединенные датчик боковой перегрузки, элемент сравнения канала боковой перегрузки, суммирующий вход которого является входом задания по боковой перегрузке, и суммирующий усилитель канала боковой перегрузки, второй вход которого соединен с датчиком угловой скорости курса, а выход является выходом канала боковой перегрузки устройства.

Однако известное устройство также имеет невысокие точность и эффективность управления, так как отсутствуют средства уменьшения угла скольжения при координированном управлении, не достигается закладываемая эффективность по развороту в канале рысканья от заведения ЛА в крен, так как в канале рысканья парируется сигнал угловой скорости щ.

Цель изобретения - повышение точности и эффективности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство управления дополнено каналом, включающим в себя последовательно соединенные блок формирования синусной функции, фильтрующий усилитель и блок перемножения, последовательно соединенные блок формирования косинусной функции, делитель усилитель, выход которого соединен с вторым входом блока перемножения, выход которого подключен к третьему входу суммирующего усилителя канала боковой перегрузки, входы блоков формирования синусной и косинусной функций соединены соответственно с входом задания по углу крена и выходом датчика угла тангажа, управляющий вход делителя подключен к выходу датчика скорости полета.

Коэффициент усиления усилителя равен ускорению свободного падения.

Такое построение устройства позволяет сформировать дополнительную компоненту сигнала управления каналом рысканья ok, учитывающую компенсацию доминирующего сигнала угловой скорости по курсу щ и для уменьшения угла скольжения /3 и его скорости/ от сигнала задающего воздействия по крену УК, т.е. сформирован дополнительный канал для получения компоненты

Ok COS V Sin УК Л/ф(Р),

где g - ускорение свободного падения; V - скорость полета;

v угол тангажа;

sin УК - сигнал, определяющий полную проекцию подъемной силы на горизонтальную плоскость;

Л/ф(Р)- передаточная функция, определяющая степень усиления и фильтрации сигнала ук.

На чертеже представлена блок-схема устройства управления боковым движением летательного аппарата с объектом и исполнительными приводами,

На схеме обозначены элемент 1 сравнения канала крена, суммирующий усилитель 2 канала крена, элемент 3 сравнения канала боковой перегрузки, суммирующий усилитель 4 канала боковой перегрузки, блок 5 формирования синусной функции, фильтрующий усилитель 6, блок 7 перемножения, блок 8 формирования косинусной функции, делитель 9, усилитель 10, исполнительный

привод 11 канала крена, исполнительный привод 12 канала рысканья, собственно объект как динамическое звено 13, датчик 14 угла крена, датчик 15 угловой скорости по крену, датчик 16 боковой перегрузки, датчик

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

При этом измеренный сигнал угловой скорости по крену; ук сигнал задающего командного воздействия по крену; уи - измеренный сигнал угла крена; 7Кр - сигнал управляющего воздействия канала крена; дз - отклонение исполнительного привода по крену; qZK - сигнал задающего воздействия по боковой перегрузке; - измеренный сигнал боковой перегрузки; Иуи- измеренный сигнал угловой скорости по курсу; VM - измеренный сигнал угла тангажа; /и - измеренный сигнал скорости полета;

op сигнал управляющего воздействия канала рысканья;сгк- корректирующая компонента сигнала управляющего воздействия; 5н - отклонение руля направления исполнительного привода по рысканью.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы управления в канале крена Окр и рысканья 0р формируются на основе

измеренных сигналов уи, , пги. с%|- VH, VM датчиков 14-19, установленных на объекте 13, и задающих воздействий ук и следующим образом. Элемент 1 сравнения канала крена выделяет рассогласование

Ay Уи - УК. Суммирующий усилитель 2 канала крена формирует сигнал

7кр а А у + aw х .

(D

Передаточные коэффициенты а,,, и выставляются в усилителе 2.

Формируется сигнал управления в канале рысканья

Ор anz А + a w у (%и + ok ). (2)

Элемент 3 сравнения формирует рассогласование А nZK - п2и, при этом в боковом движении значительного класса ЛА . стабилизируется 0, тогда

А -

Корректирующая компонента сигнала Ok формируется блоками 5 (формирует сигнал sin УК), 8 (cos Vn), 9 (формирует деление cos VM/VH), 10 (усиление сигнала cos VM/VM с множителем д), 6 (потребное усиление и фильтрация сигнала sin ук, т.е. на его выходе имеем Л/ф(Р) sin ук), 7 (умножение сигналов с блоков б и 10), т.е с выхода блока 7 имеем сигнал

Ok Л/ф - Sin УК -Я- COS VH.

Vu

На выходе усилителя 4 имеем сигнал Op anz +awy (0% +сгк). (4)

Передаточные числа anz и aw y выставляются в усилителе 4. При задании сигнала у« формируется сигнал (7Kp по (1), который подается на привод 11 объекта Отклонением аэродинамического руля дэ изменяется угловое состояние объекта по крену до уи «у, т.е. с точностью до статической ошибки. В процессе отработки ук в канале рысканья возникает переходной процесс, обусловленный, в основном, сигналами й уииук. Сигнал Шуи определяется с учетом полной проекции подъемной силы на горизонтальную плоскость, т.е. как - -Я- cos v sin у, и

динамики ЛА. Сумма сигналов (Ууи и 0k в (4) составляет

( Wg(p)

.W9(p))ft cosO 51my w(P)- пр рнмед,

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

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

Доминирующей частью фильтра является Wcj(P) 1, так как Wg(P) также определяется движением около 1. Уточнение определяется на основе компенсации динамической составляющей и достижения 1пуД

УК

Сигнал Ор подается на привод 12 объекта; руль направления (рысканья) отклоняется на угол би. реализуя процесс регулирования в канале боковой перегрузки.

Предлагаемое построение устройства существенно увеличивает эффективность координированного управления. Введение компоненты Ok компенсирует сигнал в сигнале Ор при координированном управлении сведением его к нулю через руль 5ц Уточнение компоненты ак усилением и фильтрацией позволяет скорректировать сигнал ok в динамике для компенсации динамической составляющей скорости щ от

УК.

Формула изобретения Устройство управления боковым движением летательного аппарата, содержащее датчик угла тангажа, датчик скорости полета, последовательно соединенные датчик угла крена, элемент сравнения канала крена, вычитающий вход которого является входом задания по углу крена устройства, и суммирующий усилитель канала крена, второй вход которого соединен с датчиком угловой скорости крена, а выход является выходом канала крена устройства, последовательно соединенные датчик боковой перегрузки, элемент сравнения канала боковой перегрузки, суммирующий вход которого является входом задания по боковой перегрузке устройства, и суммирующий усилитель канала боковой перегрузки, второй вход которого соединен с датчиком угловой скорости курса, а выход является выходом канала боковой перегрузки устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и эффективности, в него введены последовательно соединенные блок формирования синусной функции, фильтрующийусилитель и блок перемножения, последовательно соединенные блок формирования косинусной функции, делитель и усилитель, выход которого соединен с вторым входом блока перемножения, выход которого подключен к третьему входу суммирующего усилителя канала боковой перегрузки, входы блоков

формирования синусной и косинусной фун- датчика угла тангажа, управляющий вход кций соединены соответственно с входом делителя подключен к выходу датчика ско- задания по углу крена устройства и выходом рости полета.

Изобретение относится к устройствам, используемым в бортовых системах автоматического управления летательными аппаратами с самолетной схемой с реализацией координированных разворотов с большими углами крена, особенно на режимах захода на посадку. Целью изобретения является повышение точности и эффективности. Устройство управления боковым движением имеет следующий состав: датчики углов тангажа и крена, угловых скоростей по крену и курсу, скорости полета, боковой перегрузки и каналы управления по крену и боковой перегрузке В каждом из каналов содержатся элемент сравнения и суммирующий усилитель. Входами устройства являются входы задания по углу крена и боковой перегрузке, выходами - выходы каналов крена и боковой перегрузки Новым в устройстве является введение дополнительного канала. В него входят блок формирования синусной функции, фильтрующий усилитель, блок перемножения, блок формирования косинусной функции, делитель и усилитель. Входом канала является сигнал задания угла крена Улучшаются характеристики управления за счет отстройки процессов в канале боковой перегрузки от задающих воздействий по крену 1 ил. (Л

Ј

%

I «ч

Пгц

Jyf

и,

Уа