Система управления пилотажного стенда консольного типа Советский патент 1992 года по МПК G09B9/08 

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к подвижным пилотажным стендам.

Известен пилотажный стенд с подвижной кабиной, содержащий трехстепенной кардан с приводами угловых перемещений кабины, расположенный на конце консоли, с основанием,закрепленным в одностепен- ном шарнире на земле, и привод вертикаль- ных перемещений, выполненный управляемым по перегрузке, электрически и гидравлически не связанный с приводами угловых перемещений кабины .

Недостатком этого стенда является неудовлетворительное качество воспроизведения угловых ускорений, действующих на летчика Б кабине пилотажного стенда, из-за возникновения при несовпадении центра масс кабины и ее осей вращения дополнительных моментов сил инерции, действующих на кабину в переносном движении, сравнимых по величине с полезными моментами сил, определяющими требуемое в задаче моделирования угловое движение кабины относительно консоли.

Наиболее близким из известных технических решений является пилотажный стенд консольного типа LAMARS, содержащий -трехстепенной кардан с приводами угловых перемещений кабины, расположенный на конце консоли, основание которой закреплено на земле в двухстепенном кардане, и приводы независимых перемещений консоли относительно земли в вертикальной и горизонтальной плоскостях. По каждой степени свободы используется пара гидроцилиндров, управляемых своими электрогидравлическими усилителями (ЗГУ) и гидравлически никак не связанных с приводами перемещения кабины стенда по другим степеням свободы 2.

Недостатком данного стенда является неудовлетворительное качество воспроизведения угловых ускорений, действующих на летчика в кабине пилотажного стенда, из-за возникновения дополнительных моментов сил инерции, действующих на кабину в переносном движении и являющихся по существу внешними возмущающими моментами для приводов .углового движения кабины. Так, при перемещениях консоли в вертикальной плоскости на привод движения кабины по углу тангажа действуют дополнительные инерционные моменты, аналогичные моменты действуют на период движения кабины по углу курса при движении консоли в горизонтальной плоскости. Дополнительные моменты сил могут существенно превысить по величине потребные управляющие моменты, необходимые для

задания требуемого движения кабины стен- дз.

Другим недостатком является возможность реализации на стенде опасных для

летчика величин угловых ускорений, существенно превышающих расчетные, вызванные случайным отказом привода угловых перемещений кабины, рассчитанного одновременно как на воспроизведение расчет0 ного углового ускорения, так и на противодействие максимальному моменту от весовой несбалансированности снаряженной кабины.

Целью изобретения является повыше5 ние качества воспроизведения задаваемого движения кабины стенда и безопасности работы летчика-оператора за счет компенсации инерционных возмущений, действующих в переносном движении, и уменьшения

0 максимальных перегрузок в отказной ситуации.

Указанная цель достигается тем, что система управления пилотажного стенда консольного типа, содержащая гидроцилиндры

5 перемещения консоли, полости которых соединены с выходами первого электрогидравлического усилителя (ЭГУ), датчики обратных связей по положению штока гидроцилиндра и усилию на его штоке или пе0 репаду давлений в его полостях с соответствующими блоками преобразовательной и усилительной аппаратуры (БПУА), выходы которых подсоединены к входам первого усилителя-сумматора, выход кото5 рого соединен с входом первого усилителя- инвертора, выход которого подсоединен к входу первого ЭГУ, гидроцилиндры углового перемещения кабины относительно консоли, полости которых соединены с

0 выходами второго ЭГУ, датчики обратных связей по положению штока гидроцилиндра и усилию на его штоке или перепаду давлений в его полостях с соответствующими БПУА, выходы которых подсоединены к вхо5 дам второго усилителя-сумматора, выход которого соединен с входом второго усилителя-инвертора, выход которого подсоединен к входу второго ЭГУ, снабжена компенсирующим гидроцилиндром, трегь0 им ЭГУ, выходы которого соединены с соответствующими полостями компенсирующего гидроцилиндра, третьим усилите- , лем-иивертором, датчиком усилия на 4 штоке компенсирующего гидроцилиндра с

5 БПУА, выход которого подсоединен к входу третьего усилителя-инвертора, усилителем с настраиваемым коэффициентом усиления, выход которого подсоединен к выходу БПУА датчика усилия на штоке гидроцилиндра перемещения консоли или перепада давления

в его полостях, и третьим усилителем-сумматором, к первому входу которого подключен выход третьего усилителя-инвертора, а к второму - выход усилителя с настраиваемым коэффициен гом усиления, при этом вы- ход третьего усилителя-сумматора подключен к входу третьего ЭГУ.

На чертеже представлена схема системы управления пилотажного стенда.

Система управления пилотажного стен- да консольного типа содержит кардан 1 с гидроцилиндрами 2 угловых перемещений кабины 3, расположенными на конце консоли 4, основание которой закреплено в кардане 5, установленном на основании стенда, гидроцилиндры 6 перемещений консоли относительно основания, гидроцилиндры 6 и 2 управляются от собственных ЭГУ I 7, и ЭГУ II 8, соответственно, основание стенда 9. Гидроцилинд ры 6 снабжены датчиками 10 перемещения штока гидроцилиндра 6 и датчиками 11, определяющими усилие на его штоке Сигналы датчиков подаются на входы соответствующих блоков преобразовательной и усилительной аппа- ратуры БПУА I 12 и БПУА II 13, сигнал с выхода БПУА I подается на первый вход усилителя-сумматора 14, выход которого соединен с входом усилителя-инвертора 15, выход которого соединен с первым входом ЭГУ I, выход БПУА II соединен с вторым входом усилителя-сумматора 14, гидроцилиндры 2 также снабжены датчиками 16 перемещения штока гидроцилиндра 2, датчиками 17, определяющими усилие на его штоке, соответствующими БПУА III 18 и БПУА IY 19, усилителем-сумматором 20, усилителем-инвертором 21, соединения элементов 21 аналогичны соединениям элементов 10-15. В систему введены ком- пенсирукщий гидроцилиндр 22, ЭГУ III 23, выходы которого соединены с полостями гидроцилиндра 22, датчик 24, определяющий усилие на штоке гидроцилиндра 22, блок БПУА Y 25, вход которого соединен с выходом датчика 24, третий усилитель-инвертор 26, вход которого соединен с выходом БПУА Y 25, усилитель 27 с настраиваемым коэффициентом усиления вход которою соединен с выходом БПУА II, третий усилитель-сумматор 28, выход которого соединен с электрическим входом ЭГУ III, первый вход усилителя-сумматора 28 соединен с выходом усилителя-инвертора 26, а второй вход усилителя-сумматора 28 сое- динен с выходом усилителя 27.

В качестве ЭГУ могут использоваться ЭГУ с плоским или цилиндрическим золотником с электрической обратной связью по положению золотникз без зоны нечувствительности расходной характеристики. Гид- роцилиндрч могут иметь один или два штока в зависимости от требований реальной конструкции, в том числе могут использоваться и плунжеры. Если гидроцилиндр перемещения консоли плунжер, то и компенсирующий гидроцилиндр должен быть плунжером. Вместо одного цилиндра можно использовать два цилиндра, включенных по схеме с суммированием усилия. Датчики давления - мембранного типа (например, ДДИ 250), датчики усилия - тензо- метрические.

Система управления пилотажного стенда консольного типа работает следующим образом.

В процессе работы пилотажного стенда электрические сигналы управления, сформированные в ЭВМ с учетом конкретной решаемой динамической задачи, подают на вход ЭГУ I 7 и ЭГУ II 8, под действием этих сигналов консоль 4 и кабина 3 совершают в общем случае неравномерное угловое движение относительно соответствующих осей. При этом усилие на штоке гидроцилиндра 6 или перепад давления в его полостях (или давление в полости плунжера перемещения консоли) определяет перегрузку в кабине стенда в каждый момент времени, а следовательно, и возмущающий момент в контуре управления угловыми перемещениями кабины. Этот перепад давления или усилие измеряется датчиком 24, преобразуется в БПУА 1113, соответствующий сигнал подается на вход с усилителя 27, после чего подается на второй вход третьего усилителя-сумматора 28, где он складывается с сигналом, пропорциональным усилию на штоке гидроцилиндра 22, преобразованным в БПУА Y 25 и инвертированном на усилителе-инверторе 26. Таким образом, гидроцилиндр 22 и Э ГУ 111, охваченные отрицательной обратной связью по нагрузке на штоко гидроцилиндра 22, представляют собой привод, следящий по усилию (по нагрузке), он воспроизводит сигнал, пропорциональный нагрузке на штоке гидроцилиндра 6, и создает тем самым момент относительно оси вращения кабины, который в каждый момент времени равен по величине и противоположен по направлению возмущающему моменту в контуре управления угловыми перемещениями кабины относительно консоли. Точность компенсации определяется в основном настройкой коэффициента усиления усилителя 27. Размеры гидроцилиндра 22 (и максимальное развиваемое им усилие) определяются максимальным усилием, необходимым при компенсации. Компенсирующий гидроцилиндр

может быть установлен не только под консолью, но и над нею. Знак сигнала, отрабатываемого компенсирующим приводом, зависит от его расположения: если гидроцилиндры 2 и компенсирующий гидроцилиндр 22 располагаю гея по одну сторону от консоли, тогда увеличению давления в полости гидроцилиндра 2, расположенной со стороны консоли (передняя полость), соответствует увеличение давления в полости гидроцилиндра 22, расположенной со стороны узла крепления к кабине (передняя полость), а когда гидроцилиндры 2 и 22 располагаются по разные стороны от консоли, тогда увеличению давления в передней полости гидроцилиндра 2 соответствует увеличение давления в задней полости гидроцилиндра 22, Если имеется более одного гидроцилиндра 2, тогда сигнал усилия определяется на одном из гидроцилиндров 2 и подается на вход ЭГУ III. Вместо одного компенсирующего гидроцилиндра могут использоваться несколько гидроцилиндров, установленных по схеме с суммированием усилия и управляемых от одного ЗГУ III.

Формула изобретения Система управления пилотажного стенда консольного типа, содержащая гидроцилиндры перемещения консоли, полости которых соединены с выходами первого электрогидравлического усилителя (ЭГУ), датчики обратных связей по положению штока гидроцилиндра и усилию на его штоке или перепаду давлений в его полостях с соответствующими блоками преобразовательной и усилительной аппаратуры (БПУА), выходы которых подсоединены к входам первого усилителя-сумматора, выход которого соединен с входом первого усилителяинвертора, выход которого подсоединен к входу первого ЭГУ, гидроцилиндры углового перемещения кабины относительно консоли, полости которых соединены с

выходами второго ЭГУ, датчики обратных связей по положению штока гидроцилиндра и усилию на его штоке или перепаду давлений в его полостях с соответствующими БПУА, выходы которых подсоединены к входам второго усилителя-сумматора, выход которого соединен с входом второго усилителя-инвертора, выход которого подсоединен к входу второго ЭГУ, отличающая- с я тем, что, с целью повышения качества

воспроизведения задаваемого движения кабины стенда и безопасности работы летчика-оператора за счет компенсации инерционных возмущений, действующих в переносном движении, м уменьшения максималышх перегрузок в отказной ситуации, она снабжена компенсирующим гидроци- лиидром, третьим ЭГУ, выходы которого соединены с соответствующими полостями компенсирующего гидроцилиндра,

третьим усилителем-инвертором, датчиком усилия на штоке компенсирующего гидроцилиндра с БПУА, выход которого подсоединен к входу третьего усилителя-инвертора, усилителем с настраиваемым коэффициентом усиления, вход которого подсоединен к выходу БПУА датчика усилия на штоке гидроцилиндра перемещения консоли или перепада давления в его полостях, и третьим усилителем-сумматором, к первому входу

которого подключен выход третьего усилителя-инвертора, а к второму - выход усилителя с настраиваемым коэффициентом усиления, при этом выход третьего усилителя-сумматора подключен к входу третьего

ЭГУ.

Изобретение-относится к авиационной технике, а именно к подвижным пилотажным стендам. Цель изобретения-- повышение качества воспроизведения задаваемого f/aiwp движения кабины стенда и безопасности работы летчика-оператора за счет компенсации инерционных возмущений, действующих в переносном движении, и уменьшения максимальных перегрузок в отказной ситуации. На конце консоли 4 устанавливают дополнительно (один или несколько) компенсирующие гидроцилиндры так, что корпус цилиндра прикреплен к концевой части . консоли, а шток - к конструкции механизма подвижности по соответствующей степени свободы, создающих момент относительно оси вращения кабины 3, равный по величине и противоположный по направлению возмущающему инерционному моменту, действующему на кабину, а гидроцилиндры 2 углового перемещения кабины 3 относительно консоли 4 заменены на гидроцилиндры меньшей мощности. 1 ил. Слиб УМ г/ го Л/ (Л