СИСТЕМА УГЛОВОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ

Полезная модель относится к системам управления и стабилизации летательных аппаратов и может быть использована в управляемых ракетах.
Известна система угловой стабилизации, содержащая датчик угла, датчик угловой скорости, соединенные с усилительно - преобразовательным устройством, выход которого соединен с системой исполнительных органов. В данной системе управления моменты пропорциональны управляющим сигналам угла вращения и угловой скорости (Разыграев А.П. Основы управления полетом космических аппаратов и кораблей М.: Машиностроение, 1977. - 472 с. (с. 108)).
Наиболее близкой к предполагаемой полезной модели является система стабилизации ракеты, включающая датчик угловых скоростей и измеритель угла гирогоризонта, сигнал управления с которых через преобразователь и счетно-решающий прибор поступает на рулевой привод и исполнительное устройство. (Дегтярева В.Б., Дубко Ю.В. Системы автоматического управления летательными аппаратами: Учебник. - М.: Машиностроение, 1988. - 176 с. (с. 74)).
В системах угловой стабилизации с ограниченной мощностью рулевых приводов скоростная характеристика имеет нелинейность типа «зона насыщения». В условиях действия высокочастотной помехи система сможет потерять помехоустойчивость
Недостаток прототипа состоит в низкой помехоустойчивости.
Задачей предполагаемой полезной модели является повышение помехоустойчивости системы без существенного снижения быстродействия.
Сущность полезной модели заключается в том, что в систему угловой стабилизации, содержащую по каналу рыскания: датчик угловых скоростей, измеритель угла гирогоризонта, рулевой привод, исполнительные устройства, дополнительно введены четыре сумматора, три блока умножения, три масштабирующих блока, блок константы, блок выделения знака, инвертор, низкочастотный фильтр, при этом выход измерителя угла гирогоризонта и датчика угловых скоростей соединены с первым блоком умножения; выход первого блока умножения соединен с блоком выделения знака, выход которого соединен с входом второго сумматора и входом третьего сумматора; ко входу второго сумматора подсоединен блок константы, выход второго сумматора соединен с третьим масштабирующим блоком, выход которого соединен с входом третьего блока умножения; ко входу третьего сумматора подсоединен блок константы через инвертор, выход третьего сумматора соединен с входом второго блока умножения; измеритель угла гирогоризонта и датчик угловых скоростей через масштабирующие блоки соединены с входом первого сумматора, выход которого соединен с входом второго блока умножения через низкочастотный фильтр и входом третьего блока умножения; выходы второго и третьего блоков умножения соединены с четвертым блоком сумматора, выход которого соединен с входом рулевого привода, выход рулевого привода соединен с исполнительными устройствами.
Функциональная схема системы угловой стабилизации представлена на фигуре, где выход измерителя угла гирогоризонта 1 и датчика угловых скоростей 2 соединены с первым блоком умножения 3; выход которого соединен с блоком выделения знака 4, выход которого соединен с входом второго сумматора 5 и входом третьего сумматора 6; ко входу второго сумматора 5 подсоединен блок константы 7, выход второго сумматора 5 соединен с третьим масштабирующим блоком 8, выход которого соединен с входом третьего блока умножения 9; ко входу третьего сумматора 6 подсоединен блок константы 7 через инвертор 10, выход третьего сумматора 6 соединен с входом второго блока умножения 11; измеритель угла гирогоризонта 1 и датчик угловых скоростей 2 через масштабирующие блоки 12 и 13 соединены с входом первого сумматора 14, выход которого соединен с входом второго блока умножения 11 через низкочастотный фильтр 15 и входом третьего блока умножения 9; выходы второго блока умножения 11 и третьего блока умножения 9 соединены с четвертым блоком сумматора 16, выход которого соединен с входом рулевого привода 17, выход рулевого привода 17 соединен с исполнительными устройствами 18.
Система угловой стабилизации работает таким образом:
С измерителя угла гирогоризонта 1 считывается текущие угловые параметры ракеты ψ и с датчика угловых скоростей 2 считываются текущие угловые параметры движения ракеты . Параметры ψ и  поступают на первый блок умножения 3. На выходе первого блока умножения 3 формируются параметры .
С выхода первого блока умножения 3 параметры поступают на сумматоры 5 и 6 через блок выделения знака 4; ко входу второго сумматора 5 поступает сигнал с блока константы 7, сигнал со второго сумматора 5 поступает к масштабному блоку 8. На выходе масштабирующего блока 8 формируется сигнал равный половине суммы знака произведения угла на угловую скорость и единичного сигнала, при этом, если сигнал равен 1, то в первом и третьем квадранте работает алгоритм стабилизации без фильтра, а если 0, то во втором и четвертом квадранте работает алгоритм стабилизации с фильтром.
Ко входу третьего сумматора 6 поступает сигнал с блока константы 7 через инвертор 10. На выходе третьего сумматора 6 формируется сигнал равный разнице единичного сигнала и знака произведения угла на угловую скорость, при этом, если сигнал равен 1, то во втором и четвертом квадранте работает алгоритм стабилизации с фильтром, а если 0, то в первом и третьем квадранте работает алгоритм стабилизации без фильтра.
ψ
С измерителя угла гирогоризонта 1 считываются текущие угловые параметры ракеты ψ, которые поступают на вход первого масштабирующего блока 12, на входе которого сигнал пропорционален Kψ.
С датчика угловых скоростей 2 считываются текущие угловые параметры движения ракеты , которые поступают на вход второго масштабирующего блока 13, на выходе которого . Информация с выходов масштабирующих блоков 12 и 13 поступает на вход первого сумматора 14. На выходе первого сумматора 14 формируется сигнал управление .
Данный сигнал поступает на вход второго блока умножения 11 через низкочастотный фильтр 15 и на вход третьего блока умножения 9. Сигналы со второго блока умножения 11 и третьего блока умножения 9 поступают на четвертый блок сумматора 16. На выходе четвертого сумматора 16 формируется сигнал вида:
Данный сигнал поступает на рулевые приводы объекта управления 17. С рулевого привода 17 поступает воздействие на исполнительные устройства 18.
Таким образом, положительный эффект предполагаемой полезной модели достигается за счет того, что низкочастотный фильтр включается в канал управления во втором и четвертом квадрантах фазовой плоскости, что повышает помехоустойчивость и исключается из канала управления в первом и третьем квадрантах фазовой плоскости, что уменьшает инерционность системы и при этом несущественно снижает быстродействия, что особо важно для аэродинамически неустойчивого объекта угловой стабилизации.