СИСТЕМА БОКОВОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ

Полезная модель относится к системам управления и стабилизации летательных аппаратов и может быть использована в управляемых ракетах.
При управлении движением центра масс летательного аппарата управляющие сигналы системы наведения должны преобразоваться в боковую и нормальную управляющие силы. На активном участке полета управляющие силы в нормальном и боковом направлениях наиболее удобно и целесообразно создавать, изменяя угловое положение летательного аппарата относительно его вектора скорости, т.е. создавая углы атаки и скольжения. Для управления этими углами используют два канала автомата угловой стабилизации летательного аппарата - тангажа и рыскания. Таким образом, известна система стабилизации ракеты, включающая два канала: тангажа и рыскания автомата угловой стабилизации, причем канал стабилизации угла тангажа входит в состав канала управления нормальным движением, а канал стабилизации угла рыскания - в канал управления боковым движением центра масс летательного аппарата (Разыграев А.П. Основы управления полетом космических аппаратов - М.: Машиностроение, 1990 - 266-267 с.).
Известна система боковой стабилизации ракеты, содержащая по каналам тангажа, рыскания, вращения: датчик угла, датчик угловой скорости, соединенные с сумматорами через масштабирующие, дифференцирующие и интегрирующие блоки, выходы сумматоров соединены с входами рулевых приводов через сумматор, выходы рулевых приводов соединены со входами органов управления (Дегтярева В.Б., Дубко Ю.В. Системы автоматического управления летательными аппаратами - М.: Машиностроение, 1988 - 141 с.), которая является прототипом предлагаемой полезной модели.
В известных системах боковой стабилизации, как недостаток, можно выделить низкую устойчивость углового движения летательного аппарата при возникновении и действии на него внешнего воздействия на активном атмосферном участке траектории полета, обусловленную влиянием динамики центра масс на устойчивость углового движения.
Задачей полезной модели является повышение устойчивости системы стабилизации ракеты, при сохранении точности стабилизации центра масс, в процессе полета на активном атмосферном участке траектории при действии внешних возмущений.
Сущность заключается в том, что в известную систему боковой стабилизации, содержащую по каналам тангажа, рыскания, акселерометр, соединенный со входом первого интегратора, первый выход которого соединен со вторым интегратором, выход которого соединен с первым масштабирующим блоком, выход которого соединен с первым входом первого сумматора; второй выход первого интегратора соединен со входом второго масштабирующего блока, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен со входом рулевых приводов; выход датчика угла соединен с дифференциатором и третьим масштабирующим блоком, выход которого соединен с первым входом второго сумматора; выход дифференциатора соединен с входом четвертого масштабирующего блока, выход которого соединен со вторым входом третьего сумматора, выход которого соединен со входом рулевых приводов, выход рулевых приводов соединен со входом объекта управления, дополнительно введены масштабирующий блок, блок постоянного воздействия, один сумматор, два блока умножения, блок деления, при этом акселерометр соединен со входом первого интегратора, первый выход которого соединен со вторым интегратором, выход которого соединен с первым масштабирующим блоком, выход которого соединен со входом блока деления; второй выход первого интегратора соединен со вторым масштабирующем блоком, выход которого соединен с первым входом первого сумматора; датчик угла соединен с дифференциатором и с четвертым масштабирующим блоком; выход дифференциатора соединен со входом третьего масштабирующего блока, который соединен с первым входом второго сумматора; выход третьего масштабирующего блока соединен со вторым входом второго сумматора, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора; выход первого блока умножения соединен с третьим блоком сумматора, выход которого соединен со входом пятого масштабирующего блока; первый блок постоянного воздействия соединен со вторым входом четвертого сумматора, выход которого соединен со вторым входом блока деления; выход второго блока умножения соединен с первым входом третьего сумматора.
Функциональная схема системы боковой стабилизации представлена на фигуре, где выход акселерометра 1 соединен со входом первого интегратора 2, первый выход которого соединен со вторым интегратором 3, выход которого соединен с первым масштабирующим блоком 4, выход которого соединен с первым входом блока деления 5; второй выход первого интегратора 2 соединен со вторым масштабирующем блоком 6, выход которого соединен с первым входом первого сумматора 7; датчик угла 8 соединен с дифференциатором 9 и с третьим масштабирующим блоком 10; выход дифференциатора 8 соединен со входом четвертого масштабирующего блока 11, который соединен с первым входом второго сумматора 12; выход третьего масштабирующего блока 10 соединен со вторым входом второго сумматора 12, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора 7; выход первого блока умножения 13 соединен с третьим сумматором 14, выход которого соединен со входом пятого масштабирующего блока 15, который соединен с первым входом четвертого сумматора 16; блок постоянного воздействия 17 соединен со вторым входом четвертого сумматора 16, выход которого соединен со вторым входом блока деления 5, выход которого соединен с третьим входом первого сумматора 7; выход второго блока умножения 18 соединен со вторым входом третьего сумматора 14; выход первого сумматора 7 соединен со входом рулевых приводов 19, выход которых соединен со входом органов управления 20.
Система боковой стабилизации работает таким образом.
В нормальном режиме с датчика угла 8 сигнал поступает через дифференциатор 9, третий и четвертый масштабирующие блоки 10 и 11 на второй сумматор 12, откуда далее сигнал поступает в первый сумматор 7, где он суммируется с сигналом, полученным с акселерометра 1, и сигналом, проходящим с блока постоянного воздействия 14.
С первого интегратора 2 сигнал поступает на первый блок умножения 13, со второго интегратора 3 сигнал поступает на третий сумматор 14. Далее сигнал с третьего сумматора 14 поступает на пятый масштабирующий блок 15, откуда переходит на блок четвертого сумматора 16, где сигналы масштабирующего блока 15 и внешнего сигнала воздействия с блока постоянного внешнего воздействия 17 суммируются. По прохождению сигнала на блок деления 5 происходит умножение сигнала с первого масштабирующего блок 4 и блока постоянного воздействия 17.
С акселерометра 1 сигнал поступает через первый интегратор 2, далее переходит на второй интегратор 3 и на второй масштабирующий блок 6. Сигнал, выходящий из второго интегратора 3, попадает на масштабирующий блок 4, откуда поступает на блок деления 5 и попадает на первый сумматор 7, где суммируются сигналы с первого масштабирующего блока 6, блока деления 5 и второго сумматора 12. Полученный сигнал из первого сумматора далее поступает на рулевой привод 19, затем с рулевого привода 19 переходит в виде управляющего сигнала на органы управления 20.
Стабилизация углового движения достигается сведением к нулю разницы между программных значений углов и значений углов, снятых с датчиков углов. После стабилизации углового движения при малой величине масштабируемого коэффициента сигнала с пятого масштабирующего блока 15 осуществляется стабилизация центра масс с заданными коэффициентами с третьего и четвертого масштабирующих блоков 10 и 11, чем обеспечивается заданная точность стабилизации центра масс ракеты, следуя чему можно сделать вывод о том, что при понижении коэффициента сигнала с пятого масштабирующего блока 15 и повышения коэффициентов с третьего и четвертого масштабирующих блоков 10 и 11 устойчивость ракеты будет сохраняться без потери точности.
Таким образом, при больших отклонениях центра масс ракеты от программной траектории коэффициент передачи по координате алгоритма стабилизации центра масс уменьшается пропорционально величине отклонения, чем снижается негативное влияние алгоритма стабилизации центра масс на алгоритм управления в боковой плоскости, что повышает устойчивость системы угловой стабилизации.
При малых отклонениях центра масс ракеты коэффициент передачи по координате алгоритма стабилизации центра масс ракеты увеличивается, что позволяет сохранить требуемую точность стабилизации центра масс ракеты.