УСТРОЙСТВО КООРДИНИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТОМ
ADAPTIVE DEVICE OF AIRCRAFT COORDINATED CONTROL

Изобретение относится к устройствам управления для бортовых систем автоматического управления летательными аппаратами с реализацией режимов координированных разворотов.
Известны устройства управления для систем, в которых каналы управления креном и курсом содержат элементы вычитания и суммирующие усилители, формирующие по задающим воздействиям и сигналам датчиков состояния управляющие воздействия на исполнительные приводы летательного аппарата [1].
Недостатком такой реализации является ограниченность возможностей управления и невысокая динамическая точность.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство координированного управления летательным аппаратом, содержащее инвертирующий усилитель, последовательно соединенные датчик угловой скорости по крену и первый суммирующий усилитель, последовательно соединенные задатчик сигнала управления по курсу, первый блок вычитания и второй суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости по курсу, последовательно соединенные первый нелинейный элемент с ограничением, второй блок вычитания, выход которого соединен с первым суммирующим усилителем, а второй вход с выходом датчика угла крена, датчик угла курса, выход которого соединен со вторым входом первого блока вычитания [2].
Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности и невысокая динамическая точность управления.
Решаемой в предложенной системе управления технической задачей является расширение функциональных возможностей и повышение динамической точности управления. Предложенным построением устройства управления достигается функциональная возможность достижения максимальной интенсивности управления и увеличение динамической точности.
Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство координированного управления летательным аппаратом, содержащее инвертирующий усилитель, последовательно соединенные датчик угловой скорости по крену и первый суммирующий усилитель, последовательно соединенные задатчик сигнала управления по курсу, первый блок вычитания и второй суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости по курсу, последовательно соединенные первый нелинейный элемент с ограничением, второй блок вычитания, выход которого соединен с первым суммирующим усилителем, а второй вход с выходом датчика угла крена, датчик угла курса, выход которого соединен со вторым входом первого блока вычитания, дополнительно введен второй нелинейный элемент с ограничением, вход которого соединен с выходом первого суммирующего усилителя, а выход является выходом устройства, при этом выход второго суммирующего усилителя соединен через инвертирующий усилитель со входом первого нелинейного элемента с ограничением.
Действительно, при этом обеспечивается максимальная отработка угла курса посредством маневров по крену, т.е. расширение зоны разворотов с большими углами крена.
На чертеже представлена структурная схема устройства координированного управления.
Устройство координированного управления летательным аппаратом содержит инвертирующий усилитель 1 (ИУ), последовательно соединенные датчик угловой скорости по крену 2 (ДУСКр) и первый суммирующий усилитель 3 (1 СУ), последовательно соединенные задатчик сигнала управления по курсу 4 (ЗСУКур), первый блок вычитания 5 (1БВ) и второй суммирующий усилитель 6 (2СУ), второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости по курсу 7 (ДУСКур), последовательно соединенные первый нелинейный элемент с ограничением 8 (1НЭСО), второй блок вычитания 9 (2БВ), выход которого соединен с первым суммирующим усилителем 3, а второй вход с выходом датчика угла крена 10 (ДУКр), датчик угла курса 11 (ДУКур), выход которого соединен со вторым входом первого блока вычитания 5. Кроме того, устройство содержит второй нелинейный элемент с ограничением 12 (2НЭСО), вход которого соединен с выходом первого суммирующего усилителя 3, а выход является выходом устройства, при этом выход второго суммирующего усилителя 6 соединен через инвертирующий усилитель 1 со входом первого нелинейного элемента с ограничением 8.
Устройство координированного управления работает следующим образом.
Ψ
γ
Основные сигналы управления в каналах курса σи крена σ формируются, соответственно, блоками 4, 5, 6, 7, 11 канала курса и 1, 2, 3, 9 канала крена:
1ψ
2ψ
где К, K - передаточные коэффициенты второго суммирующего усилителя 6;
Δψ - сигнал рассогласования по курсу на выходе первого блока вычитания 5;
ψ - сигнал датчика угла курса 11;
зад
ψ - задающий сигнал по курсу на выходе задатчика сигнала управления по курсу 4;
у
ω - сигнал датчика угловой скорости по курсу 7;
1γ
2γ
К, К - передаточные коэффициенты первого суммирующего усилителя 3;
Δγ - сигнал рассогласования по крену на выходе второго блока вычитания 9;
γ - сигнал датчика угла крена 10;
упр
γ- управляющий сигнал по крену на выходе нелинейного элемента с ограничением 8;
х
ω - сигнал датчика угловой скорости по крену 2.
упр.
ψ
упр.
Ψ
Сигнал γ формируется специальным каналом координированного управления, подключенным входом по сигналу σ - к выходу второго суммирующего усилителя 6, а выходом ко входу второго блока вычитания 9. Канал содержит последовательно соединенные блоки 1 и 8. Формирование сигнала γ по сигналу курса σпозволяет в целом достичь требуемых демпфирующих свойств процессов движения по крену.
зад
зад
ψ
упр
ψ
Устройство координированного управления работает в режиме стабилизации и управления значений ψ через канал крена. А именно. При отработке больших сигналов ψ канал курса формирует σ, а канал крена - в режиме координированного управления с отработкой сигнала γ≠0 и с инвертированием и ограничением сигнала σ.
упр
Инвертирующий усилитель 1 этого канала устройства позволяет реализовать сам принцип координированного управления благодаря инвертизации входного сигнала и выбрать оптимальное значение степени усиления. Первый нелинейный элемент с ограничением 8 обеспечивает требуемое ограничение сигнала γ для канала крена в соответствии с техническими ограничениями на летательный аппарат по углу крена. Второй нелинейный элемент с ограничением 12 обеспечивает выполнение ограничения координированного сигнала управления для подачи на рулевой привод летательного аппарата.
Все блоки устройства управления являются стандартными и могут быть реализованы на элементах автоматики и вычислительной техники.
Таким образом, предложенное устройство управления позволяет расширить функциональные возможности системы и повысить динамическую точность управления.
Источники информации
1. И.А.Михалев и др. Системы автоматического управления самолетом. - М.: Машиностроение, 1987 г., с.174.
2. Патент РФ №2237269 от 03.04.2003 г., G05D 1/08.