УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ РУЛЕВЫМИ АГРЕГАТАМИ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Устройство управления рулевыми агрегатами беспилотного летательного аппарата
Полезная модель относится к области управления и может быть использована в системах управления рулевыми агрегатами беспилотного летательного аппарата.
Известны устройства управления рулевыми агрегатами беспилотного летательного аппарата, содержащие устройства формирования управляющих воздействий и различные усилители, формирующие сигналы для управления двигателями рулевых агрегатов.
Недостатком устройств управления рулевыми агрегатами беспилотного летательного аппарата является невозможность осуществления контроля правильного функционирования рулевых агрегатов беспилотного летательного аппарата (целостности обмоток рулевого агрегата и связей с потеьщиометром обратной связи) в условиях ограничения числа линий связи, что снижает достоверность контроля готовности летательного аппарата к полету.
В результате проведенных патентно-информационных исследований аналогов предлагаемого устройства не найдено.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства управления рулевыми агрегатами беспилотиого летательного аппарата, обеспечивающего возможность эффективного управления рулевыми агрегатами по цифровым каналам связи и осуществления контроля правильного функционирования рулевых агрегатов беспилотного летательного аппарата (целостности обмоток рулевого агрегата и связей с потенциометром обратной связи).
G05 в 13/00
Сущность полезной модели заключается в том, что устройство управления рулевыми агрегатами беспилотного летательного аппарата, содержит адаптер мультиплексного канала информационного обмена (МКИО), последовательная цифровая шина которого является цифровым входом-выходом устройства, четыре преобразователя код-напряжение ПКН al, ПКН а2, ПКН аЗ, ПКН а4 и восемь преобразователей напряжение-код, выходы которых и входы преобразователей код-напряжение со р1нены посредством параллельной цифровой шины с параллельной цифровой шиной адаптера МКИО, а также блок усилителей рулевого тракта, содержащий блок коммутации и масштабирования и четыре усилителя рулевого тракта УРТ1, УРТ2, УРТЗ, УРТ4, каждый из которых содержит первый сумматор S1, выход которого соединен с входом фильтра низкой частоты (ФНЧ), выход которого соединен с первым входом второго сумматора 12, третий вход которого соединен со средней точкой потенциометра юстировки RIOCT, который подключен к положительной шине источника питания «+Е и шине нулевого потенциала (общей точке «О.Т.), выход второго сумматора 22 соединен с входом преобразователя напряжение-ток с симметричным выходом, который является выходом для подключения обмотки двигателя соответствующего рулевого агрегата, первый масштабирующий усилитель, вход которого соединен с одним из выводов симметричного выхода преобразователя напряжение-ток, второй масштабирующий усилитель, вход которого, соединенный с вторым входом второго сумматора является входом для подключения к среднему выводу потенциометра обратной связи соответствующего рулевого агрегата, при этом выход сигнала коммутации адаптера МКИО соединен с управляющим входом блока коммутации и масштабирования, входы сох, , o)z блока коммутации и масштабирования являются входами устройства для подключения выходов соответствующих датчиков угловых скоростей, где ох, coy, oz сигналы, пропорциональные значениям проекций угловой скорости центра масс летательного аппарата на оси координат х, у, z, а выходы юх, toy блока коммутации и масщтабирования соединены соответственно с первым и вторым входами первого сумматора S1 первого усилителя рулевого тракта УРТ1, выход roz блока коммутации и масштабирования соединен с третьими входами первого сумматора S1 второго и четвер /}{2 /2)б 6(f
-2того усилителей рулевого тракта УРТ2 и УРТ4, выходы -юх и юу блока коммутации VL масштабирования соединены соответственно с первым и вторым входами нервого сумматора 21 третьего усилителя рулевого тракта УРТЗ, выходы al, о2, оЗ, а4 преобразователей код-напряжение с первого по четвертый соединены с четвертЕлмн входами нервого сумматора усилителей рулевого тракта с первой по четвертый, соответственно, вход каждого из нреобразователей напряжение-код с первого но четвертый соединен с выходом первого масштабирующего усилителя усилителей рулевого тракта с первого по четвертый, соответственно, вход каждого из нреобразователей напряжение-код с пятого по восьмой соединен с выходом второго масштабирующего усилителя усилителей рулевого тракта с нервого по четвертый, соответственно.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором обозначены: 1 - адаптер мультиплексного канала информационного обмена МКИО, 2,..., 5 - преобразователя код-напряжение (ПКН al, ПКН а2, ПКН аЗ, ПКН а4), 6,..., 9 - преобразователи нанряжение-код (ПНК УРТ1, ПНК УРТ2, ПНК УРТЗ, ПНК УРТ4),
10,..., 13 - нреобразователи нанряжение-код (ПНК 51, ПНК 52, ПНК 53, ПНК 54),
14- блок усилителей рулевого тракта,
15- блок коммутации и масштабирования, представляющий собой набор из трех маспггабирующих усилителей сигналов юх, шу, coz, инвертирующий усилитель сигнала (ОХ и коммутатор выходных сигналов -юх, юх, юу, юг, подключающий к выходу блока сигналы -юх, юх, юу, юг по сигналу коммутации, поступающему из адаптера 1 МКИО,
16,..., 19 - усилители рулевого тракта (УРТ1, УРТ2, УРТЗ, УРТ4),
20- первый сумматор (21),
21- фильтр низкой частоты (ФНЧ),
22- второй сумматор (22),
23- потенциометр юстировки (Кюст),
24- преобразователь напряжение-ток,
25- нервый масштабирующий усилитель,
26- второй масштабирующий усилитель, 27,..., 30 - рулевые агрегаты.
31- потенциометр обратной связи R, подключенный к положительной шине источника питания «-Е и шине нулевого потенциала (общей точке «О.Т.)
32- бортовая вычислительная машина (БЦВМ),
33- автоматизированная система управления (АСУ),
(ОХ, юу, юг - сигналы, пропорциональные значениям проекций угловой скорости центра масс летательного аппарата на оси координат х, у, z, пос1упаюп ;ие отдатчика угловых скоростей (ДУС),
al, о2, аЗ, а4 - сигналы, пропорциональные задаваемым углам поворота рулей рулевым агрегатам (РА1, РА2, РАЗ, РА4),
51,52,63,64 - сигналы, пропорциональные значениям угла положения руля, поступающие с потенциометров R обратной связи (датчика положения руля) на вход второго сумматора Е2 соответствующего УРТ.
Устройство управления рулевыми агрегатами беспилотного летательного аппарата представляет собой цифро-аналоговую систему управления и работает следующим образом.
Сигналы управления рулями ш вычисляются БЦВМ 32 в соответствии с алгоритмом управления и по цепи «БЦВМ 32 - последовательная цифровая щина - адаптер 1 МКИО - параллельная цифровая шина - ТЖН (oi) - вход 4 первого сумматора 20 поступают на первый сумматор 20, где суммируются с сигналами аналоговых обратных связей (Di, поступающими по цепи «ДУС - блок 15 коммутации и маспггабирования соответствующий вход первого сумматора 20, сигнал с выхода первого сумматора 20 поступает на вход ФНЧ 21, отфильтровьшающего высокочастотную составляющую сигнала, которая возникает за счет дискретности сигнала oi и других шумов, с выхода ФНЧ 21 сигнал поступает на первый вход второго сумматора 22, на котором суммируется с сигналом 51, поступаюпщм по цепи «потенциометр 31 обратной связи - вход 2 второго сумматора, с выхода второго сумматора сигнал поступает на вход преобразователя напряжение-ток. При этом в нагрузке (обмотка двигателя рулевого агрегата) возникает ток пропорциональный входному напряжению, вызывающий поворот ру.11Я, при этом изменяется значение сигнала 5i на входе 2 второго сумматора и поворот руля
f
происходит до тех пор пока сумма всех входпых сигналов на входах второго сумматора 22, а следовательно, и сигнал на выходе сумматора 22 не станет равными нулю.
При включении питания рули рулевых агрегатов 27-30 «застопорены, в состоянии 0°, что соответствует сигналу 61 -Е/2 с ногреншостью измерения датчика положения руля, значение сигналов oi  О В (устанавливается БЕрЗС 32 или АСУ 33) с погрешностью ПКН 2 (3, ..5), значение сигналов од  О В с погрешностью преобразования (при включении питания указанные сигналы отключены схемой коммутации и масштабирования). Таким образом, значение сигнала равно О В на входе 1, значение сигнала на входе 2 равно -Е/2, значение сигнала  +Е/2 на входе 3 (напряжение снимаемое с движка потенциометра Кюст) второго сумматора 22, при этом значение сигнала равно О В на выходе второго сумматора 22 и ток, протекающий через обмотку двигателя рулевого агрегата равен току покоя. Перед началом движения аппарата АСУ осуществляет контроль целостности обмоток рулевого агрегата и связей с потенциометром обратной связи в условиях ограничения числа линий связи, длине линий связи до 300 м и скорости передачи пе менее Шит за 1мксек, для чего по последовате. цифровой шине задаются значения сигналов Oj по цепи «АСУ - последовательная цифровая шина - МКИО - параллельная цифровая шина - ПКН (oj) - вход 4 Е1 и производится чтение значений сигналов 6i и УРТ1 по цепям «51 (потенциометр 31 обратной связи) - масштабирующий усилитель 61 - ПНК(61) - параллельная цифровая шина - МЬСИО - последовательная цифровая шина - АСУ и «УРТ1-1 - масштабирующий усилитель УРТ1-1 - ПИК УРТ1 - параллельная цифровгш шина - МЮИО - последовательная цифровая шина - АСУ, при этом, если значения сигналов на входах 22 в сумме равны О, то при отсутствии нарушений целостности обмотки РА и связей с потенциометром обратной связи сигнал УРТ1  току покоя и сигнал 61 Е/2 (без учета инструментальных погрешностей), при обрыве обмотки рулевого агрегата сигнал yPTi  0,9Е, (преобразователь «напряжение - тою, стремясь сохранить неизменным значение тока, поднимает напряжение до максимально возможного), при обрыве питающего напряжения «-Е, «О.Т. или провода движка потенциометра обратной связи значения сигнала 61 будут соответственно 61  0,61  - Е, 61  О (шум).
//3(f:i
Управление рулевыми агрегатами по сигналам Oi, сох, юу, юг начинается после отключения АСУ с передачей управления БЦВМ, которая через схему коммутации и масштабирования сигналом коммутации подключает сигналы сох, coy, coz с выходов ДУС к соответствующим входам сумматора 21 соответствующих усилителей рулевого тракта и выдает значения сигналов Oj на соответствующие входы сумматора Е1 соответствз ощих усилителей рулевого тракта, при этом сигналы Oj, поступающие от БЦВМ задают траекторию движения аппарата, а сигналы сох, coy, «z поддерживают стабилизацию аппарата относительно осей координат х, у, z, проходяш к через центр масс аппарата.
Таким образом, предлагаемая полезная модель обеспечивает возможность эффективного управления рулевыми агрегатами по цифровым каналам связи и осуществления контроля правильного функционирования рулевых агрегатов беспилотного летательного аппарата (целостности обмоток рулевого агрегата и связей с потенциометром обратной связи).
Представленные чертежи и описание устройства нозволяют, используя существующую элементную базу, изготовить его промышленным снособом и использовать для управления рулевыми агрегатами беспилотного летательного аппарата, что характеризует предлагаемую полезную модель как промьшшенно применимую.
, -6Формула