Синергетические принципы построения автопилотов

Секция синергетических технологий управления и моделирования

УДК 681.51

С.М. Занорин

СИНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ АВТОПИЛОТОВ*

Современные автопилоты (АП) представляют собой комплекс совместно работающих устройств, обеспечивающих стабилизацию летательных аппаратов (ЛА) на траекториях движения, стабилизацию высоты полета, управление маневрами ЛА и приведение его в горизонтальный полет. В основу схемы автопилотов при работе в режиме стабилизации положен принцип регулирования по углу и угловой скорости (автопилоты типа АП-6Е, АП-28, АП-31, АП-40 и др.), а у некоторых автопилотов также и по угловому ускорению (автопилоты типа АП-15). Система «Самолет-автопилот» представляет единую замкнутую систему автоматического управления (САУ), состоящую обычно из трех подсистем с внутренними перекрестными связями. В системах управления ЛА сервоприводы оказывают наиболее существенное влияние на динамику системы в целом. Они являются исполнительными устройствами, перемещающими органы управления ЛА в соответствии с командами автопилота, и представляют собой сложные замкнутые САУ, относящимися к классу силовых следящих приводов. С увеличением скоростей полета ЛА повышаются требования к быстродействию как системы управления в целом, так и входящих в нее исполнительных устройств - рулевых приводов (РП). Для повышения быстродействия РП необходимо увеличение скорости перестановки рулей, что, в свою очередь, приводит к увеличению прилагаемых усилий и, как следствие, к повышению мощности РП. В таких системах РП не может рассматриваться как безынерционный элемент системы управления даже на первоначальных этапах ее проектирования и расчета. В связи с этим возникает необходимость рассматривать полную нелинейную динамическую модель движения, позволяющую наиболее полно учесть характеристики РП при проектировании систем управления. В докладе предлагается новый подход к проектированию систем управления современными автопилотами летательных аппаратов, базирующийся на принципах и методах синергетической теории управления.

Синергетические принципы построения автопилотов подразумевают, прежде всего, рассмотрение наиболее полных нелинейных моделей движения ЛА, синтез нелинейных законов управления по этим моделям с учетом многосвязности и многомерности объекта управления, а также обеспечение асимптотической устойчивости синтезированных систем и эффективности их функционирования во всей допустимой области изменения фазовых координат.

*Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 06-08-00885