Устройство координированного регулирования углового бокового движения летательного аппарата

(я)5 6 05 В 13/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗОБРЕТЕН О ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ., 2(21) 4811427/24,бретения является расширение функцио- (22) 09.04,90 .;.: .; нальных возможйостей и повышение точно- (46) 30.07.92. Бюл, %28 ,, . сти. Устройство координированного (71) Яосковское опытно-койструкторскоерегулированияймеетвсвоемсоставеканзбюро "Марс".. лы управления по крену йфуканью, Вхо- (72 Р.И,Бонк, Ю,В.Кузнецов, А.Л,Липкин . дами в устройстве являются входы по углу и А.М,Пучков.: - :.тангажа; скорости йолета, зэдайия и об- (56) Михалев И.А. и др, Системы автоматиче- ратных связей по углу и угловой скорости ского управления самолетом. М.: Машино- крена, заданияи обратных сйязей по поло- строение, 1987, с,174, : : .: . жению канала рысканья и угловой скорости. Боднер В.А, Системы управления лета- по курсу, выходами - выходы канала крена тельными аппаратами, М.: Машинострое- и рысканья. В каждом из каналов съдержатние, 1973, с, 118-122, ся элемент вычитания и суммирующий уси- (54) УСТРОЙСТВО КООРДИНИРОВАННО- литель. Новым в устройстве является ГО РЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛОВОГО БОКО- введение дополнительного контура, В него ВОГО ДВИЖЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО входят блок формирования синусной функ- АППАРАТА ..ции, фильтрующий усилитель, умножитель (57) Изобретение относится кустройствам, сигналов, блок формирования косинусной используемым в бортовых системах автома- функции, делитель и усилитель. Входом кантического управления летательными аппа- тура является сигнал угла крена. Достигаетратами с самолетной схемой с реализацией ся компенсация скоростной составляющей возможности координированных раэворо- в канале рысканья и инвариантность угла тов с большими углами крена, Целью изо- скольжения от угла крена; 1 ил.:.Изобретение относится к приборостроительной промышленности и может быть использовано при разработке бортовых систем управления летательными аппаратами (ЛА) с самолетной схемой с реализацией возможности координированных разворотов с большими углами крена,Известны системы автоматического управления, в которых каналы управления рысканьем и креном содержат элементы вычитания и суммирующие усилители, формирующие по задающим воздействиям и сигналам датчиков состояния управляющие воздействия на исполнительные приводы ЛА. Формирование каналов бокового движения рысканья и хрена представленов отдельности в декомпоэиционном плане и с перекрестной связью между ними для реализации координированного управления; перекрестная связь выполнена в виде цепей от сигнала руля направления в качестве формирования задающего воздействия на канал кренааНедостатком такой реализации являет ся побочная загрузка канала рысканья движением в нем, вызванным введением ЛА в крен. Кроме того, в таких системах отсутствуют средства обеспечения координатной инвариантности по скольжению (углу скольжения Р и его производным) при координированном развороте.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство координированного регулирования, имеющее в своем составе входы по углу тангажа и скорости полета, последовательно соединенные элемент вычитания канала крена, вычитающий и суммирующий входы которого являются соответственно входом задания и входом обратной связи по углу крена устройства, и суммирующий усилитель канала крена, второй вход которого является входом обратной связи по угловой скорости крена устройства, выход суммирующего усилителя канала крена соединен с выходом канала крена устройства, последовательно соединенные элемент вычитания канала рысканья, вычитающий и суммирующий входы которого являются соответственно входом задания и входом обратной связи по положению канала рысканья устройства, и суммирующий усилитель канала рысканья, второй вход которого является входом обратной связи устройства по угловой скорости по курсу, а выход соединен с выходом канала рысканья устройства.Недостатками известно устройства яв-, ляются ограниченные функциональные возможности и невысокая точность управлений, так как каналом рысканья парируется сигнал угловой скорости а, обусловленный необходимым креном при координированном движении, отсутствуют средства обеспечения инвариантности угла скольжения при координированном управлении,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности,При этом достигается компенсация отработки скоростного сигнала рысканья в режиме координированного управления, а также координатная инвариантноеть движения канала рысканья по углу скольжения к сигналам по крену в координированном управлении, в результате чего обеспечивается комплексное повышение статической и динамической точности процессов коротко- периодического и траекторного движений ЛА.Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены последовательно соединенные блок формирования синусной функции, фильтрующий усилитель и умно- житель сигналов, последовательно соединенные блок формирования косинусной функции, делитель и усилитель, выход которого соединен с вторым входом умножителя сигналов, входы блоков формирования синусной и косинусной функций соединены соответственно с входом обратной связи по углу крена и входом по углу тангажа, управляющий вход делителя соединен с входом по скорости полета, выход умножителя сигналов соединен с третьим входом суммирующего усилителя канала рысканья. При атом коэФфициент усиления усилителя равен ускорению свободного падения,Такое построение устройства позволяет сформировать дополнительную компоненту сигнала управления каналом рысканья О для компенсации доминирующего сигнала угловой скорости по курсу а и уменьшения угла скольжения Р и его скорости В от угла крена 7, т.е. сформирован дополнительный канал с выходом О-+соврэмап уфф(Р),20где д - ускорение свободного падения;Ч - скорость полета;и - угол тангажа;ви у - сигнал, определяющий полную 25 проекцию подъемной силы на горизонтальную плоскость;уф(Р) - передаточная функция, опреде. ляющая усиление и фильтрацию сигнала у,-На чертеже представлена блок-схема 30 устройства координированного регулирования углового бокового движения летательного аппарата с исполнительными устройствами и датчиками информации (обведены пунктиром).Устройство имеет в своем составе элемент 1 вычитания канала крена, суммирующий усилитель 2 канала крена, элемент 3 вычитания канала рысканья, суммирующий усилитель 4 канала рысканья, блок 5 форми рования синуеной функции, фильтрующийусилитель 6, умножитель 7 сигналов, блок 8 формирования косинусной функции, делитель 9 и усилитель 10, Состав управляемого объекта следующий: исполнительное уст ройство 11 канала крена, исполнительноеустройство 12 канала рысканья, собственно объект как динамическое звено 13,.датчик 14 угла крена, датчик 15 угловой скорости по крену, датчик 16 боковой перегрузки, датчик 50 17 угловой скорости по курсу,датчик 18 углатангвжа, датчик 19 скорости полета.На блок-схеме обозначено: а - измеренный сигнал угловой скорости по крену; у- сигнал задающего командного воздействия по крену; )М - измеренный сигнал угла крена;пр - сигнал управляющего воздействия канала крена; дэ - отклонение исполнительного устройства по крену; пъ - сигнал задающего воздействия по боковой перегрузке; п( - измеренный сигнал боковой перегрузки; ву, - измеренный сигнал угловой скорости по курсу; Ъ - измеренный сигнал угла тангажа; Чи - измеренный сигнал скорости полета; о( - сигнал управляющего воздействия канала рысканья; о - дополнительная компонента сигнала управляющего воздействия, дн - отклонение руля направления исполнительного устройства по рысканью.Устройство работает следующим образом.Сигналы управления в каналах крена ор и рысканья ор формируются на основе измеренных сигналов уи,а г( вуи, уи, Чи датчиков 14-19, установленных на объекте 13, и задающих воздействий 7 и П следующим образом. Элемент 1 вычитания канала крена выделяет рассогласование Ьу = уи - у, Суммирующий усилитель 2 канала крена формирует сигналураЬ+ а, х сОхиПередаточные коэффициенты а и авыставляются в чсилителе 2, Формируется сигнал управления в канале рысканьяор =ал, Ь(т+ а(ву+и). (2)При этом элемент 3 вычитания формирует рассогласование Ь /г = г( - г. В боковом движении значительного класса ЛА стабилизируется р( - О, тогда Л р - - Г.Компонента сигнала о формируется блоками 5 (формирует сигнал зп у,), 8 (соз Ь), 9 (формирует деление соз ми/Чи), 10 (усиление сигнала соз Ь/Чи с множителем д), 6 (потребное усиление и фильтрация сигнала зЬ 1 ри, т.е. на его выходе имеем ЧЧФ(Р)зп у), 7. (умножение сигналов с блоков 6 и 10), т.е, с выхода блока 7 имеем сигнало - В/фз(п 7 исОВРи,На выходе усилителя 4 имеем сигналор =ап, Лп, +а(у (ву+д) (4)Передаточные числа аи аиду выставляются в усилителе 4. При задании у формируется сигнал ор по (1), который подается на привод 11 объекта, Отклонением аэродинамического руля дэ изменяется угловое состояние объекта по крену до ун =у, т.е. с точностью до статической ошибки. В процессе отработки 1 р в канале рысканьявозникает переходный процесс, обусловленный, в основном, сигналами вуи о.5 Сигнал вуопределяется с учетом полнойпроекции подъемной силы на горизонтальную плоскость, т,е. как - сози зп у, идинамики ЛА. Сумма сигналов сои о для.5,(р 1(- %ри Вр(р- а,(й,где Иц(Р) - передаточная функция, определяющая динамику ЛА по измереннымкоординатам в отношении к истинным значениям.Доминирующей частью фильтра является Юф(Р) - 1, так как Яя(Р) также определяется движением около 1. Уточнениеопределяется на основе компенсации динамической составляющей и достижения пч ф Сигнал о подается на приводу12 объекта; руль направления (рЪсканья)отклоняется на угол дн, реализуя процессрегулирования в канале рысканья.Предлагаемое построение устройствасущественно расширяет возможности координированного управления, Введение компоненты О компенсирует циркуляциюсигнала в в сигнале оъ, устраняя через рульнаправления, Одновременно при этом разгружается исполнительное устройство канала рысканья, Уточнение компоненты оусилением и фильтрацией позволяет скорректировать сигнал с в динамике для компенсации динамической составляющейскорости ау от три получения пч(В,ф, В ре 45 гзультате реализации изобретения повышается статическая и динамическая точность,Формула изобретенияУстройство координированного регулирования углового бокового движения летательного аппарата, сЬдержащее входы поуглу тангажа и скорости полета, последовательно соединенные элемент вычитания канала крена, вычитающий и суммирующийвходы которого являются соответственновходом задания и входом обратной связи поуглу крена устройства, и суммирующий усилитель канала крена, второй вход которогоявляется входом обратной связи по угловой1781716 Составйтель А. ПучковТехред М.Моргентал Корректор М. Мак дактор А. Ога не аказ 2690 ВНИИПТираж Подписноедарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 1130 ЭБ, Москва, Ж-Зб, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 скорости крена устройства, выход суммирующего усилителя канала крена соединен с . выходом канала крена устройства, последовательно соединенные злемент вычитания канала рысканья, вычитающий и суммирую щий входы которого являются соответственно входом задания и входом обратной связи по положению канала рысканья устройства, и суммирующий усилитель канала рысканья. второй, вход которого являет ся входом обратной связи устройства по угловой скорости по курсу, выход соединен с выходом канала рысканья устройства; о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функцйональных воз можностей и повышения точности за счет введения дополнительного контура, в него введены последовательно.,соединенные блок формирования синусной функции, фильтрующий усилитель и уйножитель сигналов, последовательно соединенные блок формирования косинусной функции; делитель и усилитель, выход которого соединен с вторым входам умножителя сигналов, входы блоков формирования синусной и косинусйой функции соединены соответственно с входом обратнойсвязи по углу крена и входом по углу тайгажа устройства, управляющий вход делителя соединен с входом по скорости полета устройства, выход умно- жителя сйгйМОвСоединен с третьим входом суммирующего усйлителя канала рыскайья,