×
13.01.2017
217.015.7ea2

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНОГО АДАПТИВНОГО ЦИФРОАНАЛОГОВОГО СИГНАЛА СТАБИЛИЗАЦИИ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА И СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Группа изобретений относится к способу и системе стабилизации углового положения беспилотного летательного аппарата. Для формирования нелинейного адаптивного цифроаналогового сигнала стабилизации углового положения задают и измеряют цифровой сигнал углового положения, измеряют аналоговый сигнал угловой скорости, формируют цифровой сигнал рассогласования и преобразуют его в аналоговый, измеряют сигнал скоростного напора, формируют ограничения сигнала запаздывания в адаптивной функции и заданного сигнала углового положения в адаптивной функции в зависимости от сигнала скоростного напора, формируют сигнал рассогласования, как разность между сформированными ограниченными сигналами, формируют выходной сигнал определенным образом. Система стабилизации содержит цифровой датчик угла, датчик угловой скорости, цифровой задатчик угла, цифровой блок сравнения, цифроаналоговый преобразователь, суммирующий усилитель, исполнительное устройство, элемент запаздывания обратной связи, датчик скоростного напора, два адаптивных ограничителя, соединенных определенным образом. Обеспечивается повышение точности системы стабилизации, уменьшение колебательности координат процесса управления. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к бортовым системам автоматического управления беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) в условиях широкого диапазона их применения по скорости и высоте полета.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению способом формирования сигнала угловой стабилизации летательного аппарата (ЛА) является способ, включающий задание цифрового сигнала углового положения, измерение цифрового сигнала углового положения, измерение аналогового сигнала угловой скорости, формирование цифрового сигнала рассогласования, преобразование цифрового сигнала рассогласования в аналоговый сигнал, формирование выходного сигнала суммированием преобразованного сигнала рассогласования и сигнала угловой скорости [1].

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению системой угловой стабилизации является система угловой стабилизации ЛА, содержащая цифровой датчик угла, датчик угловой скорости, цифровой задатчик угла, последовательно соединенные блок сравнения, цифроаналоговый преобразователь, суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости, и исполнительное устройство, и элемент запаздывания обратной связи, вход которого соединен с выходом цифрового датчика угла [1].

Недостатками известных решений являются колебательность процессов, ограниченные функциональные возможности и невысокая точность.

Техническим результатом в предложенных способе и системе стабилизации является расширение функциональных возможностей системы, повышение точности, уменьшение колебательности координат процессов управления и повышение показателей качества в условиях широкого диапазона параметров БПЛА.

Указанный технический результат достигается тем, что в известный способ формирования нелинейного адаптивного цифроаналогового сигнала стабилизации углового положения БПЛА, включающий задание цифрового сигнала углового положения, измерение текущего цифрового сигнала углового положения, измерение аналогового сигнала угловой скорости, формирование цифрового сигнала рассогласования, преобразование цифрового сигнала рассогласования в аналоговый сигнал, формирование выходного сигнала суммированием преобразованного сигнала рассогласования и сигнала угловой скорости, формирование сигнала запаздывания угловым положением, дополнительно вводят измерение сигнала скоростного напора, формирование ограничения A1 сигнала запаздывания углового положения в адаптивной функции по обратно пропорциональной зависимости от сигнала скоростного напора, формирование ограничения А2 заданного цифрового сигнала углового положения в адаптивной функции по обратно пропорциональной зависимости от сигнала скоростного напора, при этом А2=A1, и формирование цифрового сигнала рассогласования, как разности между сформированными ограниченными сигналами.

Технический результат достигается так же и тем, что в систему стабилизации БПЛА, содержащую цифровой датчик угла, датчик угловой скорости, цифровой задатчик угла, последовательно соединенные блок сравнения, цифроаналоговый преобразователь, суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости, и исполнительное устройство, элемент запаздывания обратной связи, вход которого соединен с выходом цифрового датчика угла, а выход - со вторым входом блока сравнения, дополнительно введены датчик скоростного напора, выход которого соединен с первым входом первого и второго адаптивных ограничителей сигнала, второй вход первого ограничителя сигнала соединен с выходом цифрового задатчика угла, второй вход второго ограничителя сигнала соединен с выходом элемента запаздывания обратной связи, а выход - со вторым входом цифрового блока сравнения, вход которого соединен с выходом первого ограничителя сигнала.

Действительно, при этом решении обеспечивается отработка сигналов управления в широком диапазоне изменения высоты, скорости полета и массы летательного аппарата посредством реализации части системы управления на основе бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ).

Предлагаемые способ и система стабилизации имеют цифровую и аналоговую части и для их сочетания введен цифроаналоговый преобразователь.

Прототип имеет существенный недостаток, определяемый наличием перерегулирования по угловой координате и рассогласованию в управлении летательным аппаратом, что вызывает колебательность или увеличение времени переходного процесса. Этот недостаток устраняется предложенным решением, благодаря введению равных по уровню сигналов ограничений адаптивных ограничителей сигналов. Функции ограничения имеют вид обратно пропорциональный величине скоростного напора с целью сохранения интенсивности управления.

На чертеже представлена блок-схема предложенной системы стабилизации БПЛА с реализацией предложенного способа.

Система стабилизации содержит цифровой датчик угла 1 (ДУ), датчик угловой скорости 2 (ДУС), цифровой задатчик угла 3 (ЗУ), и прямую цепь, состоящую из последовательно соединенных блока сравнения 4 (БС), цифроаналогового преобразователя 5 (ЦАП), суммирующего усилителя 6 (СУ), второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости 2, и исполнительного устройства 7 (ИУ). Вход элемента запаздывания обратной связи 8 (ЭЗОС) соединен с выходом датчика угла 1. Выход датчика скоростного напора 9 (ДСН) соединен с первыми входами первого 10 (1АОС) и второго 11 (2АОС) адаптивных ограничителей сигналов, второй вход первого адаптивного ограничителя сигнала 10 соединен с выходом цифрового задатчика угла 3, а выход - со входом блока сравнения 4. Выход элемента запаздывания обратной связи 8 соединен со вторым входом второго адаптивного ограничителя сигнала 11, а выход последнего - со вторым входом блока сравнения 4. На чертеже пунктиром условно показан ЛА.

Аналоговая часть системы управления включает в себя датчик угловой скорости 2, исполнительное устройство 7 и суммирующий усилитель 6. Цифровые каналы основного контура - это датчик угла 1 и блоки 3 и 4. Блок 5 - цифроаналоговый преобразователь.

Система стабилизации работает следующим образом.

Сигнал управления σ для подачи на исполнительное устройство 7 формируется датчиками и блоками 1÷6, 8, 10 в соответствии с законом управления:

σ=К1Δφ+К2ωφ,

где К1, К2 - передаточные числа блока 6;

ωφ - сигнал угловой скорости на выходе блока 2;

Δφ - сигнал рассогласования, формируемый в блоке 4:

,

здесь φ - сигнал на выходе датчика угла 1;

φзад - сигнал задающего воздействия, подается от задатчика 3;

τэз - время задержки элемента запаздывания 8.

Сигнал угла φ снимается с датчика угла 1, сигнал угловой скорости ωφ снимается с датчика угловой скорости 2, сигнал задающего воздействия φзад формируется задатчиком угла 3. Коэффициенты К1 и К2 и сигнал σ формируются в суммирующем усилителе 6. Цифроаналоговый преобразователь 5 преобразует цифровой сигнал К1Δφ в аналоговую форму.

Исполнительное устройство 7 отрабатывает суммарный аналоговый управляющий сигнал σ, отклоняя рулевые органы на величину δ. При достижении ограничений сигналов с блоков 10 и 11 в функции скоростного напора от датчика 9 рассогласование равно нулю, что обеспечивает уменьшение колебательности процессов и уменьшение времени переходного процесса.

Значительная часть системы управления несложно реализуется алгоритмически, все звенья и блоки могут быть также реализованы на элементах автоматики и вычислительной техники, например, по [2, 3].

Предложенные способ формирования сигнала стабилизации и нелинейная адаптивная цифроаналоговая система стабилизации углового положения беспилотного летательного аппарата позволяют расширить функциональные возможности системы и повысить точность.

Источники информации

1. Патент РФ №2402057, G05D 1/08, 20.10.2010.

2. В.Б. Смолов. Функциональные преобразователи информации. Л., Энергоиздат, Ленинградское отделение, 1981, с. 22, 41.

3. А.У. Ялышев, О.И. Разоренов. Многофункциональные аналоговые регулирующие устройства автоматики. М.: - Машиностроение, 1981, с. 107, 126.


СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНОГО АДАПТИВНОГО ЦИФРОАНАЛОГОВОГО СИГНАЛА СТАБИЛИЗАЦИИ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА И СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНОГО АДАПТИВНОГО ЦИФРОАНАЛОГОВОГО СИГНАЛА СТАБИЛИЗАЦИИ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА И СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 31-40 of 61 items.
10.06.2016
№216.015.46ec

Способ управления системой терморегулирования радиационных панелей космического аппарата при сбоях и отказах датчиков температур

Изобретение относится к системам терморегулирования космических аппаратов (КА). Способ заключается в том, что измеряют температуру в зонах радиационных панелей (РП) датчиками температур, поддерживают температуру в зонах РП в пределах допустимого диапазона путем изменения температур посредством...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586783
Дата охранного документа: 10.06.2016
12.01.2017
№217.015.6341

Способ формирования сигнала управления угловым движением беспилотного летательного аппарата при широком спектре возмущающих воздействий и система управления для его осуществления

Группа изобретений относится к способу формирования сигнала управления угловым движением беспилотного летательного аппарата (БПЛА) системе управления для этого способа. Для управления угловым движением БПЛА задают сигнал углового положения, измеряют сигнал углового положения и сигнал угловой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589236
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.7866

Способ парирования перегрузок по току в электронном блоке космического аппарата, обусловленных внешними воздействующими факторами, включая тиристорный эффект, и устройство для его осуществления

Изобретение относится к бортовому оборудованию космических аппаратов. В способе парирования перегрузок по току в электронном блоке космического аппарата, при перегрузке по току сигнализируют об отказе канала электронного блока и отключают его, затем включают. Определяют ток потребления каждым...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599089
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.01.2017
№217.015.7e81

Способ формирования сигнала угловой стабилизации по крену летательного аппарата с оценкой и компенсацией внешнего возмущения и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к способу и устройству формирования сигнала угловой стабилизации по крену летательного аппарата. Для формирования сигнала угловой стабилизации по крену измеряют текущий сигнал углового положения летательного аппарата, сигнал угловой скорости и углового положения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601032
Дата охранного документа: 27.10.2016
25.08.2017
№217.015.a8d5

Модернизированная бортовая адаптивная система стабилизации бокового движения летательного аппарата

Модернизированная бортовая адаптивная система стабилизации бокового движения летательного аппарата содержит задатчик сигнала управления по курсу, пять блоков вычитания, три усилителя, сумматор, ограничитель сигнала, измеритель угла курса, измеритель угловой скорости по курсу, управляемый ключ,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611459
Дата охранного документа: 22.02.2017
25.08.2017
№217.015.b45d

Способ определения потенциального уровня физической работоспособности при субмаксимальном нагрузочном тестировании

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии и спортивной медицине. Выполняют запись электрокардиограммы пациента при велоэргометрическом обследовании. Анализируют ее путем выделения последовательного временного ряда RR-длительностей и определения pNN5 - процента пар RR-интервалов с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613937
Дата охранного документа: 22.03.2017
25.08.2017
№217.015.b45f

Способ определения восстановительного потенциала у спортсменов, развивающих аэробно-анаэробную выносливость

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии и спортивной медицине. Выполняют запись электрокардиограммы при велоэргометрическом обследовании пациента с последующим анализом ритмограммы. Анализ выполняют путем выделения последовательного временного ряда RR-длительностей и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613921
Дата охранного документа: 22.03.2017
25.08.2017
№217.015.c725

Способ управления пространственной ориентацией космического аппарата и система управления для его реализации

Группа изобретений относится к космической технике. В способе управления ориентацией КА в пространстве формируют эталонный вектор выходных угловых скоростей ориентации, усиливают вектор выходных угловых скоростей ориентации и суммируют его с вектором сигналов управления. Система управления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618856
Дата охранного документа: 11.05.2017
26.08.2017
№217.015.d640

Радиоэлектронный блок

Изобретение относится к радиоэлектронной технике, а именно к конструкции блоков пакетного типа, содержащих печатные платы и разъемные электрические соединения, и может быть использовано в вычислительных и им подобных блоках. Технический результат - обеспечение возможности сохранения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622769
Дата охранного документа: 20.06.2017
26.08.2017
№217.015.dd6d

Устройство отвода тепла

Изобретение относится к области радиоэлектроники и предназначено для отвода тепла от теплонагруженных элементов электронной радиоаппаратуры в герметичных и негерметичных отсеках на борту летательных аппаратов, работающих в жестких климатических условиях, и в условиях воздействия вибрационных и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624422
Дата охранного документа: 03.07.2017
Showing 31-40 of 69 items.
10.06.2016
№216.015.46ec

Способ управления системой терморегулирования радиационных панелей космического аппарата при сбоях и отказах датчиков температур

Изобретение относится к системам терморегулирования космических аппаратов (КА). Способ заключается в том, что измеряют температуру в зонах радиационных панелей (РП) датчиками температур, поддерживают температуру в зонах РП в пределах допустимого диапазона путем изменения температур посредством...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586783
Дата охранного документа: 10.06.2016
12.01.2017
№217.015.6341

Способ формирования сигнала управления угловым движением беспилотного летательного аппарата при широком спектре возмущающих воздействий и система управления для его осуществления

Группа изобретений относится к способу формирования сигнала управления угловым движением беспилотного летательного аппарата (БПЛА) системе управления для этого способа. Для управления угловым движением БПЛА задают сигнал углового положения, измеряют сигнал углового положения и сигнал угловой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589236
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.7866

Способ парирования перегрузок по току в электронном блоке космического аппарата, обусловленных внешними воздействующими факторами, включая тиристорный эффект, и устройство для его осуществления

Изобретение относится к бортовому оборудованию космических аппаратов. В способе парирования перегрузок по току в электронном блоке космического аппарата, при перегрузке по току сигнализируют об отказе канала электронного блока и отключают его, затем включают. Определяют ток потребления каждым...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599089
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.01.2017
№217.015.7e81

Способ формирования сигнала угловой стабилизации по крену летательного аппарата с оценкой и компенсацией внешнего возмущения и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к способу и устройству формирования сигнала угловой стабилизации по крену летательного аппарата. Для формирования сигнала угловой стабилизации по крену измеряют текущий сигнал углового положения летательного аппарата, сигнал угловой скорости и углового положения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601032
Дата охранного документа: 27.10.2016
25.08.2017
№217.015.a8d5

Модернизированная бортовая адаптивная система стабилизации бокового движения летательного аппарата

Модернизированная бортовая адаптивная система стабилизации бокового движения летательного аппарата содержит задатчик сигнала управления по курсу, пять блоков вычитания, три усилителя, сумматор, ограничитель сигнала, измеритель угла курса, измеритель угловой скорости по курсу, управляемый ключ,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611459
Дата охранного документа: 22.02.2017
25.08.2017
№217.015.b45d

Способ определения потенциального уровня физической работоспособности при субмаксимальном нагрузочном тестировании

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии и спортивной медицине. Выполняют запись электрокардиограммы пациента при велоэргометрическом обследовании. Анализируют ее путем выделения последовательного временного ряда RR-длительностей и определения pNN5 - процента пар RR-интервалов с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613937
Дата охранного документа: 22.03.2017
25.08.2017
№217.015.b45f

Способ определения восстановительного потенциала у спортсменов, развивающих аэробно-анаэробную выносливость

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии и спортивной медицине. Выполняют запись электрокардиограммы при велоэргометрическом обследовании пациента с последующим анализом ритмограммы. Анализ выполняют путем выделения последовательного временного ряда RR-длительностей и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613921
Дата охранного документа: 22.03.2017
25.08.2017
№217.015.c725

Способ управления пространственной ориентацией космического аппарата и система управления для его реализации

Группа изобретений относится к космической технике. В способе управления ориентацией КА в пространстве формируют эталонный вектор выходных угловых скоростей ориентации, усиливают вектор выходных угловых скоростей ориентации и суммируют его с вектором сигналов управления. Система управления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618856
Дата охранного документа: 11.05.2017
26.08.2017
№217.015.d640

Радиоэлектронный блок

Изобретение относится к радиоэлектронной технике, а именно к конструкции блоков пакетного типа, содержащих печатные платы и разъемные электрические соединения, и может быть использовано в вычислительных и им подобных блоках. Технический результат - обеспечение возможности сохранения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622769
Дата охранного документа: 20.06.2017
26.08.2017
№217.015.dd6d

Устройство отвода тепла

Изобретение относится к области радиоэлектроники и предназначено для отвода тепла от теплонагруженных элементов электронной радиоаппаратуры в герметичных и негерметичных отсеках на борту летательных аппаратов, работающих в жестких климатических условиях, и в условиях воздействия вибрационных и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624422
Дата охранного документа: 03.07.2017
+ добавить свой РИД