×
25.08.2017
217.015.c615

СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МОДАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ БОКОВОГО ДВИЖЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002618652
Дата охранного документа
05.05.2017
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Система автоматизированного модального управления (САМУ) боковым движением летательных аппаратов содержит датчик угловой скорости крена, два изодромных фильтра, два ограничителя, четыре сумматора, два звена с зоной нечувствительности, два звена с зоной нечувствительности и ограничением, привод элеронов, элероны, датчик положения ручки управления, привод руля направления, руль направления, вычислитель алгоритма модального управления (ВАМУ), блок формирования сигналов управления, блок формирования сигнала усредненного приведенного коэффициента боковой аэродинамической силы, блок эталонной передаточной функции системы, два блока невязки, соединенные определенным образом. Обеспечивается улучшение управления летательным аппаратом в боковой плоскости. 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Система автоматизированного модального управления бокового движения летательного аппарата.

Изобретение относится к области систем автоматического управления (САУ) боковым движением летательного аппарата (ЛА).

Известные способы построения САУ, обеспечивающих управление боковым движением высокоманевренного ЛА, описаны, в частности, в патентах RU 2096263, В64С 13/18, опубл. 1997.11.20; RU 2272747, В64С 13/18, опубл. 2006.03.27; в а.с. SU 749030, В64С 13/18, опубл. 2004.10.27.

Для реализации известных способов управления ЛА применяют методы модального управления, основанные на выборе полюсов передаточной функции замкнутой системы или корней ее характеристического уравнения. Если все составляющие вектора состояния объекта могут быть измерены и модель динамики объекта линейна, то обеспечение заданного расположения корней замкнутой системы не вызывает трудности. Требуемое расположение корней характеристического уравнения для каждого объекта определяется в отдельности.

Если передаточная функция замкнутой системы не содержит нулей, то решение задачи требуемого расположения корней характеристического уравнения можно осуществить с помощью классического метода стандартных коэффициентов. Далее оценка соответствия полученных коэффициентов знаменателя передаточной функции оценивается по характеру переходных процессов в замкнутой системе [1].

Существующие методы автоматического управления ЛА требуют корректировки в полете передаточных чисел законов управления в зависимости от изменения угла атаки при изменении аэродинамических и массо-инерционных характеристик объекта.

Наиболее близкой по достигаемому техническому результату, выбранной в качестве прототипа, принимается САУ боковым движением ЛА, реализующая способ автоматического управления боковым движением высокоманевренного самолета, при котором в качестве параметра, связанного с воздействием летчика, используют перемещение ручки управления, при этом в каналах крена и рысканья формируют сигналы управления, пропорциональные перемещению ручки управления, с использованием префильтров, а также формируют демпфирующие изодромированные сигналы угловых скоростей крена и рысканья, величины которых при их малых значениях приравнивают нулю, сформированные сигналы суммируют, полученные суммарные сигналы динамически ограничивают посредством интегрирующих звеньев соответствующих префильтров каналов крена и рысканья, для чего используют данные сигналы в качестве сигналов обратной связи, которые поступают на входы интегрирующих звеньев в том случае, если абсолютные величины этих сигналов превышают величины ограничения, и дополнительно суммируют эти сигналы с соответствующими демпфирующими изодромированными сигналами угловых скоростей крена и рысканья, которые ранее приравнивались нулю, сформированные сигналы управления подают на входы соответствующих приводов и под их воздействием отклоняют элероны и руль направления [2].

Поставленная задача, которую решает это изобретение, достигается тем, что система автоматического управления боковым движением летательного аппарата, содержит датчик угловой скорости крена, первый изодромный фильтр, первый ограничитель, первое звено с зоной нечувствительности, первый сумматор, привод элеронов, элероны, датчик положения ручки управления, первый префильтр, третий сумматор, первое звено с зоной нечувствительности и ограничением, второй префильтр, датчик угловой скорости рысканья, второй изодромный фильтр, второй ограничитель, второе звено с зоной нечувствительности, четвертый сумматор, второе звено с зоной нечувствительности и ограничением, второй сумматор, привод руля направления и руль направления.

Недостатком этого изобретения является необходимость корректировки в полете передаточных чисел законов управления в зависимости от изменения угла атаки, при изменении аэродинамических и массо-инерционных характеристик объекта и результат работы такого регулятора не удовлетворяет требованиям летчика по обеспечению минимума психической и физической нагрузок при работе по наземным и воздушным целям.

Технический результат предлагаемого авторами изобретение заключается в решении задачи улучшения характеристик управления ЛА с помощью построения алгоритма синтеза управления ЛА в боковой плоскости.

Технический результат достигается за счет того, что если с помощью руля направления удается ликвидировать угол скольжения, то в итоге движение ЛА в боковой плоскости можно разделить на два изолированных движения крена и рысканья. При этом уравнения сил и моментов в боковой плоскости приобретают вид уравнений сил и моментов в продольном движении, угол атаки α меняется на угол скольжения β, угловая скорость тангажа ωz на угловую скорость рысканья ωy, а (производная приведенной к произведению массы ЛА на скорость установившегося полета аэродинамической подъемной силы крыла по углу атаки) и (производная приведенной к произведению массы ЛА на скорость установившегося полета аэродинамической подъемной силы по рулю высоты) соответственно на (производная приведенной к произведению массы ЛА на скорость установившегося полета боковой аэродинамической силы по углу скольжения) и (производная приведенной к произведению массы ЛА на скорость установившегося полета боковой аэродинамической силы по рулю направления) с обратным знаком. Таким образом, зависимости по критерию оптимальной управляемости Шомбе-ра-Гертсена для продольного движения распространяются на боковое движение [3].

Следовательно, для бокового движения также применим подход, основанный на модальном управлении, где в качестве эталонной модели используются две изолированные системы линеаризованных уравнений движения ЛА по крену и рысканью, а в зависимости от скоростного напора будут назначаться коэффициенты и (производная приведенного к моменту инерции вокруг связанной оси Oy момента рысканья по углу скольжения), которые обеспечивают заданное распределение корней характеристического многочлена замкнутой системы.

На фигуре 1 представлена функциональная схема дистанционной резервированной системы автоматизированного модального управления боковым движение ЛА.

ОПР - ограничитель предельных режимов 1, ручка летчика/задатчик 2, ДУС - датчик угловых скоростей 3, гидравлический привод элеронов 4, вычислитель модального алгоритма управления 5, гидравлический привод руля направления 6, блок балансировки 7, СВС - система воздушных сигналов 8.

На фигуре 2 представлена структурная схема САУ:

xm - вектор состояния модели, Am - (n×n) и Bm - (n×1) - матрицы известных параметров желаемой модели, uэ(t) - управление элеронами, uн(t) - управление рулями направления, q - скоростной напор, Хр - сигнал с ручки летчика (задатчика), ωх - выходной сигнал с датчика угловой скорости крена ЛА, ωу - выходной сигнал с датчика угловой скорости рысканья ЛА, ωхm - выходной сигнал по угловой скорости крена с желаемой эталонной модели, ωym - выходной сигнал по угловой скорости рысканья с желаемой эталонной модели.

Система автоматизированного модального управления боковым движением летательных аппаратов, содержащая датчик угловой скорости крена, первый изодромный фильтр, первый ограничитель, первое звено с зоной нечувствительности, первый сумматор, привод элеронов, элероны, датчик положения ручки управления, первый префильтр, третий сумматор, первое звено с зоной нечувствительности и ограничением, второй префильтр, датчик угловой скорости рысканья, второй изодромный фильтр, второй ограничитель, второе звено с зоной нечувствительности, четвертый сумматор, второе звено с зоной нечувствительности и ограничением, второй сумматор, привод руля направления и руль направления. В отличии от прототипа в САМУ дополнительно введен вычислитель алгоритма модального управления (ВАМУ) ЛА с блоком формирования сигналы управления по правилам:

где uэ - управляющий сигнал на входе привода элеронов;

uрн - управляющий сигнал на входе привода руля направления;

Хр - сигнал с ручки пилота;

ki - масштабные коэффициенты закона управления,

Для формирования сигнала управления ЛА в боковом движении используются данные об угловых скоростях крена и рысканья, получаемые от датчиков угловых скоростей ЛА и из желаемых эталонных моделей, соответственно крена и рысканья. Параметры эталонной желаемой модели рысканья настраиваются программным блоком формирования в соответствии с критерием Шомбера-Гертсена для продольного канала в зависимости от величины скоростного напора от СВС. А передаточная функция желаемой эталонной модели по угловой скорости крена имеет следующий вид:

где на основании характеристик, полученных при работе летчика-испытателя на стенде, были определены следующие величины kωx (коэффициента передачи) и Тωх (постоянной времени): kωх=10, Tωх=0,25 с.

Кроме того, с целью обеспечения заданного качества управления во всей области применения ЛА при изменении аэродинамических и массоинерционных характеристик, в ВАМУ введен блок формирования сигнала усредненного приведенного коэффициента боковой аэродинамической силы () в зависимости от условий полета по высоте и скорости полета, введен блок эталонной передаточной функции системы с двумя изолированными системами линеаризованных уравнений движения ЛА по крену и рысканью, введены два блока невязки (Δωx, Δωу), на первый вход блока невязки Δωу поступает сигнал с выхода датчика угловой скорости рысканья (ωу), на второй вход - сигнал угловой скорости рысканья с выхода блока передаточной функции (ωym), сумма масштабированных астатического сигнала (Δωy/р) и сигнала невязки (Δωу) с выхода блока невязки поступает на вход электрогидравлического привода руля направления, а также на первый вход блока передаточной функции, второй вход которого соединен с выходом датчика ручки летчика (задатчика), на первый вход блока невязки Δωх поступает сигнал с выхода датчика угловой скорости крена (ωх), на второй вход - сигнал угловой скорости крена с выхода блока передаточной функции (ωxm), сумма масштабированных астатического сигнала (Δωx/р) и сигнала невязки (Δωх) с выхода блока невязки поступает на вход электрогидравлического привода элеронов, а также на третий вход блока передаточной функции.

Предложенный способ формирования сигнала управления линеаризует итоговую нелинейную модель объекта. Существенное преимущество предложенного подхода проявляется при управлении самолетом на больших углах атаки, когда характеристики ЛА существенно нелинейны. В итоге нет необходимости ввода в САУ дополнительных сигналов управления.

Литература

1. Михалев А.И. и др. Системы автоматического управления самолетом. М., Машиностроение, 1987, с. 174.

2. Патент RU 2383467. Способ автоматического управления боковым движением высокоманевренного самолета, авторы Можаров В.А., Воробьев А.В., Штейнгардт Б.Х., МПК В64С 13/18, опубл. 10.03.2010.

3. Shomber Н., Gertsen W. «Longitudinal Handing Qualities Griteria: an Evaluation» AIAA Paptr, N65-780, 1965 y.


СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МОДАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ БОКОВОГО ДВИЖЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МОДАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ БОКОВОГО ДВИЖЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МОДАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ БОКОВОГО ДВИЖЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МОДАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ БОКОВОГО ДВИЖЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МОДАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ БОКОВОГО ДВИЖЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МОДАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ БОКОВОГО ДВИЖЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 69 items.
27.12.2014
№216.013.1691

Система автоматического управления самолетом при заходе на посадку

Изобретение относится к авиационной технике. Система автоматического управления самолетом при заходе на посадку содержит посадочную радиотехническую систему, включающую в себя связанные через радиоканал наземный глиссадный радиомаяк, бортовой глиссадный радиоприемник и дальномер. Также в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537201
Дата охранного документа: 27.12.2014
20.02.2015
№216.013.2bdd

Система автоматического управления самолетом при снижении

Система автоматического управления самолетом при снижении содержит навигационно-измерительный комплекс, первый и второй масштабные блоки, четыре сумматора, два нелинейных блока, интегратор, блок перемножения сигналов, перегрузочный автомат продольного управления (АПУ), руль высоты, рулевой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542686
Дата охранного документа: 20.02.2015
10.08.2015
№216.013.69f1

Способ автоматизированного выявления компактных групп взаимодействующих воздушных объектов

Изобретение предназначено для выявления и радиолокационного сопровождения групп взаимодействующих воздушных объектов (ВО). Достигаемый технический результат - увеличение времени сопровождения групп ВО за счет более раннего их выявления. Указанный результат достигается за счет того, что с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558674
Дата охранного документа: 10.08.2015
27.08.2015
№216.013.73bb

Способ формирования канала для передачи оптического сигнала между компонентами электронного модуля

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в оптических системах. Технический результат состоит в упрощении формирования оптического канала. Для этого из оптически прозрачного материала изготавливают призму, которая в основании имеет трапецию, углы которой равны 45, 135,135,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561202
Дата охранного документа: 27.08.2015
27.10.2015
№216.013.8918

Способ терморихтовки металлических пластин и устройство для его осуществления

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к точному, и может быть использовано, в частности, при изготовлении металлических подложек электронных модулей. Пакет металлических листов размещают между плоскими шлифовальными, сжимающими пакет плитами при помощи шпилек, затем равномерно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566699
Дата охранного документа: 27.10.2015
20.11.2015
№216.013.8f75

Способ образования канала для передачи оптического сигнала между компонентами электронного модуля

Изобретение относится к способам образования канала передачи оптического сигнала. Из материала, который выбирают исходя из длины волны используемого оптического излучения, изготавливают оптическую деталь, которая представляет собой волновод оптического излучения, выполненный в виде двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568341
Дата охранного документа: 20.11.2015
20.11.2015
№216.013.9143

Устройство для терморихтовки металлических пластин

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно точного, и может быть использовано при подготовке металлических пластин к монтажу электронных компонентов. Устройство терморихтовки металлических пластин содержит плоские опорные плиты с отверстиями, расположенными по контуру,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568803
Дата охранного документа: 20.11.2015
10.12.2015
№216.013.966b

Способ формирования астатических систем управления объектами с неопределенными параметрами на основе встроенных моделей и модальной инвариантности

Изобретение относится к области астатического автоматического управления динамическими объектами с неопределенными параметрами на основе встроенной модели движения объекта и модальной инвариантности. Способ заключается в том, что формируют с помощью встроенной эталонной модели движения объекта...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570127
Дата охранного документа: 10.12.2015
20.12.2015
№216.013.9b05

Переменный аттенюатор

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в антенно-фидерных устройствах для регулировки уровня проходящей мощности СВЧ. Заявленный переменный аттенюатор содержит полосковый проводник, соединенный с входным и выходным коаксиальными разъемами и установленный между двумя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571310
Дата охранного документа: 20.12.2015
20.12.2015
№216.013.9b3a

Способ управления инерционным приводом антенны, обеспечивающий устойчивое сопровождение интенсивно маневрирующих и высокоскоростных воздушных объектов

Изобретение относится к радиоэлектронным системам сопровождения, в частности к следящим системам по направлению (измерителям углов и угловых скоростей линии визирования), в которых используется инерционный привод антенны, и может быть использовано для эффективного управления инерционными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571363
Дата охранного документа: 20.12.2015
Showing 1-10 of 43 items.
27.12.2014
№216.013.1691

Система автоматического управления самолетом при заходе на посадку

Изобретение относится к авиационной технике. Система автоматического управления самолетом при заходе на посадку содержит посадочную радиотехническую систему, включающую в себя связанные через радиоканал наземный глиссадный радиомаяк, бортовой глиссадный радиоприемник и дальномер. Также в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537201
Дата охранного документа: 27.12.2014
20.02.2015
№216.013.2bdd

Система автоматического управления самолетом при снижении

Система автоматического управления самолетом при снижении содержит навигационно-измерительный комплекс, первый и второй масштабные блоки, четыре сумматора, два нелинейных блока, интегратор, блок перемножения сигналов, перегрузочный автомат продольного управления (АПУ), руль высоты, рулевой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542686
Дата охранного документа: 20.02.2015
10.08.2015
№216.013.69f1

Способ автоматизированного выявления компактных групп взаимодействующих воздушных объектов

Изобретение предназначено для выявления и радиолокационного сопровождения групп взаимодействующих воздушных объектов (ВО). Достигаемый технический результат - увеличение времени сопровождения групп ВО за счет более раннего их выявления. Указанный результат достигается за счет того, что с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558674
Дата охранного документа: 10.08.2015
27.08.2015
№216.013.73bb

Способ формирования канала для передачи оптического сигнала между компонентами электронного модуля

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в оптических системах. Технический результат состоит в упрощении формирования оптического канала. Для этого из оптически прозрачного материала изготавливают призму, которая в основании имеет трапецию, углы которой равны 45, 135,135,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561202
Дата охранного документа: 27.08.2015
27.10.2015
№216.013.8918

Способ терморихтовки металлических пластин и устройство для его осуществления

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к точному, и может быть использовано, в частности, при изготовлении металлических подложек электронных модулей. Пакет металлических листов размещают между плоскими шлифовальными, сжимающими пакет плитами при помощи шпилек, затем равномерно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566699
Дата охранного документа: 27.10.2015
20.11.2015
№216.013.8f75

Способ образования канала для передачи оптического сигнала между компонентами электронного модуля

Изобретение относится к способам образования канала передачи оптического сигнала. Из материала, который выбирают исходя из длины волны используемого оптического излучения, изготавливают оптическую деталь, которая представляет собой волновод оптического излучения, выполненный в виде двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568341
Дата охранного документа: 20.11.2015
20.11.2015
№216.013.9143

Устройство для терморихтовки металлических пластин

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно точного, и может быть использовано при подготовке металлических пластин к монтажу электронных компонентов. Устройство терморихтовки металлических пластин содержит плоские опорные плиты с отверстиями, расположенными по контуру,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568803
Дата охранного документа: 20.11.2015
10.12.2015
№216.013.966b

Способ формирования астатических систем управления объектами с неопределенными параметрами на основе встроенных моделей и модальной инвариантности

Изобретение относится к области астатического автоматического управления динамическими объектами с неопределенными параметрами на основе встроенной модели движения объекта и модальной инвариантности. Способ заключается в том, что формируют с помощью встроенной эталонной модели движения объекта...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570127
Дата охранного документа: 10.12.2015
20.12.2015
№216.013.9b05

Переменный аттенюатор

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в антенно-фидерных устройствах для регулировки уровня проходящей мощности СВЧ. Заявленный переменный аттенюатор содержит полосковый проводник, соединенный с входным и выходным коаксиальными разъемами и установленный между двумя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571310
Дата охранного документа: 20.12.2015
20.12.2015
№216.013.9b3a

Способ управления инерционным приводом антенны, обеспечивающий устойчивое сопровождение интенсивно маневрирующих и высокоскоростных воздушных объектов

Изобретение относится к радиоэлектронным системам сопровождения, в частности к следящим системам по направлению (измерителям углов и угловых скоростей линии визирования), в которых используется инерционный привод антенны, и может быть использовано для эффективного управления инерционными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571363
Дата охранного документа: 20.12.2015
+ добавить свой РИД