PL223693B1 - Układ sterowania obiektem autonomicznym - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ sterowania obiektem autonomicznym, zwłaszcza układ sterowania w aparaturze modelarskiej zdalnego sterowania.

Istniejące i aktualnie dostępne aparatury wykorzystywane do zdalnego sterowania obiektami autonomicznymi, złożone z części naziemnej obsługiwanej przez operatora oraz części pokładowej umieszczonej na pokładzie sterowanego obiektu autonomicznego, wysyłają z części naziemnej s ygnały sterujące będące jedynie funkcjami zależnymi od sygnałów operatora części naziemnej. Obecnie znane są i dostępne także bloki giroskopów do stabilizacji modeli śmigłowcowych, które podłącza się do układu serwomechanizm - odbiornik pokładowy w części pokładowej, a mierzone prędkości kątowe dodawane są do sygnałów sterujących odbieranych z części naziemnej aparatury jednak pętla sprzężenia zwrotnego zamykana jest na pokładzie obiektu autonomicznego i modyfikacja sygnału sterującego w funkcji sygnałów pomiarowych następuje na pokładzie obiektu latającego, co na pewien sposób utrudnia dostrajanie systemu podczas pracy.

Znany jest na przykład z publikacji opisu wzoru użytkowego nr CN201871239U sterownik siln ika z przewodową magistralą danych (GAN). Z kolei z publikacji wynalazku nr JP2008201183A znany jest system sterowania zapewniający stabilizację wysokości modelu samolotu w turbulentnej atmosferze. Ponadto znany jest z publikacji wynalazku nr WO2008/107526A1 układ sterowania modelem śmigłowca, zawierający układ emitujący sygnał optyczny oraz dwa sensory odbierające sygnał optyczny, dla umożliwienia omijania przeszkód na podstawie sygnałów odbieranych przez sensory. Ogólnie mówiąc wymienione publikacje CN201871239U, JP2008201183A i WO2008/107526A1 przedstawiają układy sterujące modelarskich obiektów latających, w których sygnał wykonawczy, podawany na układy wykonawcze (serwomechanizmy) w obiekcie latającym, jest funkcją zarówno s ygnałów sterujących wysyłanych przez operatora z części naziemnej układu sterującego, jak i sygnałów pomiarowych z pokładowego układu pomiarowego stanu obiektu latającego, jednakże pętla sprzężenia zwrotnego z sygnałem pomiarowym zamknięta jest na pokładzie tego obiektu latającego, a sygnał pomiarowy o stanie obiektu latającego nie jest przekazywany do części naziemnej układu sterującego, obsługiwanej przez operatora i nie jest tam przetwarzany.

Układ sterowania obiektem autonomicznym, zawierający w części naziemnej nadajnik naziemny sygnałów sterujących, natomiast na pokładzie obiektu autonomicznego odbiornik pokładowy sygnałów sterujących, połączony z serwomechanizmami tego obiektu autonomicznego, jak również moduł pokładowego układu pomiarowego stanu sterowanego obiektu autonomicznego przy czym sygnał wykonawczy podawany na serwomechanizmy obiektu autonomicznego jest funkcją zarówno sygnałów sterujących wysyłanych przez operatora z części naziemnej układu sterowania, jak i sygnałów pomiarowych z układu pomiarowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w części naziemnej układu sterowania nadajnik naziemny sygnałów sterujących połączony jest z modułem odbiornika naziemnego sygnałów pomiarowych, który sprzężony jest drogą radiową z modułem układu pomiarowego stanu sterowanego obiektu autonomicznego, a sygnał sterujący przesyłany do sterowanego obiektu autonomicznego jest funkcją sygnałów podawanych przez pilota-operatora z manipulatora naziemnego oraz sygnałów pomiarowych, przy czym proces sterowania odbywa się według znanych zależności pomiędzy sygnałami mierzonymi a zadawanymi przez operatora.

Zaprojektowanie i wykonanie aparatur sterujących zgodnie z wynalazkiem umożliwia kształtowanie właściwości dynamicznych sterowanym obiektem autonomicznym. W rozwiązaniu według w ynalazku modyfikacja następuje w części naziemnej aparatury modelarskiej, z wykorzystaniem odebranych sygnałów pomiarowych z obiektu autonomicznego. Zaletą takiego rozwiązania jest możliwość łatwiejszego i szybszego dostrajania systemu podczas pracy układu autonomicznego. Można zmienić parametry bez zmian w ustawieniach na obiekcie autonomicznym. Pozwala to również na zmiany trybu sterowania podczas pracy obiektu autonomicznego. Układ sterowania umożliwia więc realizację dużej liczby dodatkowych funkcji, które nie są możliwe przy wykorzystaniu dotychczas stosowanych rozwiązań sterowania przy wykorzystaniu klasycznej aparatury oraz klasycznych stabilizatorów znajdujących się na sterowanym obiekcie autonomicznym.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym pokazano w ujęciu schematycznym strukturę układu sterowania.

Jak to pokazano na rysunku układ sterowania według wynalazku dzieli się na część naziemną 1 oraz obiekt autonomiczny 2. Część naziemna 1 zawiera odbiornik naziemny 3 mierzonych parametrów sprzężony z nadajnikiem naziemnym 4 sygnału sterującego 6 z wejściem, którego połączony jest

PL 223 693 B1 układ manipulatorów naziemnych 5. Odpowiednio ukształtowany sygnał sterujący 6 jest przesyłany do bloku odbiornika pokładowego 7 obiektu autonomicznego 2, a odbiornik pokładowy 7 odpowiednio wysterowuje serwomechanizm 8 oddziaływujący na elementy sterujące 9 obiektu autonomicznego 2. którego układ pomiarowy 10 przekazuje dane do odbiornika naziemnego 3 sygnałów pomiarowych 11 w części naziemnej 1. Proces sterowania realizowany jest zgodnie z niżej podaną funkcją:

Y(t)=F(u) · U(t)+G(u, z) · Z(t), gdzie:

- Y(t) jest wektorem parametrów wysyłanych przez część naziemną 1 układu sterowania do sterowanego obiektu autonomicznego 2,

- U(t) jest wektorem sygnałów wysyłanych z układu manipulatora naziemnego 5 przez operatora,

- F(u) jest macierzą funkcji kształtujących sygnały wysyłane z układu manipulatora naziemnego 5 przez operatora,

- Z(t) jest wektorem pomiarów odebranych z układu pomiarowego 10 umieszczonego na części pokładowej sterowanego obiektu autonomicznego 2,

- G(u, z) jest macierzą funkcji przetwarzających sygnał pomiarowy 11.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Układ sterowania obiektem autonomicznym, zawierający w części naziemnej nadajnik naziemny sygnałów sterujących, natomiast na pokładzie obiektu autonomicznego odbiornik pokładowy sygnałów sterujących, połączony z serwomechanizmami (8) tego obiektu autonomicznego, jak również moduł pokładowego układu pomiarowego stanu sterowanego obiektu autonomicznego, przy czym sygnał wykonawczy podawany na serwomechanizmy obiektu autonomicznego jest funkcją zarówno sygnałów sterujących wysyłanych przez operatora z części naziemnej układu sterowania, jak i sygnałów pomiarowych z układu pomiarowego, znamienny tym, że w części naziemnej (1) układu sterowania nadajnik naziemny (4) sygnałów sterujących (6) połączony jest z modułem odbiornika naziemnego (3) sygnałów pomiarowych (11), który sprzężony jest drogą radiową z modułem układu pomiarowego (10) stanu sterowanego obiektu autonomicznego (2), a sygnał sterujący (6) przesyłany do sterowanego obiektu autonomicznego (2) jest funkcją sygnałów podawanych przez pilota-operatora z manipulatora naziemnego (5) oraz sygnałów pomiarowych (11).