RU182886U1

RU182886U1 - Система угловой стабилизации

Info

Publication number: RU182886U1
Application number: RU2018117102U
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Канушкин; Александр Владимирович Зайцев; Андрей Владимирович Волков; Кирилл Викторович Шишкин; Алексей Пертович Сачук
Priority date: 2018-05-07
Filing date: 2018-05-07
Publication date: 2018-09-05

Abstract

В полезной модели предлагается алгоритмическое улучшение быстродействия системы угловой стабилизации летательного аппарата.Известная система угловой стабилизации улучшена посредством добавления дополнительного управления основанного на принципе бинарности, примененного к переменным состояния нелинейной динамической системы, которое обеспечивает повышение ее быстродействия без потери устойчивости.

Description

Полезная модель относится к системам управления и стабилизации летательных аппаратов и может быть использована в управляемых ракетах.

Известна система стабилизации ракеты, включающая измерительные датчики угла, угловой скорости, масштабирующие блоки, сигнал управления с которых через преобразователь поступает на рулевой привод и управляющие органы. В данной системе управления моменты пропорциональны управляющим сигналам рыскания и не зависят от угла вращения. При этом исключается возможность использования для стабилизации одновременно всех управляющих органов, путем разворота корпуса по углу вращения (Павлов В.А., Пономаренко С.А., Хованский Ю.М Стабилизация летательных аппаратов и автопилоты - М: Высшая школа. 1964 - с 191).

Наиболее близкой к предполагаемой полезной модели является система угловой стабилизации, содержащая по каналу рыскания: датчик угла, датчик угловой скорости, соединенные с сумматором через масштабирующие блоки, выход сумматора соединен со входом рулевых приводов, выход рулевых приводов соединен со входом органов управления (Разыграев А.П., Основы управления полетом космических аппаратов и коробление М.: Машиностроение, 1977-422 с), которая является прототипом предполагаемой полезной модели.

Недостатком данной системы угловой стабилизации является низкое быстродействие, так как выбор значений коэффициентов алгоритма стабилизации ограничено границами области устойчивости с учетом нелинейностей скоростной характеристики рулевых машин, типа«зона насыщения».

Задачей предполагаемой полезной модели является повышение быстродействия.

Сущность полезной модели заключается в том, что в систему угловой стабилизации, содержащую по каналу рыскания: датчик угла, датчик угловой скорости, соединенные с сумматором через масштабирующие блоки, выход сумматора соединен со входом рулевого привода, выход рулевого привода соединен со входом исполнительных органов, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены: второй сумматор, три блока умножения, два блока определения знака, при этом выход датчика угла соединен с первым масштабирующим блоком, с первым блоком определения знака и с первым входом первого блока умножения, первый масштабирующий блок соединен с первым входом первого сумматора, первый блок определения знака соединен с первым входом второго блока умножения, выход первого блока умножения соединен с первым входом второго сумматора, который соединен со вторым входом второго блока умножения, выход первого блока умножения соединен со вторым блоком определения знака, который соединен с первым входом третьего блока умножения, выход первого блока умножения соединен со вторым входом третьего блока умножения, который соединен со вторым входом второго сумматора, второй блок умножения соединен со вторым входом первого сумматора, выход датчика угловой скорости соединен со вторым входом первого блока умножения и со вторым масштабирующим блоком, который соединен с третьим входом первого сумматора, который соединен с рулевым приводом, выход рулевого привода канала рыскания соединен со входом органов управления.

Функциональная схема системы угловой стабилизации представлена на фиг. 1., где выход датчика угла 1 соединен с первым масштабирующим блоком 2, с первым входом первого блока умножения 3 и с первым блоком определения знака 4, первый масштабирующий блок 2 соединен с первым входом первого сумматора 5, первый блок определения знака 4 соединен с первым входом второго блока умножения 6, выход первого блока умножения 3 соединен с первым входом второго сумматора 7, который соединен со вторым входом второго блока умножения 6, выход первого блока умножения 3 соединен со вторым блоком определения знака 8, который соединен с первым входом третьего блока умножения 9, выход первого блока умножения 4 соединен со вторым входом третьего блока умножения 9, который соединен со вторым входом второго сумматора 7, второй блок умножения 6 соединен со вторым входом первого сумматора 5, выход датчика угловой скорости 10 соединен со вторым входом первого блока умножения 3 и со вторым масштабирующим блоком 11, который соединен с третьим входом первого сумматора 5, который соединен с рулевым приводом 12, выход рулевого привода 12 соединен со входом органов управления канала рыскания 13.

Система угловой стабилизации работает таким образом: С датчика угла 1 и датчика угловой скорости 10, на первый блок умножения 4 поступают текущие угловые параметры движения ракеты, где перемножаются,

, из него произведение параметров поступает на сумматор 7, так же через блок умножения 4, произведение параметров поступает на второй блок определения знака 8

, где после его обработки перемножается в третьем блоке умножения 9 со значениями параметров из первого блока умножения 4,

, откуда поступает на второй сумматор 7, где произведение из третьего блока умножения 9 суммируется с произведением из первого блока умножения 4,

, откуда значение поступает второй блок умножения 6, с датчика угла 1 поступают угловые параметры движения на первый блок определения знака 5, где обрабатывается с отрицательным знаком, -

и после обработки значений, поступают блок умножения 6, где перемножаются со значением суммы из второго сумматора 7, -

, Таким образом, конечное уравнение бинарной составляющей управления имеет вид:

После этого отработанное значение поступает первый сумматор 3, где складывается со значениями параметров движения, прошедшими через масштабирующие блоки 2 и 11. Получаем бинарный алгоритм управления следующего вида:

Далее полученное значение управления поступает на рулевые приводы объекта управления 12.

Предлагаемая система использует переменные состояния нелинейной динамической системы как координату, и те же самые переменные считают оператором, создавая в первом и третьем квадрантах дополнительное управление. Основной положительный эффект достигается за счет того, что в первом и третьем квадрантах фазовой плоскости возмущающий момент совпадает по направлению с аэродинамическим (объект аэродинамически неустойчив), следовательно, движение в данных квадрантах во многом определяет не только устойчивость, но и качество управления. Таким образом, повышается быстродействие системы угловойстабилизации ракеты в процессе полета на активном участке траектории при действии внешних возмущений.

Claims

Система угловой стабилизации, содержащая по каналу рыскания: датчик угла, датчик угловой скорости, соединенные с сумматором через масштабирующие блоки, выход сумматора соединен со входом рулевого привода, выход рулевого привода соединен со входом исполнительных органов, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены: второй сумматор, три блока умножения, два блока определения знака, при этом выход датчика угла соединен с первым масштабирующим блоком, с первым входом первого блока умножения и с первым блоком определения знака, первый масштабирующий блок соединен с первым входом первого сумматора, первый блок определения знака соединен с первым входом второго блока умножения, выход первого блока умножения соединен с первым входом второго сумматора, который соединен со вторым входом второго блока умножения, выход первого блока умножения соединен со вторым блоком определения знака, который соединен с первым входом третьего блока умножения, выход первого блока умножения соединен со вторым входом третьего блока умножения, который соединен со вторым входом второго сумматора, второй блок умножения соединен со вторым входом первого сумматора, выход датчика угловой скорости соединен со вторым входом первого блока умножения и со вторым масштабирующим блоком, который соединен с третьим входом первого сумматора, который соединен с рулевым приводом, выход рулевого привода соединен со входом органов управления канала рыскания.