RU186492U1

RU186492U1 - Система угловой стабилизации

Info

Publication number: RU186492U1
Application number: RU2018129426U
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Канушкин; Александр Владимирович Зайцев; Андрей Владимирович Волков; Кирилл Викторович Шишкин; Алексей Петрович Сачук; Дмитрий Андреевич Барыкин
Priority date: 2018-08-10
Filing date: 2018-08-10
Publication date: 2019-01-22

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-с191).

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: три блока определения знака, один дифференциатор, два сумматора, один блок умножения, один масштабирующий блок, при этом, выход датчика угла соединен с первым масштабирующим блоком и первым блоком определения знака; первый масштабирующий блок соединен с первым входом первого сумматора; первый блок определения знака соединен с первым входом второго сумматора, выход которого соединен с первым входом блока умножения; выход датчика угловой скорости соединен со вторым масштабирующим блоком, со вторым блоком определения знака и дифференциатором; выход второго масштабирующего блока соединен со вторым входом первого сумматора; выход второго блока определения знака соединен со вторым входом второго сумматора и с первым входом третьего сумматора; выход дифференциатора соединен с третьим блоком определения знака, выход которого соединен со вторым входом третьего сумматора, выход которого соединен со вторым входом блока умножения; выход блока умножения соединен со входом третьего масштабирующего блока, выход которого соединен с третьим входом первого сумматора, выход которого соединен со входом рулевых приводов, выход которых соединен со входом исполнительных органов.

Функциональная схема системы угловой стабилизации представлена на фиг. 1., где выход датчика угла 1 соединен с первым масштабирующим блоком 2 и первым блоком определения знака 3; первый масштабирующий блок 2 соединен с первым входом первого сумматора 4; первый блок определения знака 3 соединен с первым входом второго сумматора 5, выход которого соединен с первым входом блока умножения 6; выход датчика угловой скорости 7 соединен со вторым масштабирующим блоком 8, со вторым блоком определения знака 9 и дифференциатором 10; выход второго масштабирующего блока 8 соединен со вторым входом первого сумматора 4; выход второго блока определения знака 9 соединен со вторым входом второго сумматора 5 и с первым входом третьего сумматора 11; выход дифференциатора 10 соединен с третьим блоком определения знака 12, выход которого соединен со вторым входом третьего сумматора 11, выход которого соединен со вторым входом блока умножения 6; выход блока умножения 6 соединен со входом третьего масштабирующего блока 13, выход которого соединен с третьим входом первого сумматора 4, выход которого соединен со входом рулевых приводов 14, выход которых соединен со входом исполнительных органов 15.

Система угловой стабилизации работает таким образом: Текущее значение угла исполнительных органов ракеты измеряется датчиком угла 1 и поступает на вход блока определения знака 3, также обработанный сигнал из датчика угловой скорости 7, поступает на вход блока определения знака 9. Вместе с этим, параметры, измеренные датчиком угловой скорости 7, обрабатываются в дифференциаторе 10 и поступают на вход блока определения знака 12. После этого, в сумматор 5 поступают значения знаков с блоков определения знаков 3 и 9, а в сумматор 11 поступают значения знаков, поступивших с блоков определения знаков 9 и 12. Таким образом, с сумматора 5 сигнал проходит равным двум только в том случае, когда ускорение и угловая скорость ракеты положительны, и равным нулю, когда ускорение и угловая скорость ракеты имеют разные знаки, а с сумматора 11 проходит равным двум только в том случае, когда значения угла и угловой скорости ракеты положительны, и равным нулю, когда значения угла и угловой скорости ракеты имеют разные знаки. Далее значения знаков с сумматора 5 и сумматора 9 поступают на блок умножения 6. В итоге, с блока умножения 6 сигнал выходит равным четырем в том случае, когда все измеряемые параметры имеют одинаковые знаки и равным нулю, когда все измеряемые параметры имеют разные знаки. Полученный сигнал поступает в масштабирующий блок 13, откуда поступает на вход сумматора 4, где складывается со значениями угла и угловой скорости, прошедшими через масштабирующие блоки 2 и 8. Получаем систему угловой стабилизации с алгоритмом вида:

Далее полученный управляющий сигнал поступает на рулевые приводы объекта управления 14, а далее на вход исполнительных органов 15.

Основной положительный эффект достигается за счет того, что при одинаковых значениях угла, угловой скорости, и углового ускорения ракеты, подается дополнительное управление на рулевые приводы ракеты. Таким образом, повышается быстродействие системы угловой стабилизации 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 рулевых приводов соединен со входом исполнительных органов, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены: три блока определения знака, один дифференциатор, два сумматора, один блок умножения, один масштабирующий блок, при этом выход датчика угла соединен с первым масштабирующим блоком и первым блоком определения знака; первый масштабирующий блок соединен с первым входом первого сумматора; первый блок определения знака соединен с первым входом второго сумматора, выход которого соединен с первым входом блока умножения; выход датчика угловой скорости соединен со вторым масштабирующим блоком, со вторым блоком определения знака и дифференциатором; выход второго масштабирующего блока соединен со вторым входом первого сумматора; выход второго блока определения знака соединен со вторым входом второго сумматора и с первым входом третьего сумматора; выход дифференциатора соединен с третьим блоком определения знака, выход которого соединен со вторым входом третьего сумматора, выход которого соединен со вторым входом блока умножения; выход блока умножения соединен со входом третьего масштабирующего блока, выход которого соединен с третьим входом первого сумматора, выход которого соединен со входом рулевых приводов, выход которых соединен со входом исполнительных органов.