RU211357U1

RU211357U1 - LATERAL STABILIZATION SYSTEM

Info

Publication number: RU211357U1
Application number: RU2022103960U
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Канушкин; Александр Владимирович Зайцев; Владислав Олегович Петрук; Александр Сергеевич Журавлев
Filing date: 2022-02-15
Publication date: 2022-06-01

Abstract

Полезная модель относится к системам управления и стабилизации летательных аппаратов и может быть использована в управляемых ракетах. Задачей полезной модели является повышение устойчивости системы стабилизации ракеты, при сохранении точности стабилизации центра масс, в процессе полета на активном атмосферном участке траектории при действии внешних возмущений. В известную модель системы боковой стабилизации были добавлены: масштабирующий блок 15, блок постоянного воздействия 17, сумматоры 14 и 16, блоки умножения 13 и 18 и блок деления 5. При больших отклонениях от нулевого значения в плоскости отклонения центра масс значение коэффициента отклонения центра масс уменьшается, что увеличивает запасы устойчивости системы боковой стабилизации. При малых отклонениях центра масс значение коэффициента увеличивается, что обеспечивает сохранение точности системы боковой стабилизации. 1 ил.

The utility model relates to aircraft control and stabilization systems and can be used in guided missiles. The objective of the utility model is to increase the stability of the rocket stabilization system, while maintaining the accuracy of stabilizing the center of mass, during flight on the active atmospheric part of the trajectory under the influence of external disturbances. The following were added to the well-known model of the lateral stabilization system: scaling block 15, constant action block 17, adders 14 and 16, multiplication blocks 13 and 18 and division block 5. With large deviations from zero in the plane of deviation of the center of mass, the value of the deviation coefficient of the center of mass decreases , which increases the stability margins of the lateral stabilization system. With small deviations of the center of mass, the value of the coefficient increases, which ensures the accuracy of the lateral stabilization system. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к системам управления и стабилизации летательных аппаратов и может быть использована в управляемых ракетах.The utility model relates to aircraft control and stabilization systems and can be used in guided missiles.

При управлении движением центра масс летательного аппарата управляющие сигналы системы наведения должны преобразоваться в боковую и нормальную управляющие силы. На активном участке полета управляющие силы в нормальном и боковом направлениях наиболее удобно и целесообразно создавать, изменяя угловое положение летательного аппарата относительно его вектора скорости, т.е. создавая углы атаки и скольжения. Для управления этими углами используют два канала автомата угловой стабилизации летательного аппарата - тангажа и рыскания. Таким образом, известна система стабилизации ракеты, включающая два канала: тангажа и рыскания автомата угловой стабилизации, причем канал стабилизации угла тангажа входит в состав канала управления нормальным движением, а канал стабилизации угла рыскания - в канал управления боковым движением центра масс летательного аппарата (Разыграев А.П. Основы управления полетом космических аппаратов - М.: Машиностроение, 1990 - 266-267 с.).When controlling the movement of the center of mass of the aircraft, the control signals of the guidance system must be converted into lateral and normal control forces. On the active leg of the flight, the control forces in the normal and lateral directions are most conveniently and expediently created by changing the angular position of the aircraft relative to its velocity vector, i.e. creating angles of attack and slip. To control these angles, two channels of the automatic angular stabilization of the aircraft are used - pitch and yaw. Thus, a rocket stabilization system is known, which includes two channels: pitch and yaw of the angular stabilization machine, and the pitch angle stabilization channel is part of the normal motion control channel, and the yaw angle stabilization channel is in the channel for controlling the lateral movement of the center of mass of the aircraft (Razygraev A .P. Fundamentals of spacecraft flight control - M.: Mashinostroenie, 1990 - 266-267 pp.).

Известна система боковой стабилизации ракеты, содержащая по каналам тангажа, рыскания, вращения: датчик угла, датчик угловой скорости, соединенные с сумматорами через масштабирующие, дифференцирующие и интегрирующие блоки, выходы сумматоров соединены с входами рулевых приводов через сумматор, выходы рулевых приводов соединены со входами органов управления (Дегтярева В.Б., Дубко Ю.В. Системы автоматического управления летательными аппаратами - М.: Машиностроение, 1988 - 141 с.), которая является прототипом предлагаемой полезной модели.Known system of lateral stabilization of the rocket, containing the channels of pitch, yaw, rotation: the angle sensor, the angular velocity sensor connected to the adders through the scaling, differentiating and integrating units, the outputs of the adders are connected to the inputs of the steering drives through the adder, the outputs of the steering drives are connected to the inputs of the bodies control (Degtyareva VB, Dubko Yu.V. Systems of automatic control of aircraft - M.: Mashinostroenie, 1988 - 141 pp.), which is the prototype of the proposed utility model.

В известных системах боковой стабилизации, как недостаток, можно выделить низкую устойчивость углового движения летательного аппарата при возникновении и действии на него внешнего воздействия на активном атмосферном участке траектории полета, обусловленную влиянием динамики центра масс на устойчивость углового движения.In the known systems of lateral stabilization, as a drawback, one can single out the low stability of the angular motion of the aircraft in the event of the appearance and action of an external influence on it in the active atmospheric section of the flight path, due to the influence of the dynamics of the center of mass on the stability of the angular motion.

Задачей полезной модели является повышение устойчивости системы стабилизации ракеты, при сохранении точности стабилизации центра масс, в процессе полета на активном атмосферном участке траектории при действии внешних возмущений.The objective of the utility model is to increase the stability of the rocket stabilization system, while maintaining the accuracy of stabilizing the center of mass, during flight on the active atmospheric part of the trajectory under the influence of external disturbances.

Сущность заключается в том, что в известную систему боковой стабилизации, содержащую по каналам тангажа, рыскания, акселерометр, соединенный со входом первого интегратора, первый выход которого соединен со вторым интегратором, выход которого соединен с первым масштабирующим блоком, выход которого соединен с первым входом первого сумматора; второй выход первого интегратора соединен со входом второго масштабирующего блока, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен со входом рулевых приводов; выход датчика угла соединен с дифференциатором и третьим масштабирующим блоком, выход которого соединен с первым входом второго сумматора; выход дифференциатора соединен с входом четвертого масштабирующего блока, выход которого соединен со вторым входом третьего сумматора, выход которого соединен со входом рулевых приводов, выход рулевых приводов соединен со входом объекта управления, дополнительно введены масштабирующий блок, блок постоянного воздействия, один сумматор, два блока умножения, блок деления, при этом акселерометр соединен со входом первого интегратора, первый выход которого соединен со вторым интегратором, выход которого соединен с первым масштабирующим блоком, выход которого соединен со входом блока деления; второй выход первого интегратора соединен со вторым масштабирующем блоком, выход которого соединен с первым входом первого сумматора; датчик угла соединен с дифференциатором и с четвертым масштабирующим блоком; выход дифференциатора соединен со входом третьего масштабирующего блока, который соединен с первым входом второго сумматора; выход третьего масштабирующего блока соединен со вторым входом второго сумматора, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора; выход первого блока умножения соединен с третьим блоком сумматора, выход которого соединен со входом пятого масштабирующего блока; первый блок постоянного воздействия соединен со вторым входом четвертого сумматора, выход которого соединен со вторым входом блока деления; выход второго блока умножения соединен с первым входом третьего сумматора.The essence lies in the fact that in the well-known lateral stabilization system containing through the pitch, yaw channels, an accelerometer connected to the input of the first integrator, the first output of which is connected to the second integrator, the output of which is connected to the first scaling unit, the output of which is connected to the first input of the first adder; the second output of the first integrator is connected to the input of the second scaling unit, the output of which is connected to the first input of the first adder, the output of which is connected to the input of the steering actuators; the output of the angle sensor is connected to the differentiator and the third scaling unit, the output of which is connected to the first input of the second adder; the output of the differentiator is connected to the input of the fourth scaling block, the output of which is connected to the second input of the third adder, the output of which is connected to the input of the steering gears, the output of the steering gears is connected to the input of the control object, a scaling unit, a constant action unit, one adder, two multiplication units are additionally introduced , a division unit, wherein the accelerometer is connected to the input of the first integrator, the first output of which is connected to the second integrator, the output of which is connected to the first scaling unit, the output of which is connected to the input of the division unit; the second output of the first integrator is connected to the second scaling unit, the output of which is connected to the first input of the first adder; the angle sensor is connected to the differentiator and to the fourth scaling unit; the output of the differentiator is connected to the input of the third scaling block, which is connected to the first input of the second adder; the output of the third scaling unit is connected to the second input of the second adder, the output of which is connected to the second input of the first adder; the output of the first multiplication unit is connected to the third adder unit, the output of which is connected to the input of the fifth scaling unit; the first block of constant exposure is connected to the second input of the fourth adder, the output of which is connected to the second input of the dividing block; the output of the second multiplication block is connected to the first input of the third adder.

Функциональная схема системы боковой стабилизации представлена на фигуре, где выход акселерометра 1 соединен со входом первого интегратора 2, первый выход которого соединен со вторым интегратором 3, выход которого соединен с первым масштабирующим блоком 4, выход которого соединен с первым входом блока деления 5; второй выход первого интегратора 2 соединен со вторым масштабирующем блоком 6, выход которого соединен с первым входом первого сумматора 7; датчик угла 8 соединен с дифференциатором 9 и с третьим масштабирующим блоком 10; выход дифференциатора 8 соединен со входом четвертого масштабирующего блока 11, который соединен с первым входом второго сумматора 12; выход третьего масштабирующего блока 10 соединен со вторым входом второго сумматора 12, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора 7; выход первого блока умножения 13 соединен с третьим сумматором 14, выход которого соединен со входом пятого масштабирующего блока 15, который соединен с первым входом четвертого сумматора 16; блок постоянного воздействия 17 соединен со вторым входом четвертого сумматора 16, выход которого соединен со вторым входом блока деления 5, выход которого соединен с третьим входом первого сумматора 7; выход второго блока умножения 18 соединен со вторым входом третьего сумматора 14; выход первого сумматора 7 соединен со входом рулевых приводов 19, выход которых соединен со входом органов управления 20.The functional diagram of the lateral stabilization system is shown in the figure, where the output of the accelerometer 1 is connected to the input of the first integrator 2, the first output of which is connected to the second integrator 3, the output of which is connected to the first scaling unit 4, the output of which is connected to the first input of the dividing unit 5; the second output of the first integrator 2 is connected to the second scaling unit 6, the output of which is connected to the first input of the first adder 7; the angle sensor 8 is connected to the differentiator 9 and to the third scaling unit 10; the output of the differentiator 8 is connected to the input of the fourth scaling unit 11, which is connected to the first input of the second adder 12; the output of the third scaling unit 10 is connected to the second input of the second adder 12, the output of which is connected to the second input of the first adder 7; the output of the first multiplication unit 13 is connected to the third adder 14, the output of which is connected to the input of the fifth scaling unit 15, which is connected to the first input of the fourth adder 16; block constant exposure 17 is connected to the second input of the fourth adder 16, the output of which is connected to the second input of the division block 5, the output of which is connected to the third input of the first adder 7; the output of the second multiplication unit 18 is connected to the second input of the third adder 14; the output of the first adder 7 is connected to the input of the steering gears 19, the output of which is connected to the input of the controls 20.

Система боковой стабилизации работает таким образом.The lateral stabilization system works in this way.

В нормальном режиме с датчика угла 8 сигнал поступает через дифференциатор 9, третий и четвертый масштабирующие блоки 10 и 11 на второй сумматор 12, откуда далее сигнал поступает в первый сумматор 7, где он суммируется с сигналом, полученным с акселерометра 1, и сигналом, проходящим с блока постоянного воздействия 14.In normal mode, from the angle sensor 8, the signal enters through the differentiator 9, the third and fourth scaling blocks 10 and 11 to the second adder 12, from where the signal then goes to the first adder 7, where it is added to the signal received from the accelerometer 1 and the signal passing through from the permanent exposure unit 14.

С первого интегратора 2 сигнал поступает на первый блок умножения 13, со второго интегратора 3 сигнал поступает на третий сумматор 14. Далее сигнал с третьего сумматора 14 поступает на пятый масштабирующий блок 15, откуда переходит на блок четвертого сумматора 16, где сигналы масштабирующего блока 15 и внешнего сигнала воздействия с блока постоянного внешнего воздействия 17 суммируются. По прохождению сигнала на блок деления 5 происходит умножение сигнала с первого масштабирующего блок 4 и блока постоянного воздействия 17.From the first integrator 2, the signal goes to the first multiplication block 13, from the second integrator 3, the signal goes to the third adder 14. Then the signal from the third adder 14 goes to the fifth scaling block 15, from where it goes to the block of the fourth adder 16, where the signals of the scaling block 15 and external signal of influence from the block of constant external influence 17 are summarized. As the signal passes to the division block 5, the signal is multiplied from the first scaling block 4 and the constant action block 17.

С акселерометра 1 сигнал поступает через первый интегратор 2, далее переходит на второй интегратор 3 и на второй масштабирующий блок 6. Сигнал, выходящий из второго интегратора 3, попадает на масштабирующий блок 4, откуда поступает на блок деления 5 и попадает на первый сумматор 7, где суммируются сигналы с первого масштабирующего блока 6, блока деления 5 и второго сумматора 12. Полученный сигнал из первого сумматора далее поступает на рулевой привод 19, затем с рулевого привода 19 переходит в виде управляющего сигнала на органы управления 20.From the accelerometer 1, the signal enters through the first integrator 2, then passes to the second integrator 3 and to the second scaling block 6. The signal coming out of the second integrator 3 enters the scaling block 4, from where it enters the division block 5 and enters the first adder 7, where the signals from the first scaling block 6, the division block 5 and the second adder 12 are summed up. The received signal from the first adder is then fed to the steering gear 19, then from the steering gear 19 it passes in the form of a control signal to the controls 20.

Стабилизация углового движения достигается сведением к нулю разницы между программных значений углов и значений углов, снятых с датчиков углов. После стабилизации углового движения при малой величине масштабируемого коэффициента сигнала с пятого масштабирующего блока 15 осуществляется стабилизация центра масс с заданными коэффициентами с третьего и четвертого масштабирующих блоков 10 и 11, чем обеспечивается заданная точность стабилизации центра масс ракеты, следуя чему можно сделать вывод о том, что при понижении коэффициента сигнала с пятого масштабирующего блока 15 и повышения коэффициентов с третьего и четвертого масштабирующих блоков 10 и 11 устойчивость ракеты будет сохраняться без потери точности.Stabilization of the angular motion is achieved by reducing to zero the difference between the program values of the angles and the values of the angles taken from the angle sensors. After stabilization of the angular motion at a small value of the scaled coefficient of the signal from the fifth scaling block 15, the center of mass is stabilized with the given coefficients from the third and fourth scaling blocks 10 and 11, which ensures the given accuracy of stabilization of the center of mass of the rocket, following which we can conclude that when lowering the signal coefficient from the fifth scaling block 15 and increasing the coefficients from the third and fourth scaling blocks 10 and 11, the stability of the rocket will be maintained without loss of accuracy.

Таким образом, при больших отклонениях центра масс ракеты от программной траектории коэффициент передачи по координате алгоритма стабилизации центра масс уменьшается пропорционально величине отклонения, чем снижается негативное влияние алгоритма стабилизации центра масс на алгоритм управления в боковой плоскости, что повышает устойчивость системы угловой стабилизации.Thus, with large deviations of the center of mass of the rocket from the program trajectory, the transfer coefficient along the coordinate of the center of mass stabilization algorithm decreases in proportion to the deviation, which reduces the negative impact of the center of mass stabilization algorithm on the control algorithm in the lateral plane, which increases the stability of the angular stabilization system.

При малых отклонениях центра масс ракеты коэффициент передачи по координате алгоритма стабилизации центра масс ракеты увеличивается, что позволяет сохранить требуемую точность стабилизации центра масс ракеты.With small deviations of the center of mass of the rocket, the transfer coefficient along the coordinate of the stabilization algorithm for the center of mass of the rocket increases, which makes it possible to maintain the required accuracy of stabilization of the center of mass of the rocket.

Claims

A lateral stabilization system comprising, through the pitch, yaw channels, an accelerometer connected to the input of the first integrator, the first output of which is connected to the second integrator, the output of which is connected to the first scaling unit, the output of which is connected to the first input of the first adder; the second output of the first integrator is connected to the input of the second scaling unit, the output of which is connected to the first input of the first adder, the output of which is connected to the input of the steering actuators; the output of the angle sensor is connected to the differentiator and the third scaling unit, the output of which is connected to the first input of the second adder; the output of the differentiator is connected to the input of the fourth scaling block, the output of which is connected to the second input of the third adder, the output of which is connected to the input of the steering actuators, the output of which is connected to the input of the control object, characterized in that it additionally includes a fifth scaling block, a constant action block, the fourth adder, the first and second multiplication unit, the division unit, while the accelerometer is connected to the input of the first integrator, the first output of which is connected to the second integrator, the output of which is connected to the first scaling unit, the output of which is connected to the input of the division unit; the second output of the first integrator is connected to the second scaling unit, the output of which is connected to the first input of the first adder; the angle sensor is connected to the differentiator and to the fourth scaling unit; the output of the differentiator is connected to the input of the third scaling block, which is connected to the first input of the second adder; the output of the third scaling unit is connected to the second input of the second adder, the output of which is connected to the second input of the first adder; the output of the first multiplication unit is connected to the third adder unit, the output of which is connected to the input of the fifth scaling unit; the first block of constant exposure is connected to the second input of the fourth adder, the output of which is connected to the second input of the dividing block; the output of the second multiplication block is connected to the first input of the third adder.