RU2180131C1 - Method of single-channel control in longitudinal motion of light ground effect craft - Google Patents

Method of single-channel control in longitudinal motion of light ground effect craft Download PDF

Info

Publication number
RU2180131C1
RU2180131C1 RU2000117971/09A RU2000117971A RU2180131C1 RU 2180131 C1 RU2180131 C1 RU 2180131C1 RU 2000117971/09 A RU2000117971/09 A RU 2000117971/09A RU 2000117971 A RU2000117971 A RU 2000117971A RU 2180131 C1 RU2180131 C1 RU 2180131C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pitch angle
value
input
angular velocity
unit
Prior art date
Application number
RU2000117971/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Л.Г. Романенко
В.В. Назаров
А.А. Ганева
С.В. Зайцев
Original Assignee
Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева filed Critical Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева
Priority to RU2000117971/09A priority Critical patent/RU2180131C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2180131C1 publication Critical patent/RU2180131C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: automatic control over flight of aircraft. SUBSTANCE: technical result of proposal lies in reduction of deviation from reference flight altitude and balanced value of pitch angle under effect of disturbance and in decrease of time of return of ground effect craft to reference flight altitude and to balanced value of pitch angle on completion of effect of disturbance. Method consists in measurement of pitch angle, angular velocity, in formation of control signals proportional to pitch angle and angular acceleration and in formation of non- linear control signal in which value of damping factor depends on sign and value of pitch angle, on sign and value of angular velocity. Control signals are summed up and fed to control unit directly acting on elevator. EFFECT: reduced deviation from reference flight altitude. 5 dwg

Description

Изобретение относится к системам автоматического регулирования полета и может быть использовано для уменьшения отклонения высоты полета экраноплана от балансировочного значения, а также для сокращения времени переходных процессов экраноплана по углу тангажа и высоте. The invention relates to automatic flight control systems and can be used to reduce the deviation of the ekranoplan flight altitude from the balancing value, as well as to reduce the time of transient ekranoplan operations by pitch angle and height.

Известен способ двухканального управления продольным движением экранопланов (Диомидов В. Б. Автоматическое управление движением экранопланов.- СПб. ГНЦ РФ -ЦНИИ "Электроприбор", 1996) -[1, стр. 86]. Он включает в себя измерение текущего угла тангажа, угловой скорости, высоты полета, вертикальной скорости и формирование управляющих сигналов, пропорциональных данным величинам, которые подаются на исполнительные устройства - приводы руля высоты и закрылков. There is a method of two-channel control of the longitudinal movement of ekranoplanes (Diomidov B. B. Automatic control of the movement of ekranoplanes. - SPb. SSC RF-CRI Elektropribor, 1996) - [1, p. 86]. It includes measuring the current pitch angle, angular velocity, flight altitude, vertical speed and the formation of control signals proportional to these values, which are fed to the actuators - elevator and flap drives.

Также известно устройство двухканального управления продольным движением экраноплана при помощи канала руля высоты и канала закрылков [1, стр.174 ]. Оно содержит в себе датчик угла для получения значения угла тангажа, датчик угловой скорости для определения угловой скорости ωZ, радиовысотомер для получения сигнала H, пропорционального высоте полета над подстилающей поверхностью, усилители для формирования управляющих сигналов и рулевые агрегаты, воздействующие на руль высоты и закрылки соответственно.Also known is a device for two-channel control of the longitudinal movement of an ekranoplan using the elevator channel and the flaps channel [1, p. 174]. It contains an angle sensor for obtaining a pitch angle value, an angular velocity sensor for determining the angular velocity ω Z , a radio altimeter for receiving a signal H proportional to the flight altitude above the underlying surface, amplifiers for generating control signals and steering units acting on the elevator and flaps respectively.

Известные способ управления продольным движением экраноплана и устройство для его реализации применимы в основном на экранопланах больших размеров, полет которых осуществляется на достаточно больших высотах. Вследствие того что погрешность измерения текущей высоты полета радиовысотомерами, предназначенными для экранопланов, составляет около 0,1 м в диапазоне высот 0-15 м (Небылов А. В. Измерение параметров полета вблизи морской поверхности, СПбГААП. СПб., 1994) -[2, стр. 79], то такая погрешность измерения неприемлема для легких экранопланов, летающих на высотах 0,3-1 м над поверхностью. Двухканальная схема управления не всегда приемлема, так как у легких экранопланов могут отсутствовать закрылки, предназначенные для непосредственного управления высотой полета (обладающие возможностью отклоняться в противоположные направления от нейтрального). Введение двухканальной схемы управления также ограничивается и требованиями массогабаритных показателей для легких экранопланов. The known method of controlling the longitudinal movement of an ekranoplane and a device for its implementation are mainly applicable to ekranoplans of large sizes, the flight of which is carried out at sufficiently high altitudes. Due to the fact that the error in measuring the current flight altitude by radio altimeters designed for ekranoplanes is about 0.1 m in the altitude range 0-15 m (A. Nebylov, Measurement of flight parameters near the sea surface, SPbGAAP. SPb., 1994) - [2 , p. 79], then such a measurement error is unacceptable for light ekranoplanes flying at altitudes of 0.3-1 m above the surface. A two-channel control scheme is not always acceptable, since light winged wagons may not have flaps designed to directly control the flight altitude (having the ability to deviate in opposite directions from the neutral). The introduction of a two-channel control scheme is also limited by the requirements of weight and size indicators for lightweight ekranoplanes.

Для сравнительного анализа с заявляемым изобретением принят способ автономного управления угловым движением самолета, включающий в себя измерение угла тангажа, угловой скорости и углового ускорения относительно оси OZ и формирование управляющих сигналов, пропорциональных измеренным значениям, подаваемым на привод руля высоты (Бортовые системы управления полетом /под ред. Ю. В. Байбородина - М.: Транспорт, 1975) -[3, стр. 254]. For comparative analysis with the claimed invention, a method for autonomously controlling the angular movement of an aircraft was adopted, which includes measuring the pitch angle, angular velocity and angular acceleration relative to the OZ axis and generating control signals proportional to the measured values supplied to the elevator drive (On-board flight control systems / under Edited by Yu. V. Bayborodin - M .: Transport, 1975) - [3, p. 254].

Известно также устройство одноканального управления угловым движением тангажа (использовалось в автопилоте АП-15Т), содержащее датчик угла тангажа, выход которого соединен с первым входом сумматора, датчик угловой скорости, соединенный со вторым входом сумматора, датчик углового ускорения, подключенный к третьему входу сумматора, последовательно соединенные усилитель, вход которого соединен с выходом сумматора, и рулевой агрегат [3, стр. 254]. There is also known a device for single-channel pitch angle control (used in the AP-15T autopilot), comprising a pitch angle sensor, the output of which is connected to the first input of the adder, an angular velocity sensor connected to the second input of the adder, an angular acceleration sensor connected to the third input of the adder, serially connected amplifier, the input of which is connected to the output of the adder, and the steering unit [3, p. 254].

Указанные способ и устройство одноканального управления продольным движением можно непосредственно применить и на легком экраноплане. При этом в силу собственного свойства экраноплана возвращаться к опорной высоте полета будет косвенно осуществляться и стабилизация опорной высоты, значение которой однозначно определяется скоростью полета и балансировочным отклонением руля высоты. Но при этом способе и устройстве управления будут достаточно большие отклонения экраноплана от опорной высоты полета и балансировочного значения угла тангажа под действием возмущений. Уменьшить отклонения экраноплана от балансировочной (опорной) высоты полета и балансировочного значения угла тангажа под действием возмущений можно, не меняя структуру автопилота, увеличением коэффициента демпфирования экраноплана относительно поперечной оси. В этом случае возмущения, действующие относительно поперечной оси (удар волны), не вызовут большого отклонения угла тангажа относительно балансировочного положения, а поэтому и экраноплан мало отклонится от опорной высоты полета, так как вертикальная скорость при этом в силу соотношения

Figure 00000002
будет достаточно мала. Но при наличии большого демпфирования относительно поперечной оси экраноплан будет медленнее возвращаться к балансировочному значению угла тангажа. Следовательно, более длительное время будет существовать вертикальная скорость центра масс экраноплана
Figure 00000003
что вызовет большее отклонение экраноплана по высоте после окончания действия возмущения. Для уменьшения отклонения экраноплана по высоте после прекращения действия возмущения на этапе возвращения экраноплана к балансировочному значению угла тангажа желательно иметь меньшее значение коэффициента демпфирования.The aforementioned method and device for single-channel longitudinal motion control can be directly applied to a light winged craft. At the same time, due to the ekranoplan’s own property, the stabilization of the reference altitude, the value of which is uniquely determined by the flight speed and the balancing deviation of the elevator, will be indirectly carried out to return to the reference altitude. But with this method and control device, there will be sufficiently large deviations of the winged wing from the reference flight altitude and the balancing value of the pitch angle under the action of perturbations. To reduce the deviations of the ekranoplan from the balancing (reference) flight altitude and the balancing value of the pitch angle under the action of disturbances, it is possible, without changing the structure of the autopilot, by increasing the damping coefficient of the ekranoplan relative to the transverse axis. In this case, the perturbations acting relative to the transverse axis (wave impact) will not cause a large deviation of the pitch angle relative to the balancing position, and therefore the winged wing will deviate little from the reference flight altitude, since the vertical speed due to the relation
Figure 00000002
will be small enough. But in the presence of large damping relative to the transverse axis, the ekranoplan will slowly return to the balancing value of the pitch angle. Therefore, for a longer time there will be a vertical velocity of the center of mass of the winged craft
Figure 00000003
which will cause a greater deviation of the ekranoplan in height after the end of the disturbance. To reduce the deviation of the ekranoplan in height after the cessation of the disturbance at the stage of the return of the ekranoplan to the balancing value of the pitch angle, it is desirable to have a lower value of the damping coefficient.

Ставится задача уменьшения отклонения от опорной высоты полета и балансировочного значения угла тангажа под действием возмущения и сокращения времени возвращения экраноплана на опорную высоту полета и к балансировочному значению угла тангажа по окончании действия возмущения путем формирования сигнала нелинейного управления. The task is to reduce the deviation from the reference flight altitude and the balancing value of the pitch angle under the action of a disturbance and to reduce the time of the return of the winged wing to the reference altitude and to the balancing value of the pitch angle at the end of the perturbation by generating a non-linear control signal.

Поставленная задача достигается тем, что по способу, по которому производят измерение угла тангажа, угловой скорости и углового ускорения относительно оси OZ, формирование управляющих сигналов, пропорциональных тангажу, угловой скорости относительно оси OZ и углового ускорения, суммирование управляющих сигналов с последующим преобразованием полученного сигнала в угловое перемещение руля высоты, дополнительно формируют нелинейный сигнал управления. Значение коэффициента демпфирования в нелинейном сигнале управления зависит от знака и значения угла тангажа, знака и значения угловой скорости. Таким образом, коэффициент демпфирования является переменным и его изменение осуществляется по закону
i * ω = iω(l-k)ωz,
где iω- расчетное значение коэффициента демпфирования в линейной системе, ωz- угловая скорость;

Figure 00000004

где М - некоторый постоянный коэффициент; ϑ- текущее значение угла тангажа.The problem is achieved in that by the method by which the pitch angle, angular velocity and angular acceleration are measured relative to the OZ axis, the formation of control signals proportional to the pitch, the angular velocity relative to the OZ axis and angular acceleration, the summation of the control signals with the subsequent conversion of the received signal into angular displacement of the elevator, additionally form a non-linear control signal. The value of the damping coefficient in a non-linear control signal depends on the sign and value of the pitch angle, sign and value of the angular velocity. Thus, the damping coefficient is variable and its change is carried out according to the law
i * ω = i ω (lk) ω z ,
where i ω is the calculated value of the damping coefficient in a linear system, ω z is the angular velocity;
Figure 00000004

where M is a constant coefficient; ϑ - current pitch angle value.

Коэффициент демпфирования принимает свое максимальное значение при возрастании угла тангажа (угол тангажа и угловая скорость относительно поперечной оси имеют один знак). С началом возвращения угла тангажа к балансировочному значению коэффициент демпфирования ступенчато изменяется и уменьшается пропорционально отклонению угла тангажа от балансировочного значения. Это позволяет не допустить больших отклонений высоты полета экраноплана от опорной высоты и значений угла тангажа от балансировочного значения, а также сократить время переходного процесса по высоте и углу тангажа. The damping coefficient takes its maximum value with increasing pitch angle (pitch angle and angular velocity relative to the transverse axis have the same sign). With the beginning of the return of the pitch angle to the balancing value, the damping coefficient changes stepwise and decreases in proportion to the deviation of the pitch angle from the balancing value. This allows you to prevent large deviations of the flight altitude of the ekranoplan from the reference altitude and pitch angle values from the balancing value, as well as reduce the time of the transition process in height and pitch angle.

Устройство управления продольным движением экраноплана содержит датчик угла тангажа, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, датчик угловой скорости, датчик углового ускорения, соединенный с третьим входом первого сумматора, рулевой агрегат, вход которого соединен с выходом первого сумматора. Дополнительно введен блок формирования нелинейного управляющего сигнала, первый вход которого соединен с выходом датчика угла тангажа, второй вход соединен с выходом датчика угловой скорости и выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, содержащий последовательно соединенные блок вычисления модуля, блок усиления и второй блок умножения с релейным блоком, первый блок умножения, инвертор, вход которого соединен с выходом первого блока умножения, первый и второй вход которого соединены соответственно с выходами блока усиления и релейного блока, первый вход третьего блока умножения соединен с выходом инвертора, выход третьего блока умножения соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен со вторым входом третьего блока умножения и вторым входом второго блока умножения, являющимися вторым входом блока формирования нелинейного управляющего сигнала, первым входом блока формирования нелинейного управляющего сигнала является вход блока вычисления модуля, соединенный с первым входом второго блока умножения, а выходом блока формирования нелинейного управляющего сигнала является выход второго сумматора. The control device for the longitudinal movement of the winged wing contains a pitch angle sensor, the output of which is connected to the first input of the first adder, an angular velocity sensor, an angular acceleration sensor connected to the third input of the first adder, a steering unit, the input of which is connected to the output of the first adder. In addition, a nonlinear control signal generating unit has been introduced, the first input of which is connected to the output of the pitch angle sensor, the second input is connected to the output of the angular velocity sensor and the output of which is connected to the second input of the first adder, containing the module calculation unit, the amplification unit, and the second multiplication unit with a relay unit, a first multiplication unit, an inverter whose input is connected to the output of the first multiplication unit, the first and second input of which are connected respectively to the outputs of the amplifier unit switch and relay block, the first input of the third multiplication unit is connected to the inverter output, the output of the third multiplication unit is connected to the first input of the second adder, the second input of which is connected to the second input of the third multiplication unit and the second input of the second multiplication unit, which are the second input of the nonlinear control unit signal, the first input of the non-linear control signal generation unit is the input of the module calculation unit, connected to the first input of the second multiplication unit, and the output of the formation unit Non-linear control signal is the output of the second adder.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1 и 2. На фиг.1 представлена блок-схема устройства для управления продольным движением экраноплана; на фиг.2 - блок-схема реализации блока формирования нелинейного управляющего сигнала. The invention is illustrated in figures 1 and 2. Figure 1 presents a block diagram of a device for controlling the longitudinal movement of the winged craft; figure 2 is a block diagram of an implementation of the block forming a nonlinear control signal.

Устройство содержит:
1 - датчик угла тангажа;
2 - датчик угловой скорости;
3 - датчик углового ускорения;
4 - блок формирования нелинейного управляющего сигнала;
5 - первый сумматор;
6 - рулевой агрегат.
The device contains:
1 - pitch angle sensor;
2 - angular velocity sensor;
3 - angular acceleration sensor;
4 - block forming a nonlinear control signal;
5 - the first adder;
6 - steering unit.

Приняты следующие обозначения:
kνν - сигнал, снимаемый с датчика угла тангажа 1;
iωωZ- сигнал, снимаемый с датчика угловой скорости 2;
kaaz - сигнал, снимаемый с датчика углового ускорения 3;
φB- угол поворота руля высоты.
The following notation is accepted:
k ν ν is the signal taken from the pitch angle sensor 1;
i ω ω Z is the signal taken from the angular velocity sensor 2;
k a a z - signal taken from the angular acceleration sensor 3;
φ B is the angle of rotation of the elevator.

Выход датчика угла тангажа 1 и выход датчика углового ускорения 3 соответственно соединены с первым и третьим входами первого сумматора 5. Первый и второй вход блока формирования нелинейного управляющего сигнала 4 соединены с выходами датчика угла тангажа 1 и датчика угловой скорости 2 соответственно. Выход блока формирования нелинейного управляющего сигнала 4 соединен со вторым входом первого сумматора 5. Выход первого сумматора 5 соединен с входом рулевого агрегата 6. The output of the pitch angle sensor 1 and the output of the angle acceleration sensor 3 are respectively connected to the first and third inputs of the first adder 5. The first and second input of the non-linear control signal generating unit 4 are connected to the outputs of the pitch angle sensor 1 and the angular velocity sensor 2, respectively. The output of the non-linear control signal generating unit 4 is connected to the second input of the first adder 5. The output of the first adder 5 is connected to the input of the steering unit 6.

Блок формирования нелинейного управляющего сигнала (фиг.2) содержит:
7 - блок вычисления модуля;
8 - блок усиления;
9 - первый блок умножения;
10 - второй блок умножения;
11 - релейный блок;
12 - третий блок умножения;
13 - инвертор;
14 - второй сумматор.
Block forming a nonlinear control signal (figure 2) contains:
7 - module calculation unit;
8 - gain block;
9 - the first block of multiplication;
10 - the second block of multiplication;
11 - relay block;
12 - the third block of multiplication;
13 - inverter;
14 - second adder.

Блок формирования нелинейного управляющего сигнала содержит последовательно соединенные блок вычисления модуля 7, блок усиления 8 и второй блок умножения 10 с релейным блоком 11, первый блок умножения 9, инвертор 13, вход которого соединен с выходом первого блока умножения 9, первый и второй вход которого соединены соответственно с выходами блока усиления 8 и релейного блока 11, первый вход третьего блока умножения 12 соединен с выходом инвертора 13, выход третьего умножения 12 соединен с первым входом второго сумматора 14, второй вход которого соединен со вторым входом третьего блока умножения 12 и вторым входом второго блока умножения 10, являющимися вторым входом блока формирования нелинейного управляющего сигнала 4, первым входом блока формирования нелинейного управляющего сигнала 4 является вход блока вычисления модуля 7, соединенный с первым входом второго блока умножения 10, а выходом блока формирования нелинейного управляющего сигнала 4 является выход второго сумматора 14. The non-linear control signal generating unit comprises a series-connected calculation unit of module 7, a gain unit 8 and a second multiplication unit 10 with a relay unit 11, a first multiplication unit 9, an inverter 13, the input of which is connected to the output of the first multiplication unit 9, the first and second input of which are connected respectively, with the outputs of the amplification unit 8 and the relay unit 11, the first input of the third multiplication unit 12 is connected to the output of the inverter 13, the output of the third multiplication 12 is connected to the first input of the second adder 14, the second input of which is inen with the second input of the third multiplication block 12 and the second input of the second multiplication block 10, which are the second input of the non-linear control signal generating unit 4, the first input of the non-linear control signal generating unit 4 is the input of the computing unit of module 7 connected to the first input of the second multiplying unit 10, and the output of the non-linear control signal generating unit 4 is the output of the second adder 14.

Работа устройства происходит следующим образом. При появлении возмущения, действующего относительно оси OZ экраноплана, появляется угловая скорость ωZ. Сигнал, пропорциональный угловой скорости ωZ, снимается с выхода датчика 2 и поступает на второй вход блока формирования нелинейного управляющего сигнала 4. Действие возмущения будет вызывать и отклонение угла тангажа от балансировочного значения. Сигнал с выхода датчика 1, пропорциональный отклонению угла тангажа от балансировочного значения, поступает на первый вход первого сумматора 5 и на первый вход блока формирования нелинейного управляющего сигнала 4. При наличии углового ускорения датчиком 3 формируется сигнал, поступающий на третий вход первого сумматора 5. Блок формирования нелинейного управляющего сигнала 4 формирует сигнал вида
i * ω = iω(l-k)wZ,
iω- расчетное значение коэффициента демпфирования в линейной системе, ωZ- угловая скорость

Figure 00000005

где М - некоторый постоянный коэффициент; ϑ- текущее значение угла тангажа.The operation of the device is as follows. When a perturbation appears, acting on the WZ axis OZ, the angular velocity ω Z appears. The signal proportional to the angular velocity ω Z is taken from the output of the sensor 2 and fed to the second input of the non-linear control signal generating unit 4. The disturbance action will also cause the pitch angle to deviate from the balancing value. The signal from the output of the sensor 1, proportional to the deviation of the pitch angle from the balancing value, is fed to the first input of the first adder 5 and to the first input of the non-linear control signal generating unit 4. In the presence of angular acceleration, the sensor 3 generates a signal arriving at the third input of the first adder 5. Block forming a nonlinear control signal 4 generates a signal of the form
i * ω = i ω (lk) w Z ,
i ω is the calculated value of the damping coefficient in a linear system, ω Z is the angular velocity
Figure 00000005

where M is a constant coefficient; ϑ - current pitch angle value.

Формирование нелинейного управляющего сигнала происходит следующим образом. Сигнал, пропорциональный текущему значению угловой скорости, со второго входа блока формирования нелинейного управляющего сигнала 4 поступает на второй вход второго блока умножения 10, второй вход третьего блока умножения 12 и на второй вход второго сумматора 14. Сигнал, пропорциональный углу тангажа, поступает на вход блока вычисления модуля 7 и первый вход второго блока умножения 10. Вычисленный модуль текущего значения угла тангажа с выхода блока 7 поступает через блок усиления 8 на первый вход первого блока умножения 9. С выхода второго блока умножения 10 произведение сигналов, пропорциональных текущим значениям угла тангажа и угловой скорости, поступает на вход релейного блока 11. Релейный блок 11 формирует сигнал, равный либо нулевому, либо единичному значению, в зависимости от знаков текущих значений угла тангажа и угловой скорости. С выхода релейного блока 11 сигнал поступает на второй вход первого блока умножения 9. В зависимости от значения сигнала на выходе релейного блока 11 коэффициент К на выходе первого блока умножения 9 принимает либо нулевое значение, либо значение, пропорциональное текущему значению угла тангажа. С выхода первого блока умножения 9 через инвертор 13 сигнал поступает на первый вход третьего блока умножения 12. С выхода третьего блока умножения 12 сигнал поступает на первый вход второго сумматора 14. С выхода второго сумматора 14 сформированный управляющий сигнал поступает на второй вход первого сумматора 5. The formation of a nonlinear control signal occurs as follows. A signal proportional to the current value of the angular velocity from the second input of the non-linear control signal generating unit 4 is fed to the second input of the second multiplication unit 10, the second input of the third multiplication unit 12 and to the second input of the second adder 14. The signal proportional to the pitch angle is fed to the input of the unit the calculation of module 7 and the first input of the second block of multiplication 10. The calculated module of the current value of the pitch angle from the output of block 7 enters through the amplification block 8 to the first input of the first block of multiplication 9. From the output of the second block As a multiplication of 10, the product of the signals proportional to the current values of the pitch angle and angular velocity is fed to the input of the relay unit 11. The relay unit 11 generates a signal equal to either zero or unit value, depending on the signs of the current values of the pitch angle and angular velocity. From the output of the relay unit 11, the signal is supplied to the second input of the first multiplication unit 9. Depending on the value of the signal at the output of the relay unit 11, the coefficient K at the output of the first multiplication unit 9 takes either a zero value or a value proportional to the current value of the pitch angle. From the output of the first block of multiplication 9 through the inverter 13, the signal is supplied to the first input of the third block of multiplication 12. From the output of the third block of multiplication 12, the signal goes to the first input of the second adder 14. From the output of the second adder 14, the generated control signal is supplied to the second input of the first adder 5.

На первом сумматоре 5 происходит суммирование поступающих со своими коэффициентами усиления управляющих сигналов. С выхода первого сумматора полученный сигнал поступает на вход рулевого агрегата 6. Рулевой агрегат непосредственно воздействует на руль высоты и отклоняет его в направлении противодействия внешнему возмущению. At the first adder 5, the control signals coming in with their gains are added. From the output of the first adder, the received signal is fed to the input of the steering unit 6. The steering unit directly acts on the elevator and rejects it in the direction of counteracting external disturbance.

Таким образом, способ управления продольным движением экраноплана и устройство для его осуществления уменьшают отклонение экраноплана от опорной высоты, вызванное действием возмущения и сокращают время возврата к опорной высоте полета за счет введения нелинейного управления коэффициентом демпфирования. Это утверждение подтверждается графиками переходных процессов, представленными на фиг. 3, 5. Эти графики получены в результате математического моделирования системы "Экраноплан - Система Управления" с привлечением ЭВМ. В качестве типовых возмущающих воздействий приняты удар волны и вертикальный ветер. На фиг.3 представлено изменение значения угла тангажа при воздействии вертикальной скорости 5 м/с. Цифрой 1 обозначен переходный процесс при использовании блока формирования нелинейного управляющего сигнала, а цифрой 2 обозначен переходный процесс при линейном способе управления. Явно видно уменьшение отклонения значения угла тангажа от балансировочного значения в случае применение блока формирования нелинейного управляющего сигнала. При использовании блока формирования нелинейного управляющего сигнала отклонение угла тангажа от балансировочного значения уменьшается более чем в два раза. При возмущении в виде вертикального порыва ветра со скоростью 5 м/с переходный процесс по относительной высоте полета при использовании блока формирования нелинейного управляющего сигнала не имеет существенного отличия от переходного процесса при использовании линейной системы управления. На фиг.4 представлены переходные процессы по тангажу при воздействии возмущения в виде угловой скорости 5 град/с. Угловая скорость характеризует удар экраноплана о водную поверхность. Цифрой 1 обозначен переходный процесс при использовании блока формирования нелинейного управляющего сигнала, а цифрой 2 обозначен переходный процесс при линейном способе управления. Заметно как уменьшение отклонения под действием возмущения, так и сокращение времени возврата на углы, близкие к балансировочному значению при использовании блока формирования нелинейного управляющего сигнала. На фиг.5 представлены переходные процессы по относительной высоте полета при воздействии возмущения в виде угловой скорости 5 град/с. Цифрой 1 обозначен переходный процесс при использовании блока формирования нелинейного управляющего сигнала, а цифрой 2 обозначен переходный процесс при линейном способе управления. При использовании блока формирования нелинейного управляющего сигнала уменьшается как отклонение под действием возмущения, так и сокращение времени возврата к опорной высоте полета. Thus, the method of controlling the longitudinal movement of the ekranoplane and the device for its implementation reduce the deviation of the ekranoplane from the reference altitude caused by the action of perturbation and reduce the time of return to the reference altitude due to the introduction of nonlinear control of the damping coefficient. This statement is supported by the transient graphs shown in FIG. 3, 5. These graphs were obtained as a result of mathematical modeling of the Ekranoplan - Control System system using a computer. The wave shock and vertical wind are accepted as typical disturbing influences. Figure 3 presents the change in the pitch angle when exposed to a vertical speed of 5 m / s. The number 1 indicates the transient process when using the non-linear control signal generation unit, and the number 2 indicates the transient process with the linear control method. The decrease in the deviation of the pitch angle value from the balancing value is clearly seen in the case of using the non-linear control signal generating unit. When using the non-linear control signal generating unit, the pitch angle deviation from the balancing value is more than halved. With a perturbation in the form of a vertical gust of wind at a speed of 5 m / s, the transient process with respect to the relative flight height when using the non-linear control signal generating unit does not differ significantly from the transient process when using the linear control system. Figure 4 shows the pitch transients under the influence of a disturbance in the form of an angular velocity of 5 deg / s. Angular velocity characterizes the impact of an ekranoplan against a water surface. The number 1 indicates the transient process when using the non-linear control signal generation unit, and the number 2 indicates the transient process with the linear control method. Noticeable is the decrease in the deviation due to the disturbance, as well as the reduction in the return time to angles close to the balancing value when using the non-linear control signal generating unit. Figure 5 shows the transients in relative flight altitude under the influence of a disturbance in the form of an angular velocity of 5 deg / s. The number 1 indicates the transient process when using the non-linear control signal generation unit, and the number 2 indicates the transient process with the linear control method. When using the non-linear control signal generating unit, both the deviation due to the disturbance and the reduction of the return time to the reference flight altitude are reduced.

Устройство включает в себя простые в реализации схемы, состоящие из общедоступных элементов, и характеризуется малыми габаритными размерами и небольшим энергопотреблением. The device includes easy-to-implement circuits, consisting of publicly available elements, and is characterized by small overall dimensions and low power consumption.

Данный способ может применяться не только на легких экранопланах, но и на летательных аппаратах при управлении угловым движением и высотой полета, где также будет эффективным введение блока формирования нелинейного управляющего сигнала. This method can be used not only on light winged planes, but also on aircraft when controlling angular movement and flight altitude, where it will also be effective to introduce a block for generating a nonlinear control signal.

Claims (1)

Способ управления продольным движением экраноплана, основанный на формировании сигналов, пропорциональных углу тангажа, угловой скорости и углового ускорения, формировании управляющих сигналов, пропорциональных текущим значениям угла тангажа и углового ускорения со своими коэффициентами передачи, суммировании управляющих сигналов с последующим преобразованием полученного сигнала в угловое перемещение руля высоты, отличающийся тем, что формируют нелинейный управляющий сигнал, зависящий от величин и знаков текущих значений угла тангажа и угловой скорости вида
i * ω = iω(1-k)ωz,
где iω - расчетное значение коэффициента демпфирования в линейной системе;
ωz - угловая скорость;
Figure 00000006

где М - некоторый постоянный коэффициент; ϑ - текущее значение угла тангажа.
A method of controlling the longitudinal movement of an ekranoplan based on the formation of signals proportional to the pitch angle, angular velocity and angular acceleration, the formation of control signals proportional to the current values of the pitch angle and angular acceleration with their transmission coefficients, the summation of the control signals with the subsequent conversion of the received signal to the steering angle heights, characterized in that a non-linear control signal is formed, depending on the values and signs of the current values of the angle drywall and the angular velocity of the form
i * ω = i ω (1-k) ω z ,
where i ω is the calculated value of the damping coefficient in a linear system;
ω z is the angular velocity;
Figure 00000006

where M is a constant coefficient; ϑ - the current value of the pitch angle.
RU2000117971/09A 2000-07-05 2000-07-05 Method of single-channel control in longitudinal motion of light ground effect craft RU2180131C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000117971/09A RU2180131C1 (en) 2000-07-05 2000-07-05 Method of single-channel control in longitudinal motion of light ground effect craft

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000117971/09A RU2180131C1 (en) 2000-07-05 2000-07-05 Method of single-channel control in longitudinal motion of light ground effect craft

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2180131C1 true RU2180131C1 (en) 2002-02-27

Family

ID=20237481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000117971/09A RU2180131C1 (en) 2000-07-05 2000-07-05 Method of single-channel control in longitudinal motion of light ground effect craft

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2180131C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2681509C1 (en) * 2017-11-08 2019-03-06 Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method for controlling elevator of aircraft
CN114063636A (en) * 2021-08-11 2022-02-18 中国电子科技集团公司电子科学研究院 Interference observer-based unmanned aerial vehicle cluster intensive formation control method and device

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Бортовые системы управления полетом/Под ред. Ю.В. БАЙБОРОДИНА. - М.: Транспорт, 1975, с.254. *
ДИОМИДОВ В.Б. Автоматическое управление движением экранопланов. СПб.: ЦНИИ "Электроприбор", 1996, с.86. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2681509C1 (en) * 2017-11-08 2019-03-06 Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method for controlling elevator of aircraft
CN114063636A (en) * 2021-08-11 2022-02-18 中国电子科技集团公司电子科学研究院 Interference observer-based unmanned aerial vehicle cluster intensive formation control method and device
CN114063636B (en) * 2021-08-11 2023-11-17 中国电子科技集团公司电子科学研究院 Unmanned aerial vehicle cluster intensive formation control method and device based on interference observer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0355148B1 (en) Wind shear detection system
US2985409A (en) Gust alleviation system
CN108873929B (en) Method and system for autonomous landing of fixed-wing aircraft
US4261537A (en) Velocity vector control system augmented with direct lift control
US4390950A (en) Angle of attack based pitch generator and head up display
US4127249A (en) Apparatus for computing the rate of change of energy of an aircraft
US3948096A (en) Apparatus for computing the acceleration of an aircraft along its flight path
Koifman et al. Autonomously aided strapdown attitude reference system
US8265802B2 (en) Method and device for determining the dynamic stability margin of an aircraft
RU2180131C1 (en) Method of single-channel control in longitudinal motion of light ground effect craft
RU2225636C2 (en) Device of single-channel control over longitudinal motion of light baffle plane
US5089968A (en) Ground effects compensated real time aircraft body angle of attack estimation
US4460964A (en) Multiaxis hardover protection apparatus for automatic flight control systems
US3471108A (en) Periodically grounded inertial navigator
RU2176812C1 (en) Flight aircraft lateral movement control system
RU2071034C1 (en) Navigational complex
RU2231104C1 (en) Apparatus for single-channel control of lengthwise motion of light-weight ground-effect machine
RU2042170C1 (en) System for controlling side motion of pilot-free small-size flying object
JPH06161556A (en) Automatic pilot device
RU208194U1 (en) CORNER STABILIZATION SYSTEM
Jex et al. Stability and control of the Gossamer human powered aircraft by analysis and flight test
Ryan et al. Use of wind shears in the design of aerospace vehicles.
Colgren et al. Flight Test validation of sideslip estimation using inertial accelerations
RU2801620C2 (en) Method for increasing the precision characteristics of an autonomous strapdown vertical gyroscope with integral correction and apparatus for implementation thereof
RU2260179C1 (en) Device for flight control of plane load weight

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040706