RU2303805C1 - Control unit of flight vehicle pitch channel - Google Patents
Control unit of flight vehicle pitch channel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2303805C1 RU2303805C1 RU2005139818/28A RU2005139818A RU2303805C1 RU 2303805 C1 RU2303805 C1 RU 2303805C1 RU 2005139818/28 A RU2005139818/28 A RU 2005139818/28A RU 2005139818 A RU2005139818 A RU 2005139818A RU 2303805 C1 RU2303805 C1 RU 2303805C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- sensor
- pitch
- signal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к бортовым системам автоматического управления летательными аппаратами, которые реализуют в процессе полета развороты со значительными углами атаки.The invention relates to airborne systems for the automatic control of aircraft, which realize turns with significant angles of attack during flight.
Известны системы управления летательными аппаратами, содержащие в канале тангажа задатчик сигнала управления, датчик угла тангажа, датчик угловой скорости по тангажу и суммирующий усилитель, формирующие по задающим воздействиям и сигналам датчиков состояния управляющие воздействия на рулевые приводы летательного аппарата [1]. Данные существенные признаки есть и в предлагаемом техническом решении. В устройстве-аналоге возможны режимы, когда угол атаки выходит за рамки допустимого, что снижает качество управления летательным аппаратом и существует вероятность выхода режимов полета за ограничения по прочности.Aircraft control systems are known that include a control signal adjuster, a pitch angle sensor, a pitch angle sensor and a summing amplifier in the pitch channel, which generate control actions on the steering gears of the aircraft according to the driving actions and signals of the state sensors [1]. These essential features are in the proposed technical solution. In the analog device, modes are possible when the angle of attack is beyond the permissible limits, which reduces the quality of control of the aircraft and there is a likelihood of flight modes exceeding strength limits.
К известным решениям можно отнести введение дополнительных фильтров в канал управления для ограничения угла атаки [2]. Однако эти фильтры решают частные задачи, как и описано в [2], например, в условиях ветровых порывов; в то же время фильтры в прямой цепи ослабляют прохождение сигналов управления.Known solutions include the introduction of additional filters in the control channel to limit the angle of attack [2]. However, these filters solve particular problems, as described in [2], for example, in conditions of wind gusts; at the same time, filters in a direct circuit weaken the passage of control signals.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению, принятым за прототип, является устройство управления каналом тангажа летательного аппарата, содержащее задатчик сигнала управления, датчик угла тангажа, датчик угловой скорости по тангажу и последовательно соединенные интегратор и суммирующий усилитель, причем выходы датчика угла тангажа и датчика угловой скорости по тангажу соединены соответственно со вторым и третьим входами суммирующего усилителя, выход которого является выходом устройства [3, с.194]. Все данные существенные признаки есть и в предлагаемом техническом решении.Closest to the proposed invention, adopted as a prototype, is an aircraft pitch channel control device comprising a control signal adjuster, a pitch angle sensor, a pitch angle sensor and a series integrator and a summing amplifier, the outputs of the pitch angle sensor and the pitch velocity sensor the pitch is connected respectively with the second and third inputs of the summing amplifier, the output of which is the output of the device [3, p.194]. All these essential features are in the proposed technical solution.
В устройстве-прототипе [3], также как и в устройстве [2], возможны режимы, когда угол атаки выходит за рамки допустимого, что снижает качество управления летательным аппаратом и существует вероятность выхода режимов полета за ограничения по прочности.In the prototype device [3], as well as in the device [2], modes are possible when the angle of attack is outside the acceptable range, which reduces the quality of control of the aircraft and there is a likelihood that flight modes go beyond strength limits.
Решаемой в предложенном устройстве технической задачей является расширение маневренных возможностей устройства и ограничение угла атаки.The technical problem solved in the proposed device is to expand the maneuverability of the device and limit the angle of attack.
Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство управления каналом тангажа летательного аппарата, содержащее задатчик сигнала управления, датчик угла тангажа, датчик угловой скорости по тангажу и последовательно соединенные интегратор и суммирующий усилитель, причем выходы датчика угла тангажа и датчика угловой скорости по тангажу соединены соответственно со вторым и третьим входами суммирующего усилителя, выход которого является выходом устройства, дополнительно введены последовательно соединенные задатчик опорного сигнала, первый и второй блоки умножения и функциональный ограничитель сигнала, выход которого подключен к входу интегратора, датчик скорости полета, подключенный через блок деления ко второму входу второго блока умножения, датчик скоростного напора, выход которого соединен со вторым входом блока деления, при этом выход задатчика сигнала управления соединен со вторым входом функционального ограничителя сигнала, и датчик текущего значения массы, выход которого соединен со вторым входом первого блока умножения.The specified technical result is achieved by the fact that in a known device for controlling the pitch channel of an aircraft, comprising a control signal adjuster, a pitch angle sensor, a pitch angle sensor and a series-connected integrator and a summing amplifier, the pitch pitch sensor and pitch angle sensor being connected respectively, with the second and third inputs of the summing amplifier, the output of which is the output of the device, additionally connected in series reference signal sensor, first and second multiplication blocks and a functional signal limiter, the output of which is connected to the integrator input, a flight speed sensor connected through the division to the second input of the second multiplication block, a pressure head sensor, the output of which is connected to the second input of the division block, this output of the control signal setter is connected to the second input of the functional signal limiter, and a current mass value sensor, the output of which is connected to the second input of the first multiplication unit.
Отличительными признаками предлагаемого технического решения являются то, что в устройство управления каналом тангажа летательного аппарата введены последовательно соединенные задатчик опорного сигнала, первый и второй блоки умножения и функциональный ограничитель сигнала, выход которого подключен ко входу интегратора, датчик скорости полета, подключенный через блок деления ко второму входу второго блока умножения, датчик скоростного напора, выход которого соединен со вторым входом блока деления, при этом выход задатчика сигнала управления соединен со вторым входом функционального ограничителя сигнала, и датчик текущего значения массы, выход которого соединен со вторым входом первого блока умножения.Distinctive features of the proposed technical solution are that a series of connected reference signal adjuster, first and second multiplication units and a functional signal limiter, the output of which is connected to the integrator input, an airspeed sensor connected through the division unit to the second, are introduced into the aircraft’s pitch channel control device the input of the second multiplication unit, a pressure head sensor, the output of which is connected to the second input of the division unit, while the output of the signal generator systematic way connected to the second input of the signal limiter function, and the sensor current weight value, the output of which is connected to a second input of the first multiplier unit.
Предложенное устройство управления каналом тангажа летательного аппарата позволяет расширить функциональные возможности управления летательным аппаратом и ограничить при этом угол атаки и тем самым повысить качество управления летательным аппаратом и вероятность невыхода режимов полета за ограничения по прочности.The proposed control device for the pitch channel of the aircraft allows you to expand the control capabilities of the aircraft and to limit the angle of attack and thereby improve the quality of control of the aircraft and the probability of failure of flight modes for strength limitations.
На чертеже представлена структурная схема устройства управления каналом тангажа летательного аппарата.The drawing shows a structural diagram of a device for controlling the pitch channel of an aircraft.
Устройство содержит задатчик сигнала управления 1, датчик угла тангажа 2, датчик угловой скорости по тангажу 3 и последовательно соединенные интегратор 4 и суммирующий усилитель 5, последовательно соединенные задатчик опорного сигнала 6, первый блок умножения 7, второй блок умножения 8 и функциональный ограничитель сигнала 9, выход которого подключен к входу интегратора 4, датчик скорости полета 10,подключенный через блок деления 11 ко второму входу второго блока умножения 8, датчик скоростного напора 12, выход которого соединен со вторым входом блока деления 11, причем выходы датчика угла тангажа 2 и датчика угловой скорости по тангажу 3 соединены соответственно со вторым и третьим входами суммирующего усилителя 5, выход которого является выходом устройства, выход задатчика сигнала управления 1 соединен со входом функционального ограничителя сигнала 9, и датчик текущего значения массы 13, выход которого соединен со вторым входом первого блока умножения.The device comprises a control signal controller 1, a pitch angle sensor 2, a pitch angle sensor 3 and series-connected integrator 4 and a summing amplifier 5, series-connected reference signal generator 6, a first multiplication unit 7, a second multiplication unit 8 and a functional signal limiter 9, the output of which is connected to the input of the integrator 4, the flight speed sensor 10 connected through the division unit 11 to the second input of the second multiplication unit 8, the pressure sensor 12, the output of which is connected to the second input the division unit 11, and the outputs of the pitch angle sensor 2 and the pitch angle sensor 3 are connected respectively to the second and third inputs of the summing amplifier 5, the output of which is the output of the device, the output of the control signal setter 1 is connected to the input of the signal limiter 9, and the current sensor mass values 13, the output of which is connected to the second input of the first multiplication block.
Устройство управления каналом тангажа летательного аппарата работает следующим образом.The control device of the pitch channel of the aircraft operates as follows.
Выходной сигнал управления σв формируется по сигналам интегратора 4-ϑу, датчика угла тангажа 2-ϑ и датчика угловой скоростиThe control output signal σb is generated by the signals of the 4-ϑ y integrator, 2-ϑ pitch angle sensor and angular velocity sensor
3-ωz в виде:3-ω z in the form:
где σB - сигнал управления, формируемый суммирующим усилителем 5;where σ B is the control signal generated by the summing amplifier 5;
Kϑ, K - передаточные числа, выставляемые в суммирующем усилителе 5;K ϑ , K - gear ratios set in the summing amplifier 5;
ϑ - сигнал угла тангажа, поступающий от датчика 2;ϑ - pitch angle signal from sensor 2;
ωz - сигнал угловой скорости по тангажу, поступающий от датчика 3;ω z is the pitch angular velocity signal, coming from sensor 3;
ϑу - сигнал управления, формируемый интегратором 4 по сигналу функционального ограничителя сигнала 9:ϑ у - control signal generated by the integrator 4 by the signal signal limiter 9:
При этом в базовом режиме - в условиях допустимых значений угла атаки:Moreover, in the basic mode - under the conditions of acceptable values of the angle of attack:
где - сигнал с выхода задатчика сигнала управления 1.Where - the signal from the output of the control signal setter 1.
В условиях функционирования устройства в составе системы управления летательного аппарата косвенно анализируется значение угла атаки летательного аппарата α (непосредственное измерение которого представляет известные трудности) и при приближении величины α к допустимому αдоп вводится ограничение в законе управления (1) в части формирования . А именно, для решения поставленной технической задачи сигнал формируется от задатчика сигнала управления 1 по сигналу при функциональном ограничении его величиной .в блоке 9, т.е.Under the conditions of the device’s functioning as part of the aircraft’s control system, the value of the angle of attack of the aircraft α (direct measurement of which is a known difficulty) is indirectly analyzed and, when the value of α approaches the permissible α, an additional restriction is introduced in the control law (1) regarding the formation . Namely, to solve the technical problem, the signal formed from the setpoint control signal 1 by a signal with functional limitation by its value . in block 9, i.e.
Величина формируется блоками 6, 7, 8, 10, 11 и 12 для блока 9 следующим образом.Value is formed by blocks 6, 7, 8, 10, 11 and 12 for block 9 as follows.
Основным соотношением в переходных процессах по отработке управляющих воздействий является, как показано, например, в [2], соотношение для угла атаки α:The main relation in transient processes for the development of control actions is, as shown, for example, in [2], the relation for the angle of attack α:
где: - коэффициент подъемной силы летательного аппарата.Where: is the lift coefficient of the aircraft.
Из уравнения (5):From equation (5):
где Where
Таким образом, с точностью до динамической составляющейThus, up to the dynamic component
Поскольку канал тангажа летательного аппарата отрабатывает заданную величину , то, зная αдоп., можно оценить :Since the pitch channel of the aircraft fulfills a predetermined value , then, knowing α add. can be estimated :
Так как As
(см., например, [3, с.30]),(see, for example, [3, p.30]),
где: - коэффициент подъемной силы;Where: - lift coefficient;
ρ - плотность воздуха;ρ is the air density;
S - площадь крыла;S is the wing area;
m - масса летательного аппарата,m is the mass of the aircraft,
V - скорость полета летательного аппарата, то из (8) с учетом (9) может быть получено соотношение:V is the flight speed of the aircraft, then from (8), taking into account (9), the relation can be obtained:
где Where
Датчик скоростного напора 11 выдает сигнал скоростного напораThe pressure sensor 11 generates a speed signal
Из (11) следует:From (11) it follows:
и тогда (10) перепишется:and then (10) will rewrite:
По соотношению (13) формируется сигнал (коэффициент в числителе Kα αдоп. выставлен в блоке 6 как заданная величина и поступает на первый вход первого блока умножения 7).According to relation (13), a signal is formed (the coefficient in the numerator K α α add. is set in block 6 as a given value and is supplied to the first input of the first multiplication block 7).
Сигналы скорости полета V и скоростного напора q с соответствующих датчиков 10 и 12 делятся в блоке деления 11. Сигнал деления поступает на второй вход второго блока умножения 8, на выходе которого имеем сигнал в соответствии с (10).The signals of the flight speed V and the pressure head q from the corresponding sensors 10 and 12 are divided in the division block 11. The division signal is fed to the second input of the second multiplication block 8, at the output of which we have a signal in accordance with (10).
Таким образом, предложенное устройство управления каналом тангажа летательного аппарата позволяет расширить функциональные возможности управления летательным аппаратом и ограничить при этом угол атаки.Thus, the proposed device for controlling the pitch channel of the aircraft allows you to expand the control capabilities of the aircraft and to limit the angle of attack.
Все блоки устройства управления являются стандартными и могут быть реализованы на элементах автоматики и вычислительной техники, например, по [4, 5].All blocks of the control device are standard and can be implemented on the elements of automation and computer technology, for example, according to [4, 5].
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №1751716, кл. G05B 13/02, 30.07.92.1. RF patent No. 1751716, cl. G05B 13/02, 07/30/92.
2. «Аэродинамика, устойчивость и управляемость сверхзвуковых самолетов» Под ред. Г.С.Бюшгенса. М.: Наука, Физматлит, 1998, с.616-618.2. “Aerodynamics, stability and controllability of supersonic aircraft” Ed. G.S. Byushgens. M.: Science, Fizmatlit, 1998, pp. 616-618.
3. И.А.Михалев и др. «Системы автоматического управления самолетом» М.: Машиностроение, 1987, с.30, 194.3. I. A. Mikhalev and others. "Automatic control systems for an aircraft" M.: Mechanical Engineering, 1987, p.30, 194.
4. А.У.Ялышев, О.И.Разоренов. «Многофункциональные аналоговые регулирующие устройства автоматики». М.: Машиностроение, 1981, с.103.4. A.U. Yalyshev, O. I. Razorenov. "Multifunctional analog control devices for automation." M .: Mechanical Engineering, 1981, p. 103.
5. В.Б.Смолов. «Функциональные преобразователи информации» Л.: Энергоиздат, Ленинградское отделение, 1981, с.55.5. V. B. Smolov. "Functional information converters" L .: Energoizdat, Leningrad branch, 1981, p.55.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005139818/28A RU2303805C1 (en) | 2005-12-21 | 2005-12-21 | Control unit of flight vehicle pitch channel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005139818/28A RU2303805C1 (en) | 2005-12-21 | 2005-12-21 | Control unit of flight vehicle pitch channel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2303805C1 true RU2303805C1 (en) | 2007-07-27 |
Family
ID=38431783
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005139818/28A RU2303805C1 (en) | 2005-12-21 | 2005-12-21 | Control unit of flight vehicle pitch channel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2303805C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2445671C2 (en) * | 2010-02-25 | 2012-03-20 | Московский государственный университет приборостроения и информатики | System for adaptive control of aeroplane on pitch angle |
RU2681823C1 (en) * | 2018-06-26 | 2019-03-12 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") | Method of forming a control signal of a steering drive of an uncleaned aircraft and a device for its implementation |
-
2005
- 2005-12-21 RU RU2005139818/28A patent/RU2303805C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Боднер В.А. Системы управления летательными аппаратами. - М.: Машиностроение. 1973, с.118-122. Математическое и программное обеспечение системы автономной навигации КА «Янтарь». - М.: МО СССР, 1986. с.65. * |
И.А.Михалев и др. Системы автоматического управления самолетом. - М.: Машиностроение, 1987, с.30, 194. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2445671C2 (en) * | 2010-02-25 | 2012-03-20 | Московский государственный университет приборостроения и информатики | System for adaptive control of aeroplane on pitch angle |
RU2681823C1 (en) * | 2018-06-26 | 2019-03-12 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") | Method of forming a control signal of a steering drive of an uncleaned aircraft and a device for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Dunfied et al. | Neural network based control of a four rotor helicopter | |
RU2310899C1 (en) | Method for normalization of control and stabilization signal of longitudinal-balancing motion of flight vehicle and device for its realization | |
CN103842925A (en) | Method and apparatus for minimizing dynamic structural loads of an aircraft | |
RU2303805C1 (en) | Control unit of flight vehicle pitch channel | |
RU2367992C1 (en) | Adaptive device of aircraft coordinated control | |
RU2391694C1 (en) | Board digital-analogue adaptive system of aircraft control | |
RU2394263C1 (en) | Adaptive device to generate signal controlling aircraft lengthwise-equalising motion | |
CN111221321A (en) | Unmanned aerial vehicle control law robustness assessment method based on power spectrum | |
CN113419431B (en) | Stratospheric airship trajectory tracking control method and system based on event triggering | |
RU2279119C1 (en) | Adaptive system for controlling flight height of an aircraft | |
RU137814U1 (en) | AUTOMOTIVE CONTROL SYSTEM FOR UNMANNED AIRCRAFT | |
RU53028U1 (en) | AIRCRAFT PITCH CHANNEL CONTROL DEVICE | |
RU86326U1 (en) | ON-BOARD DIGITAL ANALOGUE ADAPTIVE AIRCRAFT CONTROL SYSTEM | |
RU2460113C1 (en) | Method of generating integral adaptive signal for stabilising gliding motion of unmanned aircraft and apparatus for realising said method | |
RU2338236C1 (en) | Onboard angular stabilisation system for controlling flying aircraft | |
RU2305308C1 (en) | Onboard digital-analog adaptive system for controlling banking movement of aircraft | |
RU2367993C1 (en) | Adaptive device of aircraft coordinated control | |
RU2459744C1 (en) | Method of generating integral signal of drone gliding stabilisation and device to this end | |
RU2490686C1 (en) | Method of generating signal to control aircraft angular flight and device to this end | |
CN102472999A (en) | Control target processing system | |
JP3028888B2 (en) | Autopilot device | |
RU2290346C1 (en) | Flight altitude automatic control system for unmanned flying vehicles | |
RU2631736C1 (en) | Method for forming lateral-directional signals of non-stationary unmanned aerial vehicle with adaptive-functional correction and a device for its implementation | |
CN206594530U (en) | A kind of four-axle aircraft system based on STM32 | |
RU2491601C1 (en) | Method of generating digital/analogue adaptive aircraft control signal with variable structure and apparatus for realising said method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151222 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180420 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201222 |