RU2344460C1 - Method of longitudinal control of airplane - Google Patents
Method of longitudinal control of airplane Download PDFInfo
- Publication number
- RU2344460C1 RU2344460C1 RU2007112577/28A RU2007112577A RU2344460C1 RU 2344460 C1 RU2344460 C1 RU 2344460C1 RU 2007112577/28 A RU2007112577/28 A RU 2007112577/28A RU 2007112577 A RU2007112577 A RU 2007112577A RU 2344460 C1 RU2344460 C1 RU 2344460C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- overload
- increment
- longitudinal
- aircraft
- input
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Elevator Control (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системам автоматического регулирования полета и может быть использовано для управления продольным движением летательных аппаратов.The invention relates to automatic flight control systems and can be used to control the longitudinal movement of aircraft.
Известен способ управления угловым движением летательного аппарата (Система автоматического управления САУ-23А серия 2. Назначение, принцип действия, законы управления. Техническое описание 6А2.550.045-4ТО (в четырех частях. Часть первая). Редакция I-77) - [1, с.20], по которому измеряют нормальную перегрузку nу, угловую скорость относительно поперечной оси ωz и скоростной напор q, задают требуемое значение нормальной перегрузки nу зад, а также формируют сигнал управления видаA known method of controlling the angular movement of an aircraft (Automatic control system SAU-23A
где Т13, Т11 - постоянные времени фильтров, р - оператор Лапласа, iny - постоянный коэффициент пропорциональности; µz(q), µz1(q) - коэффициенты пропорциональности, изменяющиеся в зависимости от скоростного напора q.where T 13 , T 11 - filter time constants, p - Laplace operator, i ny - constant coefficient of proportionality; µ z (q), µ z1 (q) are proportionality coefficients that vary depending on the pressure head q.
Коррекция коэффициентов пропорциональности производится для получения одинаковых показателей переходных процессов по нормальной перегрузке при изменениях значений динамических коэффициентов летательного аппарата при смене режима движения. Коррекция коэффициентов пропорциональности усложняет схему, уменьшает надежность работы системы управления, а в большом диапазоне изменений параметров движения может оказаться нереализуемой с достаточной точностью. При этом коррекция коэффициентов пропорциональности по скоростному напору оказывается неэффективной при изменении положения центра масс летательного аппарата в процессе полета и не позволяет обеспечить одинаковых показателей переходных процессов.Correction of the proportionality coefficients is carried out to obtain the same transient rates for normal overload when the values of the dynamic coefficients of the aircraft change when changing the mode of movement. Correction of proportionality coefficients complicates the scheme, reduces the reliability of the control system, and in a wide range of changes in the motion parameters it may turn out to be unrealizable with sufficient accuracy. In this case, the correction of the proportionality coefficients for the velocity head is ineffective when the position of the center of mass of the aircraft changes during the flight and does not allow for the same transient performance.
Известен способ продольного управления самолетом (Михалев И.А., Окоемов Б.Н., Чикулаев М.С.Системы автоматического управления самолетом. М.: Машиностроение, 1987, 240 с.) - [2, с.136], по которому измеряют угловую скорость относительно поперечной оси ωz и приращение нормальной перегрузки Δny, задают приращение нормальной перегрузки , а также формируют сигнал управления рулем высоты согласно формулеThere is a method of longitudinal control of an airplane (Mikhalev I.A., Okoyemov B.N., Chikulaev M.S. Automatic control systems for an airplane. M: Engineering, 1987, 240 p.) - [2, p.136], according to which measure the angular velocity relative to the transverse axis ω z and the normal overload increment Δn y , set the normal overload increment , and also form a steering signal according to the formula
где ΔδB - угол отклонения руля высоты от балансировочного положения,where Δδ B is the angle of deviation of the elevator from the balancing position,
Δny - приращение нормальной перегрузки,Δn y is the increment of normal overload,
Δny=ny-1,Δn y = n y -1,
nу - нормальная перегрузка,n y - normal overload,
- заданное приращение нормальной перегрузки, - specified increment of normal overload,
ωz - угловая скорость относительно поперечной оси,ω z is the angular velocity relative to the transverse axis,
kny, µ, qny - постоянные коэффициенты передачи.k ny , µ, q ny are constant transmission coefficients.
Данный автомат не позволяет получить оптимальные показатели переходных процессов вследствие использования постоянных значений коэффициентов пропорциональности в широком диапазоне изменений скоростей и высот и при изменении центровки летательного аппарата в процессе движения.This machine does not allow to obtain optimal transient performance due to the use of constant values of the proportionality coefficients in a wide range of changes in speeds and altitudes and when the centering of the aircraft changes during movement.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является обеспечение оптимальных показателей переходных процессов по нормальной перегрузке, не требующее коррекции коэффициентов пропорциональности законов управления продольным движением летательного аппарата во всем эксплуатационном диапазоне изменений скоростей и высот полета, а также и при изменении центровки летательного аппарата в процессе движения.The technical result, to which the claimed invention is directed, is to provide optimal transient performance for normal overload, not requiring correction of the proportionality coefficients of the laws governing the longitudinal movement of the aircraft over the entire operational range of changes in flight speeds and altitudes, as well as when the centering of the aircraft in process of movement.
Технический результат достигается тем, что по способу продольного управления самолетом, по которому измеряют угловую скорость относительно поперечной оси ωz и приращение нормальной перегрузки Δny, задают приращение нормальной перегрузки , а также формируют сигнал управления рулем высоты согласно формулеThe technical result is achieved by the fact that by the method of longitudinal control of an airplane, by which the angular velocity relative to the transverse axis ω z and the increment of the normal overload Δn y are measured, the increment of the normal overload is set , and also form a steering signal according to the formula
где ΔδB - угол отклонения руля высоты от балансировочного положения,where Δδ B is the angle of deviation of the elevator from the balancing position,
Δny - приращение нормальной перегрузки,Δn y is the increment of normal overload,
Δny=nу-1,Δn y = n y -1,
nу - нормальная перегрузка,n y - normal overload,
- заданное приращение нормальной перегрузки, - specified increment of normal overload,
ωz - угловая скорость относительно поперечной оси,ω z is the angular velocity relative to the transverse axis,
kny, µ, qny - постоянные коэффициенты передачи,k ny , µ, q ny - constant transmission coefficients,
формируют дополнительный сигнал видаform an additional signal of the form
гдеWhere
где Т - постоянная времени фильтра, р - оператор Лапласа,where T is the filter time constant, p is the Laplace operator,
ix1, ix2, iqx, k1, k2, k3 - постоянные коэффициенты, которыми дополняют сигнал управления рулем высоты.i x1 , i x2 , i qx , k 1 , k 2 , k 3 are constant coefficients that complement the elevator control signal.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1-фиг.4:The invention is illustrated in figure 1-figure 4:
фиг.1 - блок-схема автомата продольного управления, реализующего заявляемый способ,figure 1 is a block diagram of a longitudinal control machine that implements the inventive method,
фиг.2 - блок-схема блока задания динамики продольной перегрузки,figure 2 is a block diagram of a unit for setting the dynamics of longitudinal overload,
фиг.3 - графики переходных процессов летательного аппарата с автоматом продольного управления без блока задания динамики продольной перегрузки при изменении центровки летательного аппарата,figure 3 - graphs of transients of an aircraft with a longitudinal control machine without a unit for specifying the dynamics of longitudinal overload when changing the centering of the aircraft,
фиг.4 - графики переходных процессов летательного аппарата с автоматом продольного управления с блоком задания динамики продольной перегрузки при изменении центровки летательного аппарата.figure 4 - graphs of transients of an aircraft with a longitudinal control unit with a unit for setting the dynamics of longitudinal overload when changing the centering of the aircraft.
Автомат продольного управления содержит:The longitudinal control machine contains:
1 - датчик приращения нормальной перегрузки Δny;1 - sensor increment normal overload Δn y ;
2 - первый сумматор;2 - the first adder;
3 - первый интегратор;3 - the first integrator;
4 - первый суммирующий усилитель;4 - the first summing amplifier;
5 - привод руля высоты;5 - elevator drive;
6 - датчик угловой скорости относительно поперечной оси ωz;6 - sensor angular velocity relative to the transverse axis ω z ;
7 - задатчик приращения нормальной перегрузки ;7 - adjuster increment normal overload ;
8 - блок задания динамики продольной перегрузки.8 - unit for setting the dynamics of longitudinal overload.
Приняты следующие обозначения:The following notation is accepted:
ΔδB - угол отклонения руля высоты от балансировочного положения,Δδ B is the angle of deviation of the elevator from the balancing position,
Δny - приращение нормальной перегрузки,Δn y is the increment of normal overload,
- заданное приращение нормальной перегрузки, - specified increment of normal overload,
ωz - угловая скорость относительно поперечной оси,ω z is the angular velocity relative to the transverse axis,
Uдоп - дополнительный сигнал.U add - an additional signal.
Автомат продольного управления содержит датчик угловой скорости относительно поперечной оси ωz 6, задатчик приращения нормальной перегрузки 7, датчик приращения нормальной перегрузки Δny 1, первый сумматор 2, первый вход которого соединен с выходом датчика приращения нормальной перегрузки Δny 1, а второй, инвертирующий, вход соединен с выходом задатчика приращения нормальной перегрузки 7, первый интегратор 3, вход которого соединен с выходом первого сумматора 2, первый суммирующий усилитель 4, входы которого соединены соответственно с выходами первого сумматора 2, первого интегратора 3 и датчика угловой скорости относительно поперечной оси ωz 6, а выход соединен с входом привода руля высоты 5, а также блок задания динамики продольной перегрузки 8, входы которого соединены соответственно с выходами датчика приращения нормальной перегрузки Δny 1, датчика угловой скорости относительно поперечной оси ωz 6, задатчика приращения нормальной перегрузки 7, а выход соединен с первым суммирующим усилителем 4.The longitudinal control machine comprises an angular velocity sensor relative to the
Блок задания динамики продольной перегрузки 8 содержит:The unit for setting the dynamics of
9 - фильтр;9 - filter;
10 - второй сумматор;10 - second adder;
11 - третий суммирующий усилитель;11 - the third summing amplifier;
12 - третий интегратор;12 - third integrator;
13 - вычислитель;13 - computer;
14 - второй интегратор;14 - second integrator;
15 - второй суммирующий усилитель.15 is a second summing amplifier.
Приняты следующие обозначения:The following notation is accepted:
- сигнал на выходе вычислителя 13; - a signal at the output of a
η - сигнал на выходе третьего суммирующего усилителя 11.η is the signal at the output of the third summing
Блок задания динамики продольной перегрузки содержит вычислитель 13, первый и второй входы которого соответственно являются первым и вторым входами управляющего блока задания динамики продольной перегрузки 8,The unit for setting the dynamics of longitudinal overload contains a
второй интегратор 14, вход которого соединен с выходом вычислителя 13, второй сумматор 10, первый вход которого соединен с первым входом вычислителя 13, второй, инвертирующий, вход соединен с выходом фильтра 9. вход которого является третьим входом блока задания динамики продольной перегрузки 8,the
третий интегратор 12, вход которого соединен с выходом второго сумматора 10,the
третий суммирующий усилитель 11, входы которого соединены соответственно с выходами второго сумматора 10, третьего интегратора 12 и второго интегратора 14, выход соединен с третьим входом вычислителя 13, второй суммирующий усилитель 15, первый вход которого соединен со вторым входом вычислителя 13, второй, инвертирующий, вход - с выходом второго интегратора 14, а выход является выходом блока задания динамики продольной перегрузки 8.the third summing
Работа системы происходит следующим образом. Сигнал с датчика приращения нормальной перегрузки Δny 1 поступает на первый вход первого сумматора 2, на второй, инвертирующий, вход которого поступает заданное приращение нормальной перегрузки. С выхода первого сумматора 2 сформированный сигнал поступает на первый вход первого суммирующего усилителя 4 и на вход первого интегратора 3. С выхода первого интегратора 3 сигнал поступает на второй вход первого суммирующего усилителя 4, на третий вход которого поступает сигнал с датчика угловой скорости относительно поперечной оси ωz 6. На входы блока задания динамики продольной перегрузки 8 поступают соответственно сигналы приращения нормальной перегрузки Δny, угловой скорости относительно поперечной оси ωz и заданного приращения нормальной перегрузки .The system operates as follows. The signal from the sensor of the increment of the
Вычислитель 13 блока задания динамики продольной перегрузки 8 работает в соответствии с уравнениемThe
где Δny, ωz, η - сигналы соответственно на первом, втором и третьем входах вычислителя,where Δn y , ω z , η are the signals, respectively, at the first, second and third inputs of the calculator,
k1, k2, k3 - постоянные коэффициенты,k 1 , k 2 , k 3 - constant coefficients,
- сигнал на выходе вычислителя. - signal at the output of the calculator.
С выхода вычислителя 13 сигнал поступает на второй интегратор 14, работающий в соответствии с алгоритмомFrom the output of the
Сигнал заданного приращения нормальной перегрузки поступающий на третий вход блока задания динамики продольной перегрузки 8, проходит через фильтр 9 с передаточной функцией видаSignal of the specified increment of normal overload arriving at the third input of the unit for setting the dynamics of
где Т - постоянная времени, р - оператор Лапласа,where T is the time constant, p is the Laplace operator,
и поступает на второй, инвертирующий, вход второго сумматора 10, первый вход которого соединен с первым входом вычислителя 13. На выходе второго сумматора 10 формируется сигналand enters the second, inverting, input of the
Введение фильтра 9 уменьшает перерегулирование при выходе на заданное значение нормальной перегрузки.The introduction of a
С выхода второго сумматора 10 сигнал поступает на вход третьего интегратора 12, на выходе которого формируется сигнал видаFrom the output of the
Введение третьего интегратора 12 позволяет устранить статическую ошибку по приращению перегрузки при изменении центровки летательного аппарата в процессе полета.The introduction of the
На выходе третьего суммирующего усилителя 11 формируется сигнал видаAt the output of the third summing
где ix1, ix2, iqx - постоянные передаточные числа.where i x1 , i x2 , i qx - constant gear ratios.
С выхода третьего суммирующего усилителя 11 сформированный сигнал η поступает на третий вход вычислителя 13.From the output of the third summing
Выходом блока задания динамики продольной перегрузки 8 является выход второго суммирующего усилителя 15, где формируется дополнительный сигнал видаThe output of the unit for setting the dynamics of
где - постоянные передаточные числа,Where - constant gear ratios,
ωz, - сигналы соответственно на первом и втором входах.ω z - signals, respectively, at the first and second inputs.
С выхода блока задания динамики продольной перегрузки 8 сформированный дополнительный сигнал поступает на вход первого суммирующего усилителя 4, выход которого соединен с приводом руля высоты 5.From the output of the unit for setting the dynamics of
Дополнительный сигнал, сформированный в блоке задания динамики продольной перегрузки 8, позволяет обеспечить дополнительное отклонение рулевого органа, необходимое для компенсации изменения динамических параметров движения летательного аппарата, возникающих при изменении режима полета. Компенсация изменения динамических параметров движения летательного аппарата позволяет обеспечить оптимальные показатели переходных процессов летательного аппарата во всем эксплуатационном диапазоне изменений скоростей и высот полета, а также и при изменении центровки летательного аппарата в процессе движения.An additional signal generated in the unit for setting the dynamics of
Эффективность применения блока задания динамики продольной перегрузки 8 подтверждается фиг.3-фиг.4. На фиг.3-фиг.4 показаны графики переходных процессов летательного аппарата с автоматом продольного управления при наличии (фиг.4) и отсутствии (фиг.3) блока задания динамики продольной перегрузки 8 при смещении центра масс летательного аппарата. В качестве летательного аппарата принят легкий самолет. Кривая переходного процесса 1 соответствует смещению центра масс летательного аппарата назад вдоль хорды крыла относительно расчетного значения. Кривая переходного процесса 2 соответствует оптимальной настройке системы управления для расчетного значения положения центра масс. Кривая переходного процесса 3 соответствует смещению центра масс летательного аппарата вперед вдоль хорды крыла относительно расчетного значения. Кривая переходного процесса 4 соответствует смещению центра масс летательного аппарата назад за точку приложения подъемной силы (летательный аппарат статически неустойчивый).The effectiveness of the use of the unit for setting the dynamics of
Из фиг.3 видно, что смещение центра масс летательного аппарата с автоматом продольного управления без блока задания динамики продольной перегрузки 8 приводит к значительному изменению переходных процессов. При этом не выдерживаются требуемые показатели качества переходных процессов, соответствующие переходному процессу при расчетном положении центра масс летательного аппарата.From figure 3 it is seen that the displacement of the center of mass of the aircraft with a longitudinal control machine without a unit for specifying the dynamics of
Из фиг.4 видно, что введение блока задания динамики продольной перегрузки 8 в автомат продольного управления обеспечивает близость переходных процессов к оптимальному при смещении центра масс летательного аппарата.Figure 4 shows that the introduction of the unit for setting the dynamics of
Предлагаемый автомат продольного управления обеспечивает оптимальные показатели переходных процессов, не требующие коррекции коэффициентов пропорциональности законов во всем эксплуатационном диапазоне изменений скоростей и высот полета, а также и при изменении центровки летательного аппарата в процессе движения.The proposed longitudinal control machine provides optimal transient performance that does not require correction of the proportionality coefficients of laws in the entire operational range of changes in flight speeds and altitudes, as well as when the aircraft centering changes during movement.
Claims (1)
где ΔδВ - угол отклонения руля высоты от балансировочного положения;
Δny - приращение нормальной перегрузки;
Δny=ny-1;
ny - нормальная перегрузка;
- заданное приращение нормальной перегрузки;
ωz - угловая скорость относительно поперечной оси;
kny, µ, qny - постоянные коэффициенты передачи,
отличающийся тем, что формируют дополнительный сигнал вида
где
где Т - постоянная времени фильтра, р - оператор Лапласа,
ix1, ix2, iqx, k1, k2, k3 - постоянные коэффициенты, которыми дополняют сигнал управления рулем высоты. The longitudinal control method of an airplane, according to which the angular velocity relative to the transverse axis ω z and the normal overload increment Δn y are measured, specify the normal overload increment and also form a steering signal according to the formula
where Δδ In - the angle of deviation of the elevator from the balancing position;
Δn y is the increment of normal overload;
Δn y = n y -1;
n y - normal overload;
- specified increment of normal overload;
ω z is the angular velocity relative to the transverse axis;
k ny , µ, q ny - constant transmission coefficients,
characterized in that they form an additional signal of the form
Where
where T is the filter time constant, p is the Laplace operator,
i x1 , i x2 , i qx , k 1 , k 2 , k 3 are constant coefficients that complement the elevator control signal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007112577/28A RU2344460C1 (en) | 2007-04-04 | 2007-04-04 | Method of longitudinal control of airplane |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007112577/28A RU2344460C1 (en) | 2007-04-04 | 2007-04-04 | Method of longitudinal control of airplane |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007112577A RU2007112577A (en) | 2008-10-10 |
RU2344460C1 true RU2344460C1 (en) | 2009-01-20 |
Family
ID=39927522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007112577/28A RU2344460C1 (en) | 2007-04-04 | 2007-04-04 | Method of longitudinal control of airplane |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2344460C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2446429C1 (en) * | 2010-10-06 | 2012-03-27 | Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") | High-maneuverability aircraft flight automatic control method |
RU2459230C2 (en) * | 2010-10-06 | 2012-08-20 | Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") | Automatic flight control system for highly-manoeuvrable aircraft |
RU2588174C1 (en) * | 2015-06-02 | 2016-06-27 | Акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (АО "МИЭА") | Method for stabilisation of given flight altitude |
-
2007
- 2007-04-04 RU RU2007112577/28A patent/RU2344460C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Боднер В.А. Системы управления летательными аппаратами. М.: Машиностроение. 1973, с.118-122. * |
Михалев И.А., Окоемов Б.Н., Чикулаев М.С. Системы автоматического управления самолетом. М.: Машиностроение, 1987, с.136. * |
Шаров С.Н. Основы проектирования координаторов систем управления движущимися объектами. Учебное пособие. Гособразование СССР, 1990, с.4, рис.1.1. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2446429C1 (en) * | 2010-10-06 | 2012-03-27 | Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") | High-maneuverability aircraft flight automatic control method |
RU2459230C2 (en) * | 2010-10-06 | 2012-08-20 | Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") | Automatic flight control system for highly-manoeuvrable aircraft |
RU2588174C1 (en) * | 2015-06-02 | 2016-06-27 | Акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (АО "МИЭА") | Method for stabilisation of given flight altitude |
RU2784884C1 (en) * | 2022-05-19 | 2022-11-30 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ | Method for automatic control of the longitudinal movement of an unmanned aerial vehicle in the presence of a wind disturbance |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007112577A (en) | 2008-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
GB2059117A (en) | Control system for gas turbine engine | |
JP2002255098A (en) | Maneuvering control device for artificial satellite | |
RU2310899C1 (en) | Method for normalization of control and stabilization signal of longitudinal-balancing motion of flight vehicle and device for its realization | |
RU2344460C1 (en) | Method of longitudinal control of airplane | |
RU2339989C1 (en) | Longitudinal control automatic machine | |
US3221229A (en) | Model reference adaptive control system | |
RU2379738C1 (en) | Aeroplane longitudinal motion control system | |
RU2443602C2 (en) | Aircraft pitch automatic control system | |
RU2387578C1 (en) | System for automatic control of highly-maneuverable aircraft flight | |
RU2335006C1 (en) | System of control of angular motion of aircraft with static drive | |
CN108181919B (en) | Small-sized transporter attitude control method based on Kalman filtering | |
RU2335009C1 (en) | System of control of angular motion of aircraft with static drive | |
RU2335005C1 (en) | Method of control of angular motion of aircraft with integrating drive | |
JP3028888B2 (en) | Autopilot device | |
RU2461041C1 (en) | Aircraft pitch angle control system | |
RU2385823C1 (en) | Automatic flight control method of high-performance aircraft | |
RU2290346C1 (en) | Flight altitude automatic control system for unmanned flying vehicles | |
JP4316772B2 (en) | Moving body | |
RU2379739C1 (en) | Method of controlling aerroplane longitudinal motion | |
RU2176812C1 (en) | Flight aircraft lateral movement control system | |
RU2372250C1 (en) | Method of automatic control of highly-maneuverable aircraft | |
US11299289B1 (en) | Angle-of-attack determination for aircraft stall protection | |
CN108549406B (en) | Helicopter course control method and device and readable storage medium | |
RU2814931C1 (en) | Nonlinear pre-filter, which provides suppression of phenomenon of aircraft swinging by pilot | |
RU2691510C1 (en) | Automatic control system of drone by roll angle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100405 |