RU2367993C1 - Adaptive device of aircraft coordinated control - Google Patents

Adaptive device of aircraft coordinated control Download PDF

Info

Publication number
RU2367993C1
RU2367993C1 RU2008120906/28A RU2008120906A RU2367993C1 RU 2367993 C1 RU2367993 C1 RU 2367993C1 RU 2008120906/28 A RU2008120906/28 A RU 2008120906/28A RU 2008120906 A RU2008120906 A RU 2008120906A RU 2367993 C1 RU2367993 C1 RU 2367993C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
control
input
detector
aircraft
Prior art date
Application number
RU2008120906/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Антолий Сергеевич Сыров (RU)
Антолий Сергеевич Сыров
Александр Михайлович Пучков (RU)
Александр Михайлович Пучков
Владимир Иванович Скабицкий (RU)
Владимир Иванович Скабицкий
Елена Михайловна Карева (RU)
Елена Михайловна Карева
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП "МОКБ "Марс")
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 Федеральное государственное унитарное предприятие Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП "МОКБ "Марс") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП "МОКБ "Марс")
Priority to RU2008120906/28A priority Critical patent/RU2367993C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2367993C1 publication Critical patent/RU2367993C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

FIELD: physics, control.
SUBSTANCE: invention is related to the field of instrument making and may find application in board systems of automatic control of aircrafts with realisation of coordinated turn modes. In order to achieve this result, control device comprises detector of heeling angle, detector of heeling angular speed, course angle detector, detector of angular speed by course, detector of dynamic head, the first and second summing amplifiers, setter of control signal by course, the first and second subtraction units, inverting amplifier, functional nonlinear element with controlled limitation and nonlinear element with limitation.
EFFECT: expansion of functional resources and high dynamic accuracy of control.
1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам управления для бортовых систем автоматического управления летательными аппаратами с реализацией режимов координированных разворотов.The invention relates to control devices for on-board automatic control systems for aircraft with the implementation of coordinated U-turns.

Известны устройства управления для систем, в которых каналы управления креном и курсом содержат элементы вычитания и суммирующие усилители, формирующие по задающим воздействиям и сигналам датчиков состояния управляющие воздействия на исполнительные приводы летательного аппарата [1].Known control devices for systems in which the roll and heading control channels contain subtraction elements and summing amplifiers that form control actions on the executive drives of the aircraft from the driving actions and signals of the state sensors [1].

Недостатками такой реализации являются ограниченность возможностей управления и невысокая динамическая точность.The disadvantages of this implementation are the limited control capabilities and low dynamic accuracy.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство координированного управления летательным аппаратом, содержащее инвертирующий усилитель, последовательно соединенные датчик угловой скорости по крену и первый суммирующий усилитель, последовательно соединенные задатчик сигнала управления по курсу, первый блок вычитания и второй суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости по курсу, последовательно соединенные датчик угла крена и второй блок вычитания, выход которого соединен с первым суммирующим усилителем, датчик угла курса, выход которого соединен со вторым входом первого блока вычитания [2].Closest to the proposed invention is a coordinated control device for an aircraft, comprising an inverting amplifier, serially connected roll angular velocity sensor and a first summing amplifier, serially connected heading control signal adjuster, a first subtraction unit and a second summing amplifier, the second input of which is connected to the output heading angular velocity sensor, series-connected roll angle sensor and a second subtraction unit, the output of which is connected n with the first summing amplifier, a heading angle sensor, the output of which is connected to the second input of the first subtraction unit [2].

Недостатками известного устройства являются ограниченные функциональные возможности и невысокая динамическая точность управления в нестационарных условиях применения летательного аппарата - при переменной скорости и высоте его полета.The disadvantages of the known device are limited functionality and low dynamic control accuracy in non-stationary conditions of use of the aircraft - at a variable speed and altitude.

Решаемой в предложенной системе управления технической задачей является расширение функциональных возможностей и повышение динамической точности управления. Предложенным построением устройства управления достигается функциональная возможность достижения максимальной интенсивности управления и увеличение динамической точности при изменяющихся скорости и высоте полета летательного аппарата.The technical problem to be solved in the proposed control system is to expand the functionality and increase the dynamic control accuracy. The proposed construction of the control device achieves the functionality to achieve maximum control intensity and increase dynamic accuracy with varying speed and altitude of the aircraft.

Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство координированного управления летательным аппаратом, содержащее инвертирующий усилитель, последовательно соединенные датчик угловой скорости по крену и первый суммирующий усилитель, последовательно соединенные задатчик сигнала управления по курсу, первый блок вычитания и второй суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости по курсу, последовательно соединенные датчик угла крена и второй блок вычитания, выход которого соединен с первым суммирующим усилителем, датчик угла курса, выход которого соединен со вторым входом первого блока вычитания, дополнительно введены последовательно соединенные датчик скоростного напора и функциональный нелинейный элемент с управляемым ограничением, второй вход которого соединен с выходом инвертирующего усилителя, а выход - со вторым входом второго блока вычитания, нелинейный элемент с ограничением, вход которого соединен с выходом первого суммирующего усилителя, а выход является выходом устройства, при этом выход второго суммирующего усилителя соединен со входом инвертирующего усилителя.The specified technical result is achieved by the fact that in a known device for coordinated control of an aircraft, comprising an inverting amplifier, serially connected roll angular velocity sensor and a first summing amplifier, serially connected heading signal control unit, the first subtraction unit and the second summing amplifier, the second input of which connected to the output of the angular velocity sensor in the direction, the roll angle sensor and the second subtraction unit are connected in series, the output of which connected to the first summing amplifier, the heading angle sensor, the output of which is connected to the second input of the first subtraction unit, is additionally introduced in series with a pressure head sensor and a functional nonlinear element with controlled limitation, the second input of which is connected to the output of the inverting amplifier, and the output is connected to the second the input of the second subtraction unit, a nonlinear element with a restriction, the input of which is connected to the output of the first summing amplifier, and the output is the output of the device, while the output the second summing amplifier is connected to the input of the inverting amplifier.

Действительно, при этом обеспечивается максимальная отработка угла курса посредством маневров по крену при изменяющихся условиях полета летательного аппарата по скорости и высоте.Indeed, this ensures maximum working out of the course angle by roll maneuvers under varying flight conditions of the aircraft in speed and height.

На чертеже представлена структурная схема адаптивного устройства координированного управления летательным аппаратом.The drawing shows a structural diagram of an adaptive device for coordinated control of an aircraft.

Адаптивное устройство координированного управления летательным аппаратом содержит инвертирующий усилитель 1 (ИУ), последовательно соединенные датчик угловой скорости по крену 2 (ДУСКр) и первый суммирующий усилитель 3 (1 СУ), последовательно соединенные задатчик сигнала управления по курсу 4 (ЗСУКур), первый блок вычитания 5 (1БВ) и второй суммирующий усилитель 6 (2СУ), второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости по курсу 7 (ДУСКур), последовательно соединенные датчик угла крена 8 (ДУКр) и второй блок вычитания 9 (2БВ), выход которого соединен со вторым входом первого суммирующего усилителя 3, датчик угла курса 10 (ДУКур), выход которого соединен со вторым входом первого блока вычитания 5. Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные датчик скоростного напора 11 (ДСН) и функциональный нелинейный элемент с управляемым ограничением 12 (ФНЭУО), второй вход которого соединен с выходом инвертирующего усилителя 1, а выход - со вторым входом второго блока вычитания 9, нелинейный элемент с ограничением 13 (НЭСО), вход которого соединен с выходом первого суммирующего усилителя 3, а выход является выходом устройства, при этом выход второго суммирующего усилителя 6 соединен со входом инвертирующего усилителя 1.The adaptive device for coordinated control of the aircraft contains an inverting amplifier 1 (DUT), a roll angle sensor 2 (DSCr) and a first totalizing amplifier 3 (1 DSC), a series-connected control signal setter in the course 4 (ZSUKur), the first subtraction unit 5 (1BV) and a second summing amplifier 6 (2СУ), the second input of which is connected to the output of the angular velocity sensor at the rate of 7 (ДУСКур), the roll angle sensor 8 (ДУКр) and the second subtraction block 9 (2БВ) are connected in series, the output to The head is connected to the second input of the first summing amplifier 3, the heading angle sensor 10 (DUKUR), the output of which is connected to the second input of the first subtraction unit 5. In addition, the device contains a speed sensor 11 (SDS) and a non-linear functional element with controlled limitation 12 (FNEUO), the second input of which is connected to the output of the inverting amplifier 1, and the output is connected to the second input of the second subtraction unit 9, a nonlinear element with restriction 13 (NESO), the input of which is connected to the output of the first summing th amplifier 3, and the output is the output device, the output of the second summing amplifier 6 is connected to the input of inverting amplifier 1.

Адаптивное устройство координированного управления работает следующим образом.An adaptive coordinated control device operates as follows.

Основные сигналы управления в каналах курса σΨ и крена σγ формируются соответственно блоками 4, 5, 6, 7, 10 канала курса и 1, 2, 3, 9 канала крена:The main control signals in the channels of the course σ Ψ and roll σ γ are formed respectively by blocks 4, 5, 6, 7, 10 of the channel of the course and 1, 2, 3, 9 of the roll channel:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

где K, K- передаточные коэффициенты второго суммирующего усилителя 6;where K , K - gear ratios of the second summing amplifier 6;

Δψ - сигнал рассогласования по курсу на выходе первого блока вычитания 5;Δψ is the error signal at the output of the first block of subtraction 5;

ψ - сигнал датчика угла курса 10;ψ is the signal of the angle sensor 10;

Δψзад. - задающий сигнал по курсу на выходе задатчика сигнала управления по курсу 4;Δψ ass - a reference signal at the heading at the output of the control signal setter at heading 4;

ωу - сигнал датчика угловой скорости по курсу 7;ω y - the signal of the angular velocity sensor at the rate of 7;

К, К- передаточные коэффициенты первого суммирующего усилителя 3;To , To - gear ratios of the first summing amplifier 3;

Δγ - сигнал рассогласования по крену на выходе второго блока вычитания 9;Δγ is the roll mismatch signal at the output of the second subtraction block 9;

γ - сигнал датчика угла крена 8;γ is the signal of the roll angle sensor 8;

γупр - управляющий сигнал по крену на выходе функционального нелинейного элемента с управляемым ограничением 12;γ control - roll signal at the output of the functional nonlinear element with controlled restriction 12;

ωх - сигнал датчика угловой скорости по крену 2.ω x - the signal of the angular velocity sensor roll 2.

При этом сигнал γупр формируется специальным каналом координированного управления, подключенным входом по сигналу σψ к выходу второго суммирующего усилителя 6, а выходом - ко входу второго блока вычитания 9. Этот канал содержит последовательно соединенные блоки 1 и 12. Формирование сигнала γупр по сигналу курса σψ позволяет в целом достичь требуемых демпфирующих свойств процессов движения по крену.In this case, the signal γ control is generated by a special coordinated control channel connected by the input of the signal σ ψ to the output of the second summing amplifier 6, and by the output to the input of the second subtraction unit 9. This channel contains blocks 1 and 12 connected in series. The signal is formed by γ control of the course σ ψ makes it possible, on the whole, to achieve the required damping properties of roll processes.

Адаптивное устройство координированного управления работает в режиме стабилизации и управления значений ψзад. через канал крена. А именно, при отработке больших сигналов ψзад канал курса формирует сигнал σψ, а канал крена - в режиме координированного управления с отработкой сигнала γупр.≠0 и с инвертированием и ограничением сигнала σψ.The adaptive coordinated control device operates in the mode of stabilization and control of ψ ass values . through the roll channel. Namely, when processing large signals ψ, the back channel channel generates a signal σ ψ , and the roll channel - in the mode of coordinated control with signal processing γ exercise. ≠ 0 and with inversion and limitation of the signal σ ψ .

Инвертирующий усилитель 1 этого канала устройства позволяет реализовать сам принцип координированного управления благодаря инвертизации входного сигнала и выбрать оптимальное значение степени усиления. Функциональный нелинейный элемент с ограничением 12 обеспечивает требуемое ограничение сигнала γупр. для канала крена в соответствии с техническими ограничениями на летательный аппарат по углу крена и в прямо пропорциональной зависимости от скоростного напора q, поступающего от датчика 11. Нелинейный элемент с ограничением 13 обеспечивает выполнение ограничения сигнала канала крена σγ для подачи на рулевые приводы летательного аппарата по крену.The inverting amplifier 1 of this channel of the device allows you to realize the principle of coordinated control by inverting the input signal and choosing the optimal value of the degree of amplification. Functional non-linear element with a limit of 12 provides the required signal limitation γ exercise. for the roll channel in accordance with technical restrictions on the aircraft in terms of roll angle and in direct proportion to the pressure head q coming from the sensor 11. A nonlinear element with a restriction of 13 ensures the restriction of the roll channel signal σ γ for feeding to the steering gears of the aircraft in roll.

Действительно, в соответствии, например, с [3] угол курса ψ летательного аппарата в координированном движении связан с углом крена γ интегральной зависимостью:Indeed, in accordance with, for example, [3], the angle ψ of the aircraft in a coordinated movement is related to the angle of heel γ by the integral dependence:

Figure 00000005
Figure 00000005

где коэффициент Кγ имеет вид:where the coefficient K γ has the form:

Figure 00000006
Figure 00000006

где g - ускорение свободного падения;where g is the acceleration of gravity;

m - масса летательного аппарата;m is the mass of the aircraft;

s - характерная площадь летательного аппарата;s is the characteristic area of the aircraft;

υ - угол тангажа;υ is the pitch angle;

q - скоростной напор.q - velocity head.

Таким образом, уравнение (6) можно записать:Thus, equation (6) can be written:

Figure 00000007
Figure 00000007

где

Figure 00000008
.Where
Figure 00000008
.

Тогда уравнение (5) примет вид:Then equation (5) takes the form:

Figure 00000009
Figure 00000009

Приняв с точностью до динамики γ≈γупр, получим:Accepting up to the dynamics of γ≈γ control , we obtain:

Figure 00000010
Figure 00000010

Изменение высоты и скорости определяется для данного анализа и построения устройства управления величиной скоростного напора q.The change in height and speed is determined for this analysis and the construction of a device for controlling the value of the pressure head q.

Для сохранения стабильности соотношения:To maintain the stability of the ratio:

Figure 00000011
Figure 00000011

вводится в блоке 12 прямо пропорциональное изменение уровня ограничения γупр в функции от q.in block 12, a directly proportional change in the level of restriction γ control is introduced as a function of q.

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].

Таким образом, предложенное устройство управления позволяет расширить функциональные возможности системы и повысить динамическую точность управления.Thus, the proposed control device allows you to expand the functionality of the system and increase the dynamic accuracy of control.

Источники информацииInformation sources

1. И.А.Михалев и др. Системы автоматического управления самолетом. М.: Машиностроение, 1987, с.174.1. I. A. Mikhalev and other systems of automatic control of the aircraft. M .: Engineering, 1987, p. 174.

2. Патент РФ №2237269, от 03.04.2003 г., G05D 1/08.2. RF patent No. 2237269, dated 03.04.2003, G05D 1/08.

3. В.А.Боднер. Теория автоматического управления полетом. М.: Наука, 1964, с.113÷117 и с.42.3. V.A. Bodner. Theory of automatic flight control. M .: Nauka, 1964, pp. 113 ÷ 117 and p. 42.

4. В.Б.Смолов. Функциональные преобразователи информации. Л.: Энергоиздат, Ленинградское отделение, 1981, с.22, 41.4. V. B. Smolov. Functional information converters. L .: Energy Publishing House, Leningrad Branch, 1981, p. 22, 41.

5. А.У.Ялышев, О.И.Разоренов. Многофункциональные аналоговые регулирующие устройства автоматики. М.: Машиностроение, 1981, с.107, 126.5. A.U. Yalyshev, O. I. Razorenov. Multifunctional analog control devices for automation. M.: Mechanical Engineering, 1981, p. 107, 126.

Claims (1)

Адаптивное устройство координированного управления летательным аппаратом, содержащее инвертирующий усилитель, последовательно соединенные датчик угловой скорости по крену и первый суммирующий усилитель, последовательно соединенные задатчик сигнала управления по курсу, первый блок вычитания и второй суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости по курсу, последовательно соединенные датчик угла крена и второй блок вычитания, выход которого соединен с первым суммирующим усилителем, датчик угла курса, выход которого соединен со вторым входом первого блока вычитания, отличающееся тем, что оно содержит последовательно соединенные датчик скоростного напора и функциональный нелинейный элемент с управляемым ограничением, второй вход которого соединен с выходом инвертирующего усилителя, а выход - со вторым входом второго блока вычитания, нелинейный элемент с ограничением, вход которого соединен с выходом первого суммирующего усилителя, а выход является выходом устройства, при этом выход второго суммирующего усилителя соединен со входом инвертирующего усилителя. An adaptive device for coordinated control of an aircraft, comprising an inverting amplifier, a roll angular velocity sensor connected in series and a first summing amplifier, a heading control signal sequentially connected, a first subtraction unit and a second summing amplifier, the second input of which is connected to the heading serially connected roll angle sensor and a second subtraction unit, the output of which is connected to the first summing amplifier, the angle sensor A course, the output of which is connected to the second input of the first subtraction unit, characterized in that it contains a series-connected velocity head sensor and a functional nonlinear element with controlled limitation, the second input of which is connected to the output of the inverting amplifier, and the output is connected to the second input of the second subtraction unit , a nonlinear element with a restriction, the input of which is connected to the output of the first summing amplifier, and the output is the output of the device, while the output of the second summing amplifier is connected of inverting amplifier input.
RU2008120906/28A 2008-05-28 2008-05-28 Adaptive device of aircraft coordinated control RU2367993C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008120906/28A RU2367993C1 (en) 2008-05-28 2008-05-28 Adaptive device of aircraft coordinated control

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008120906/28A RU2367993C1 (en) 2008-05-28 2008-05-28 Adaptive device of aircraft coordinated control

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2367993C1 true RU2367993C1 (en) 2009-09-20

Family

ID=41168077

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008120906/28A RU2367993C1 (en) 2008-05-28 2008-05-28 Adaptive device of aircraft coordinated control

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2367993C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2491600C1 (en) * 2012-06-05 2013-08-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") Method of generating digital/analogue adaptive signal for stabilising angular position of aircraft on heading and apparatus for realising said method
RU2532720C1 (en) * 2013-04-23 2014-11-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") Aircraft dual channel coordinated controller
RU2554515C1 (en) * 2014-03-04 2015-06-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") Aircraft adaptive coordinated controller

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Михалев И.А. и др. Системы автоматического управления самолетом. - М.: Машиностроение, 1987, с.174. Боднер В.А. Теория автоматического управления полетом. - М.: Наука, 1964, с.113. Бортовые системы управления полетом. / Под общей редакцией Ю.В.Байбородина. - М.: Транспорт, 1975, с.103-108. Шаров С.Н. Основы проектирования координаторов систем управления движущимися объектами. Учебное пособие. - М.: Гос. Ком СССР по народному образованию, 1990, с.4. Ялышев А.У., Разоренов О.И. Многофункциональные аналоговые регулирующие устройства автоматики. - М.: Машиностроение, 1981, с.107, 126. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2491600C1 (en) * 2012-06-05 2013-08-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") Method of generating digital/analogue adaptive signal for stabilising angular position of aircraft on heading and apparatus for realising said method
RU2532720C1 (en) * 2013-04-23 2014-11-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") Aircraft dual channel coordinated controller
RU2554515C1 (en) * 2014-03-04 2015-06-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") Aircraft adaptive coordinated controller

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2367992C1 (en) Adaptive device of aircraft coordinated control
RU2348903C1 (en) Method of determination of navigating parameters by gimballess inertial navigating system
RU2367993C1 (en) Adaptive device of aircraft coordinated control
RU2310899C1 (en) Method for normalization of control and stabilization signal of longitudinal-balancing motion of flight vehicle and device for its realization
RU2569580C2 (en) Method of formation of adaptive signal of control and stabilisation of angular movement of aircraft, and device for its implementation
RU2394263C1 (en) Adaptive device to generate signal controlling aircraft lengthwise-equalising motion
RU2554515C1 (en) Aircraft adaptive coordinated controller
RU2279119C1 (en) Adaptive system for controlling flight height of an aircraft
RU2460113C1 (en) Method of generating integral adaptive signal for stabilising gliding motion of unmanned aircraft and apparatus for realising said method
RU182886U1 (en) ANGULAR STABILIZATION SYSTEM
RU2387578C1 (en) System for automatic control of highly-maneuverable aircraft flight
RU186492U1 (en) ANGULAR STABILIZATION SYSTEM
RU2647405C1 (en) Adaptive system with reference model for control of aircraft
RU194542U1 (en) ANGULAR STABILIZATION SYSTEM
RU2490686C1 (en) Method of generating signal to control aircraft angular flight and device to this end
RU2237269C1 (en) Control device for system of coordinated control of flight vehicle
RU2459744C1 (en) Method of generating integral signal of drone gliding stabilisation and device to this end
RU2305308C1 (en) Onboard digital-analog adaptive system for controlling banking movement of aircraft
RU2491602C1 (en) Method of generating digital/analogue signal for stabilising angular position of aircraft on heading and apparatus for realising said method
RU2303805C1 (en) Control unit of flight vehicle pitch channel
RU2532720C1 (en) Aircraft dual channel coordinated controller
JPH06161556A (en) Automatic pilot device
RU2631736C1 (en) Method for forming lateral-directional signals of non-stationary unmanned aerial vehicle with adaptive-functional correction and a device for its implementation
RU2541903C1 (en) Multimode d/a drone angular pitch control device
RU67737U1 (en) DEVICE FORMING A SIGNAL FOR CONTROL OF THE LATERAL MOVEMENT OF THE AIRCRAFT

Legal Events

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

Effective date: 20200529