RU2402057C1 - Бортовая цифроаналоговая система управления летательным аппаратом - Google Patents
Бортовая цифроаналоговая система управления летательным аппаратом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2402057C1 RU2402057C1 RU2009125350/28A RU2009125350A RU2402057C1 RU 2402057 C1 RU2402057 C1 RU 2402057C1 RU 2009125350/28 A RU2009125350/28 A RU 2009125350/28A RU 2009125350 A RU2009125350 A RU 2009125350A RU 2402057 C1 RU2402057 C1 RU 2402057C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control system
- digital
- input
- analog
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в бортовых системах автоматического управления беспилотными летательными аппаратами. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для достижения данного результата система управления содержит датчик угла, датчик угловой скорости, задатчик угла, блок сравнения, цифроаналоговый преобразователь, суммирующий усилитель, исполнительное устройство и элемент запаздывания обратной связи. Величина времени запаздывания τэз элемента запаздывания обратной связи составляет τэз=(0,1÷0,4)τоб, где τоб - величина постоянной времени летательного аппарата. 1 ил.
Description
Изобретение относится к бортовым системам автоматического управления беспилотными летательными аппаратами в условиях широкого диапазона их применения по скорости и высоте полета.
Известна система автоматического управления (САУ) летательным аппаратом (ЛА), в которой содержится блок задающего воздействия, блок сравнения, суммирующий усилитель, датчики состояния и исполнительное устройство [1].
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является система управления летательным аппаратом, содержащая датчик угла, датчик угловой скорости и прямую цепь, состоящую из последовательно соединенных задатчика угла, блока сравнения, цифроаналогового преобразователя, суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости, и исполнительного устройства [2].
Недостатком известных систем являются ограниченные функциональные возможности и невысокая точность, обусловленные в значительной степени запаздыванием в прямой цепи системы управления при применении бортовых цифровых вычислительных машин (БЦВМ).
Решаемой в предложенной системе управления технической задачей является расширение функциональных возможностей системы и повышение точности процессов управления. Предложенным построением системы управления достигается повышение показателей качества в условиях широкого диапазона параметров летательного аппарата и наличия запаздывания сигнала управления, обусловленного БЦВМ, т.е. достижением в системе управления свойства робастности.
Указанный технический результат достигается тем, что в известную систему управления летательным аппаратом, содержащую датчик угла, датчик угловой скорости и последовательно соединенные задатчик угла, блок сравнения, цифроаналоговый преобразователь, суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости, и исполнительное устройство, дополнительно введен элемент запаздывания обратной связи, вход которого соединен с выходом датчика угла, а выход - со вторым входом блока сравнения, при этом величина времени запаздывания τэз элемента запаздывания обратной связи составляет τэз=(0,1÷0,4)τоб, где τоб - величина постоянной времени летательного аппарата.
За основу расчета принята постоянная времени объекта управления (ЛА) как доминирующая для контура регулирования: блоки системы, формирующие закон управления, - исполнительное устройство - объект управления - датчики состояния.
Действительно, при этом решении обеспечивается отработка сигналов управления с максимальным качеством в широком диапазоне изменения высоты, скорости полета и массы летательного аппарата посредством реализации части системы управления на основе бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ).
Построение системы управления с БЦВМ в канале рассогласования осуществляется следующим образом.
Пусть передаточная функция прямой цепи имеет вид:
где τоб - величина постоянной времени инерционной части объекта управления (ЛА);
Wa - передаточная функция САУ, включающей в себя цифровую часть, цифроаналоговую часть, аналоговую часть, исполнительное устройство, оставшуюся часть объекта управления и датчики обратной связи.
Рассмотрим обобщенную передаточную функцию замкнутой САУ Wз с учетом введения элемента запаздывания в обратную связь по углу. Это звено имеет передаточную функцию:
где τэз - величина времени запаздывания этого звена.
Передаточная функция Wз имеет вид:
Без погрешности для аналитического исследования рассмотрим упрощенное описание звена запаздывания в первом приближении разложения в ряд в виде инерционного звена. Тогда (3) примет вид:
Непосредственно из (4) видно, что в числителе появляется форсирующая ячейка (τэзр+1), позволяющая динамичнее отрабатывать входной сигнал. Однако одновременно параметр τэз входит и в знаменатель передаточной функции (4), но как слагаемое с τоб. Соответствующий выбор τэз в сравнении с τоб позволяет существенно повысить точность процесса с динамической точки зрения: повысить быстродействие и сохранить устойчивость системы управления. Действительно, при τэз<<τоб постоянная времени знаменателя (4) практически не меняется, а числитель содержит производную по управлению, оказывая форсированную его отработку.
Наиболее приемлемым и определяющим компромисс по увеличению быстродействия и сохранения показателей устойчивости замкнутой САУ в целом является соотношение
На основе изложенного рассматривается предлагаемая система управления, имеющая цифровую и аналоговую части и для их сочетания цифроаналоговый преобразователь.
На чертеже представлена блок-схема бортовой цифроаналоговой системы управления летательным аппаратом.
Летательный аппарат условно показан на чертеже пунктирной линией.
Система управления содержит датчик угла 1 (ДУ), датчик угловой скорости 2 (ДУС) и прямую цепь, состоящую из последовательно соединенных задатчика угла 3 (ЗУ), блока сравнения 4 (БС), цифроаналогового преобразователя 5 (ЦАП), суммирующего усилителя 6 (СУ), второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости 2, и исполнительного устройства 7 (ИУ). Кроме того, система содержит элемент запаздывания обратной связи 8 (ЭЗОС), вход которого соединен с выходом датчика угла 1, а выход - со вторым входом блока сравнения 4.
Аналоговая часть системы управления включает в себя датчик угловой скорости 2, исполнительное устройство 7 и суммирующий усилитель 6. Цифровые каналы основного контура - это датчик угла 1 и блоки 3 и 4. Блок 5 - цифроаналоговый.
Система управления работает следующим образом.
Сигнал управления σ для подачи на исполнительное устройство 7 формируется датчиками и блоками 1÷6 и 8 в соответствии с законом управления:
где ∆φ - сигнал рассогласования, формируемый в блоке 4:
здесь φзад - сигнал задающего воздействия, подается от датчика 3;
К1, К2 - передаточные числа блока 6.
Сигнал угла φ снимается с датчика угла 1, сигнал угловой скорости ωφ снимается с датчика угловой скорости 2, сигнал задающего воздействия φзад формируется задатчиком угла 3. Коэффициенты К1 и К2 и сигнал σ формируются в суммирующем усилителе 6. Цифроаналоговый преобразователь 5 преобразует цифровой сигнал К1∆φ в аналоговую форму.
Исполнительное устройство 7 отрабатывает суммарный аналоговый управляющий сигнал σ, отклоняя рулевые органы на величину δ.
Значительная часть системы управления несложно реализуется алгоритмически, все звенья и блоки могут быть также реализованы на элементах автоматики и вычислительной техники, например, по [3, 4].
Предложенная бортовая цифроаналоговая система управления летательным аппаратом позволяет расширить функциональные возможности системы и повысить точность управления.
Источники информации
1. Э.Я.Соловей, А.В.Храпов. Динамика систем наведения управляемых авиабомб. М.: Машиностроение, 2006, с.216.
2. Патент РФ №2305308, 27.08.07 г., кл. G05D 1/08.
3. В.Б.Смолов. Функциональные преобразователи информации. Л., Энергоиздат, Ленинградское отделение, 1981, с.22, 41.
4. А.У.Ялышев, О.И.Разоренов. Многофункциональные аналоговые регулирующие устройства автоматики. М.: Машиностроение, 1981, с.107, 126.
Claims (1)
- Бортовая цифроаналоговая система управления летательным аппаратом (ЛА), содержащая датчик угла, датчик угловой скорости и последовательно соединенные задатчик угла, блок сравнения, цифроаналоговый преобразователь, суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости, и исполнительное устройство, отличающаяся тем, что она содержит элемент запаздывания обратной связи, вход которого соединен с выходом датчика угла, а выход - со вторым входом блока сравнения, при этом для передаточной функции замкнутой системы автоматического управления (САУ) вида:
где Wa - передаточная функция системы автоматического управления, τоб - величина постоянной времени инерционной части объекта управления (ЛА),
величина времени запаздывания τэз элемента запаздывания обратной связи составляет τэз=(0,1÷0,4)τоб.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009125350/28A RU2402057C1 (ru) | 2009-07-03 | 2009-07-03 | Бортовая цифроаналоговая система управления летательным аппаратом |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009125350/28A RU2402057C1 (ru) | 2009-07-03 | 2009-07-03 | Бортовая цифроаналоговая система управления летательным аппаратом |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2402057C1 true RU2402057C1 (ru) | 2010-10-20 |
Family
ID=44024021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009125350/28A RU2402057C1 (ru) | 2009-07-03 | 2009-07-03 | Бортовая цифроаналоговая система управления летательным аппаратом |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2402057C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2601089C1 (ru) * | 2015-09-29 | 2016-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") | Способ формирования нелинейного адаптивного цифроаналогового сигнала стабилизации углового положения беспилотного летательного аппарата и система стабилизации для его осуществления |
-
2009
- 2009-07-03 RU RU2009125350/28A patent/RU2402057C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГЕЙЛЕР Л.Б. Введение в теорию автоматического регулирования. - Минск: Наука и техника, 1967, с.168-171, 237-239. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2601089C1 (ru) * | 2015-09-29 | 2016-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") | Способ формирования нелинейного адаптивного цифроаналогового сигнала стабилизации углового положения беспилотного летательного аппарата и система стабилизации для его осуществления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2310899C1 (ru) | Способ формирования сигнала управления и стабилизации продольно-балансировочного движения летательного аппарата и устройство для его осуществления | |
| CN107505845B (zh) | 一种提高倾斜镜控制系统扰动抑制能力的控制方法 | |
| RU2367992C1 (ru) | Устройство координированного управления летательным аппаратом | |
| RU2402057C1 (ru) | Бортовая цифроаналоговая система управления летательным аппаратом | |
| RU2569580C2 (ru) | Способ формирования адаптивного сигнала управления и стабилизации углового движения летательного аппарата и устройство для его осуществления | |
| RU2394263C1 (ru) | Адаптивное устройство формирования сигнала управления продольно-балансировочным движением летательного аппарата | |
| RU2367993C1 (ru) | Адаптивное устройство координированного управления летательным аппаратом | |
| RU2338236C1 (ru) | Бортовая система угловой стабилизации для управления нестационарным летательным аппаратом | |
| RU2597814C1 (ru) | Пилотажно-навигационная система транспортного летательного аппарата | |
| RU2305308C1 (ru) | Бортовая цифроаналоговая адаптивная система управления движением летательного аппарата по крену | |
| RU2279119C1 (ru) | Адаптивная система управления высотой полета летательного аппарата | |
| RU2601089C1 (ru) | Способ формирования нелинейного адаптивного цифроаналогового сигнала стабилизации углового положения беспилотного летательного аппарата и система стабилизации для его осуществления | |
| RU2293686C1 (ru) | Автопилот для зенитной управляемой ракеты, стабилизированной по крену | |
| RU2459744C1 (ru) | Способ формирования интегрального сигнала стабилизации планирующего движения беспилотного летательного аппарата и устройство для его осуществления | |
| RU2303805C1 (ru) | Устройство управления каналом тангажа летательного аппарата | |
| RU2586399C2 (ru) | Способ комбинированного наведения летательного аппарата | |
| RU2631736C1 (ru) | Способ формирования сигнала управления боковым движением нестационарного беспилотного летательного аппарата с адаптивно-функциональной коррекцией и устройство для его осуществления | |
| RU2412366C1 (ru) | Система автоматического регулирования газотурбинного двигателя | |
| RU186066U1 (ru) | Устройство управления ходовым двигателем беспилотного управляемого аппарата | |
| RU2459230C2 (ru) | Система автоматического управления полетом высокоманевренного летательного аппарата | |
| RU2491602C1 (ru) | Способ формирования цифроаналогового сигнала стабилизации углового положения летательного аппарата по курсу и устройство для его осуществления | |
| RU2532719C1 (ru) | Способ формирования сигнала управления угловым движением беспилотного летательного аппарата и устройство для его осуществления | |
| Koeberle et al. | Design of a Low-Cost RPAS Data Acquisition System for Education | |
| RU2209443C2 (ru) | Способ управления объектом (варианты) и система (варианты) для его осуществления | |
| RU2556460C1 (ru) | Способ управления маршевым двигателем беспилотного летательного аппарата (варианты) и устройство для его реализации |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200704 |