RU2491601C1 - Method of generating digital/analogue adaptive aircraft control signal with variable structure and apparatus for realising said method - Google Patents
Method of generating digital/analogue adaptive aircraft control signal with variable structure and apparatus for realising said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2491601C1 RU2491601C1 RU2012122883/08A RU2012122883A RU2491601C1 RU 2491601 C1 RU2491601 C1 RU 2491601C1 RU 2012122883/08 A RU2012122883/08 A RU 2012122883/08A RU 2012122883 A RU2012122883 A RU 2012122883A RU 2491601 C1 RU2491601 C1 RU 2491601C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- input
- output
- pressure head
- digital
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к бортовым цифроаналоговым устройствам для систем автоматического управления существенно нестационарными беспилотными летательными аппаратами (ЛА).The invention relates to airborne digital-to-analog devices for automatic control systems of substantially unsteady unmanned aerial vehicles (LA).
Известен способ автоматического управления ЛА, заключающийся в том, что задают сигнал воздействия, измеряют сигналы угла и угловой скорости, формируют сигнал рассогласования сигналами задающего воздействия и угла, формируют сигнал управления на рулевые приводы ЛА [1].A known method of automatic control of an aircraft, which consists in setting an exposure signal, measuring the angle and angular velocity signals, generating a mismatch signal with the signals of the targeting effect and angle, generating a control signal for the steering gear of the aircraft [1].
Известно устройство для систем автоматического управления ЛА, в которых содержится блок задающего воздействия, блок сравнения, суммирующий усилитель, датчики состояния и рулевые приводы [1].A device is known for automatic control systems of an aircraft, which contains a driving unit, a comparison unit, a summing amplifier, status sensors and steering drives [1].
Недостатком известных способа и устройства управления является ограниченность функциональных возможностей в условиях значительной нестационарности параметров ЛА, вызванных изменениями скорости и высоты полета ЛА, а также при технических ограничениях передаточных коэффициентов по максимальным значениям, что особенно важно для управления по тангажу при интенсивных вертикальных маневрах ЛА.A disadvantage of the known method and control device is the limited functionality in conditions of significant non-stationary parameters of the aircraft, caused by changes in the speed and altitude of the aircraft, as well as with technical limitations of gear ratios at maximum values, which is especially important for pitch control during intense vertical maneuvers of the aircraft.
Наиболее близким к предлагаемому решению является способ формирования сигнала управления ЛА, заключающийся в том, что задают опорный сигнал функции адаптаци, измеряют текущий сигнал скоростного напора, формируют сигнал деления опорного сигнала функции адаптации на сигнал скоростного напора, задают сигнал опорного значения скоростного напора, сравнивают измеренный сигнал скоростного напора с сигналом опорного значения скоростного напора, формируют предварительный сигнал управления умножением входного сигнала на параметрический сигнал и выходной сигнал управления формируют усилением предварительного сигнала управления [2].Closest to the proposed solution is a method of generating an aircraft control signal, which consists in setting the reference signal of the adaptation function, measuring the current signal of the pressure head, generating a signal for dividing the reference signal of the adaptation function into a signal of the pressure head, setting the signal for the reference value of the pressure head, comparing the measured a pressure head signal with a speed head reference value signal, a preliminary control signal is generated by multiplying the input signal by a parametric signal and a cash output control signal is generated prior gain control signal [2].
Наиболее близким устройством, реализующим предложенный способ, является устройство формирования сигнала управления ЛА, содержащее последовательно соединенные первый задатчик опорного сигнала и блок деления, датчик скоростного напора, выход которого соединен со вторым входом блока деления, последовательно соединенные блок умножения, вход которого является входом устройства, и усилитель, выход которого является выходом устройства [2].The closest device that implements the proposed method is an aircraft control signal generating device comprising a first reference signal reference unit and a division unit, a pressure head sensor, the output of which is connected to a second input of the division unit, a multiplication unit connected in series, the input of which is the input of the device, and an amplifier whose output is the output of the device [2].
Недостатками известных способа и устройства являются ограниченные функциональные возможности в условиях существенного изменения условий полета по скорости и высоте, а также при аппаратурных ограничениях передаточных коэффициентов по максимальному значению в цифроаналоговых элементах.The disadvantages of the known method and device are limited functionality in the conditions of a significant change in flight conditions in speed and altitude, as well as in hardware limitations of gear ratios for the maximum value in digital-analog elements.
Решаемой в предложенных способе и устройстве технической задачей является повышение точностных характеристик управления, расширение функциональных возможностей и оптимальное построение по реализации больших значений передаточных чисел. Предложенным построением обеспечивается адаптация параметров стабилизации и логическое изменение параметров структуры управления, что обеспечивает повышение устойчивости и качества процессов в целом в условиях широкого диапазона параметров ЛА.Solved in the proposed method and device, the technical task is to increase the accuracy of the control characteristics, expand the functionality and optimal construction for the implementation of large gear ratios. The proposed construction ensures the adaptation of stabilization parameters and a logical change in the parameters of the control structure, which ensures an increase in the stability and quality of the processes as a whole in a wide range of aircraft parameters.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе формирования сигнала управления с переменной структурой для адаптивных систем управления ЛА, заключающемся в том, что задают опорный сигнал функции адаптации А, измеряют текущий сигнал скоростного напора q, формируют сигнал деления опорного сигнала функции адаптации А на сигнал скоростного напора q, задают сигнал опорного значения скоростного напора q0, сравнивают измеренный сигнал скоростного напора q с сигналом опорного значения скоростного напора q0, формируют предварительный сигнал управления умножением входного сигнала на параметрический сигнал, выходной сигнал управления формируют усилением предварительного сигнала управления, дополнительно формируют при q<q0 параметрический сигнал усилением сигнала деления на значение α1·α2, где
Указанный технический результат достигается и тем, что в известное цифроаналоговое устройство для адаптивных систем управления ЛА, содержащее последовательно соединенные задатчик опорного сигнала и блок деления, датчик скоростного напора, выход которого соединен со вторым входом блока деления, последовательно соединенные блок умножения, вход которого является входом устройства, и усилитель, выход которого является выходом устройства, дополнительно введены последовательно соединенные второй задатчик опорного сигнала, блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом датчика скоростного напора, управляемый переключатель, вход которого соединен с выходом блока деления, первый масштабный усилитель, сумматор и цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен со вторым входом блока умножения, и второй масштабный усилитель, вход которого соединен со вторым выходом управляемого переключателя, а выход - со вторым входом сумматора.The specified technical result is achieved by the fact that in the known digital-analog device for adaptive control systems of an aircraft, containing a serially connected reference signal setter and a division unit, a pressure head sensor, the output of which is connected to the second input of the division unit, a multiplication unit connected in series, the input of which is an input devices, and an amplifier, the output of which is the output of the device, additionally connected in series are the second reference signal setter, a comparison unit , the second input of which is connected to the output of the pressure head sensor, a controlled switch, the input of which is connected to the output of the division unit, a first scale amplifier, an adder and a digital-to-analog converter, the output of which is connected to the second input of the multiplication unit, and a second scale amplifier, the input of which is connected to the second the output of the controlled switch, and the output with the second input of the adder.
Действительно, при этом обеспечивается отработка сигналов управления с максимальным качеством в широком диапазоне изменения высоты и скорости полета ЛА и с учетом широкого диапазона передаточных коэффициентов управляющего канала.Indeed, this ensures the development of control signals with maximum quality in a wide range of changes in aircraft altitude and flight speed and taking into account a wide range of transfer factors of the control channel.
На фиг.1 представлена блок-схема цифроаналогового устройства управления с переменной структурой для адаптивных систем управления ЛА; на фиг.2 - зависимости коэффициентов К, К1, К2 и К3 в функции от скоростного напора q.Figure 1 presents a block diagram of a digital-to-analog control device with a variable structure for adaptive control systems of an aircraft; figure 2 - dependence of the coefficients K, K 1 , K 2 and K 3 as a function of the pressure head q.
Цифроаналоговое устройство управления с переменной структурой для адаптивных систем управления ЛА (фиг.1) содержит последовательно соединенные первый задатчик опорного сигнала 1 (1 З0С) и блок деления 2 (БД), датчик скоростного напора 3 (ДСН), выход которого соединен со вторым входом блока деления 2, последовательно соединенные блок умножения 4 (БУ), вход которого является входом устройства, и усилитель 5 (У), выход которого является выходом устройства, последовательно соединенные второй задатчик опорного сигнала 6 (2 З0С), блок сравнения 7 (БС), второй вход которого соединен с выходом датчика скоростного напора 3, управляемый переключатель 8 (УП), вход которого соединен с выходом блока деления 2, первый масштабный усилитель 9 (1 МУ), сумматор 10 (С) и цифроаналоговый преобразователь 11 (ЦАП), выход которого соединен со вторым входом блока умножения 4, и второй масштабный усилитель 12 (2 МУ), вход которого соединен со вторым выходом управляемого переключателя 8, а выход - со вторым входом сумматора 10.The digital-analogue control device with a variable structure for adaptive control systems of an aircraft (Fig. 1) contains a first reference signal setter 1 (1 ° C) and a division unit 2 (DB), a pressure head sensor 3 (SDS), the output of which is connected to the second input division unit 2, series-connected multiplication unit 4 (BU), the input of which is the input of the device, and an amplifier 5 (Y), the output of which is the output of the device, the second reference signal generator 6 (2 ° C) connected in series, comparison unit 7 (BS) WTO the input of which is connected to the output of the pressure sensor 3, a controlled switch 8 (UP), the input of which is connected to the output of the division unit 2, the first large-scale amplifier 9 (1 MU), the adder 10 (C) and the digital-to-analog converter 11 (DAC), output which is connected to the second input of the multiplication unit 4, and the second large-scale amplifier 12 (2 MU), the input of which is connected to the second output of the controlled switch 8, and the output to the second input of the adder 10.
Устройство формирования цифроаналогового адаптивного сигнала управления летательным аппаратом с переменной структурой, реализующее предложенный способ, работает следующим образом.A device for generating a digital-to-analog adaptive control signal for an aircraft with a variable structure that implements the proposed method works as follows.
Рассмотрим формирование сигнала рассогласования по тангажу Δϑ ЛА (для канала управления по угловой скорости по тангажу
Наиболее обобщенной характеристикой, идентифицирующей нестационарность параметров ЛА в полете, является сигнал скоростного напора q. Базовая функция адаптации перестраивает передаточный коэффициент К канала управления ЛА и формируется по гиперболической зависимости для дипазона от qmin до qmax в видеThe most generalized characteristic that identifies the non-stationary parameters of aircraft in flight is the pressure signal q. The basic adaptation function rebuilds the transfer coefficient K of the aircraft control channel and is formed by the hyperbolic dependence for the range from q min to q max in the form
где A=const - опорный сигнал функции адаптации.where A = const is the reference signal of the adaptation function.
Входной сигнал канала управления по рассогласованию Δϑ поступает на первый вход блока умножения 4 и далее через усилитель 5 на выход устройства. На второй вход блока 4 поступает сигнал параметрического воздействия для адаптивной перестройки передаточного числа.The input signal of the control channel for the mismatch Δϑ is supplied to the first input of the multiplication unit 4 and then through the amplifier 5 to the output of the device. The second input of block 4 receives a parametric signal for adaptive adjustment of the gear ratio.
Блоками 1, 2 и 3 формируется базовый закон адаптации передаточного коэффициента К в соответствии с (1) (фиг.2).
Реализация необходимого передаточного коэффициента, состоящего из кривых К3 и К2, К3>К2, определена избирательно: при q≤q0 передаточный коэффициент максимален. Управляемый переключатель 8 замкнут выходом на первый масштабный усилитель 9 с коэффициентом усиления α1. На второй вход блока умножения 4 поступает сигнал К·α1 через блоки 10, 11. Коэффициент К·α1 рассчитан умножением базового коэффициента К на коэффициент α1 блока умножения 4 с целью достижения максимального технически реализуемого значения блока умножения K1max при q=qmax:The implementation of the necessary gear ratio, consisting of curves K 3 and K 2 , K 3 > K 2 , is determined selectively: when q≤q 0, the gear ratio is maximum. The controlled switch 8 is closed by the output to the first large-scale amplifier 9 with a gain of α 1 . The second input of the multiplication block 4 receives the signal K · α 1 through blocks 10, 11. The coefficient K · α 1 is calculated by multiplying the base coefficient K by the coefficient α 1 of the multiplication block 4 in order to achieve the maximum technically feasible value of the multiplication block K 1max at q = q max :
где α1>1,where α 1 > 1,
Недостающее усиление, ограниченное значением K1max блока умножения 4 и равноеThe missing gain limited by the value of K 1max of the multiplication block 4 and equal to
восполняется усилителем 5, т.е. его коэффициент усиления равенcompensated by amplifier 5, i.e. its gain is
При q>q0, т.е. q=q0÷qmax, управляемый переключатель 9 переключается на цепь второго масштабного усилителя 12 с коэффициентом β для блока умножения 4 через блоки 10 и 11, т.е.For q> q 0 , i.e. q = q 0 ÷ q max , the controlled switch 9 switches to the circuit of the second large-scale amplifier 12 with coefficient β for the multiplication block 4 through blocks 10 and 11, i.e.
Коэффициент β определяет, соответственно, требуемую степень уменьшения коэффициента КThe coefficient β determines, respectively, the required degree of reduction of the coefficient K
Таким образом, выходной сигнал σ формируется в видеThus, the output signal σ is formed as
при q≤q0 at q≤q 0
и
при q>q0.for q> q 0 .
K1max соответствует максимально реализуемому значению коэффициента усиления блока умножения 4, K3max определяет требуемое значение коэффициента при q=qmin.K 1max corresponds to the maximum realized value of the gain of the multiplication unit 4, K 3max determines the required value of the coefficient at q = q min .
Режим переключения управляемого переключателя 8 осуществляется сигналом сравнения в блоке сравнения 7 сигналов текущего значения скоростного напора q от датчика 3 и расчетного значения q0, выставленного во втором задатчике опорного сигнала 6.The switching mode of the controlled switch 8 is carried out by the comparison signal in the comparison unit 7 of the signals of the current value of the pressure head q from the sensor 3 and the calculated value q 0 set in the second reference signal reference unit 6.
Сигнал на выходе блока сравнения 7 составляетThe signal at the output of comparator 7 is
и определяет логическое управление переключателем 8 для сигнала σ согласно уравнениям (8) и (9).and determines the logical control of switch 8 for signal σ according to equations (8) and (9).
Устройство несложно реализуется на элементах автоматики и вычислительной техники, например, по [3, 4] и алгоритмически.The device is easily implemented on the elements of automation and computer technology, for example, according to [3, 4] and algorithmically.
Предложенные цифроаналоговое устройство управления с переменной структурой для адаптивных систем управления ЛА и способ его реализации позволяют повысить точность управления в условиях широкого диапазона условий полета ЛА.The proposed digital-analog control device with a variable structure for adaptive control systems of the aircraft and the method of its implementation can improve control accuracy in a wide range of flight conditions of the aircraft.
Источники информацииInformation sources
1. Аэродинамика, устойчивость и управляемость сверхзвуковых самолетов./ Под ред. Г.С. Бюшгенса. М.: Наука. Физматлит, 1998, с.443.1. Aerodynamics, stability and controllability of supersonic aircraft. / Ed. G.S. Buesgens. M .: Science. Fizmatlit, 1998, p. 433.
2. Патент РФ №2338236, 10.11.2008 г., кл. G05D 1/08.2. RF patent No. 2338236, 11/10/2008, cl.
3. В.Б. Смолов. Функциональные преобразователи информации. Л.: Энергоиздат, Ленинградское отделение, 1981, с.22, 41.3. V. B. Smolov. Functional information converters. L .: Energy Publishing House, Leningrad Branch, 1981, p. 22, 41.
4. А.У. Ялышев, О.И. Разоренов. Многофункциональные аналоговые регулирующие устройства автоматики. М., Машиностроение, 1981, с.107, 126.4. A.U. Yalyshev, O.I. Razorenov. Multifunctional analog control devices for automation. M., Mechanical Engineering, 1981, p. 107, 126.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012122883/08A RU2491601C1 (en) | 2012-06-05 | 2012-06-05 | Method of generating digital/analogue adaptive aircraft control signal with variable structure and apparatus for realising said method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012122883/08A RU2491601C1 (en) | 2012-06-05 | 2012-06-05 | Method of generating digital/analogue adaptive aircraft control signal with variable structure and apparatus for realising said method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2491601C1 true RU2491601C1 (en) | 2013-08-27 |
Family
ID=49163920
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012122883/08A RU2491601C1 (en) | 2012-06-05 | 2012-06-05 | Method of generating digital/analogue adaptive aircraft control signal with variable structure and apparatus for realising said method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2491601C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2631736C1 (en) * | 2016-09-16 | 2017-09-26 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") | Method for forming lateral-directional signals of non-stationary unmanned aerial vehicle with adaptive-functional correction and a device for its implementation |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5987371A (en) * | 1996-12-04 | 1999-11-16 | Caterpillar Inc. | Apparatus and method for determining the position of a point on a work implement attached to and movable relative to a mobile machine |
RU2279119C1 (en) * | 2005-02-04 | 2006-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") | Adaptive system for controlling flight height of an aircraft |
RU2338236C1 (en) * | 2007-04-27 | 2008-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") | Onboard angular stabilisation system for controlling flying aircraft |
RU2391694C1 (en) * | 2009-04-15 | 2010-06-10 | Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" | Board digital-analogue adaptive system of aircraft control |
-
2012
- 2012-06-05 RU RU2012122883/08A patent/RU2491601C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5987371A (en) * | 1996-12-04 | 1999-11-16 | Caterpillar Inc. | Apparatus and method for determining the position of a point on a work implement attached to and movable relative to a mobile machine |
RU2279119C1 (en) * | 2005-02-04 | 2006-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") | Adaptive system for controlling flight height of an aircraft |
RU2338236C1 (en) * | 2007-04-27 | 2008-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") | Onboard angular stabilisation system for controlling flying aircraft |
RU2391694C1 (en) * | 2009-04-15 | 2010-06-10 | Открытое Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" | Board digital-analogue adaptive system of aircraft control |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2631736C1 (en) * | 2016-09-16 | 2017-09-26 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") | Method for forming lateral-directional signals of non-stationary unmanned aerial vehicle with adaptive-functional correction and a device for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105334854A (en) | Decoupling control device and method for hovercraft course control and heeling control | |
RU2569580C2 (en) | Method of formation of adaptive signal of control and stabilisation of angular movement of aircraft, and device for its implementation | |
RU2391694C1 (en) | Board digital-analogue adaptive system of aircraft control | |
RU2491601C1 (en) | Method of generating digital/analogue adaptive aircraft control signal with variable structure and apparatus for realising said method | |
CN106354013A (en) | Linear active-disturbance-rejection controlling method of attack angle | |
RU2367992C1 (en) | Adaptive device of aircraft coordinated control | |
RU2491600C1 (en) | Method of generating digital/analogue adaptive signal for stabilising angular position of aircraft on heading and apparatus for realising said method | |
CN113126065B (en) | Receiving end input offset eliminating device and method in distance sensing system | |
RU2460113C1 (en) | Method of generating integral adaptive signal for stabilising gliding motion of unmanned aircraft and apparatus for realising said method | |
RU86326U1 (en) | ON-BOARD DIGITAL ANALOGUE ADAPTIVE AIRCRAFT CONTROL SYSTEM | |
KR101568143B1 (en) | Apparatus for controlling position of flight vehicle | |
RU2279119C1 (en) | Adaptive system for controlling flight height of an aircraft | |
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 | |
RU2338236C1 (en) | Onboard angular stabilisation system for controlling flying aircraft | |
RU2367993C1 (en) | Adaptive device of aircraft coordinated control | |
RU2541903C1 (en) | Multimode d/a drone angular pitch control device | |
RU2601089C1 (en) | Method of drone angular position stabilizing non-linear adaptive digital/analogue signal generation and stabilization system for its implementation | |
RU2402057C1 (en) | Board digital-to-analog system of aircraft control | |
RU2631736C1 (en) | Method for forming lateral-directional signals of non-stationary unmanned aerial vehicle with adaptive-functional correction and a device for its implementation | |
RU2241950C1 (en) | Method for control of missile and missile guidance system for its realization | |
RU2303805C1 (en) | Control unit of flight vehicle pitch channel | |
RU186066U1 (en) | Unmanned aerial vehicle driving engine control device | |
RU2490686C1 (en) | Method of generating signal to control aircraft angular flight and device to this end | |
RU2653409C1 (en) | Method of forming a digital signal of angular stabilization of a non-stationary object of control and a device for its implementation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200606 |