RU2581215C1 - Method for automatic control of aircraft at landing and system therefor - Google Patents

Method for automatic control of aircraft at landing and system therefor Download PDF

Info

Publication number
RU2581215C1
RU2581215C1 RU2014151881/11A RU2014151881A RU2581215C1 RU 2581215 C1 RU2581215 C1 RU 2581215C1 RU 2014151881/11 A RU2014151881/11 A RU 2014151881/11A RU 2014151881 A RU2014151881 A RU 2014151881A RU 2581215 C1 RU2581215 C1 RU 2581215C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
input
speed
control
elevator
Prior art date
Application number
RU2014151881/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Григорьевич Кузнецов
Ольга Борисовна Кербер
Виктор Николаевич Мазур
Елена Александровна Мельникова
Сусанна Вагинаковна Хлгатян
Original Assignee
Акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (АО "МИЭА")
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 Акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (АО "МИЭА") filed Critical Акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (АО "МИЭА")
Priority to RU2014151881/11A priority Critical patent/RU2581215C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2581215C1 publication Critical patent/RU2581215C1/en

Links

Abstract

FIELD: aviation.
SUBSTANCE: for aircraft landing signals radio altitude, vertical speed, a control signal to elevator and to control engine thrust, addition of corrective signals compensation of influence of wind on elevator and thrust control drive. Correcting signal to elevator is based on measurement of absolute difference and registered speed. Correcting signal to drive thrust regulator is based on measurement of difference of current and rated power of the aircraft, determined based on track and registered speed. System for aircraft landing comprises measurement system of flight parameters, device for generating control signals to elevator and drive engine thrust, respectively. Flight parameters measurement system comprises a radar altimeter, vertical speed transducer, vertical overload sensor, sensor of absolute speed, registered speed sensor. Device for generating control signals to elevator comprises a unit for generating complex exponential signal, two adders, programmer, differentiator, two height correction unit, two non-linear converter. Control signal generating device contains speed setting panel, an adder, non-linear converter, draught stabilisation unit, unit calculating preset energy aircraft computation unit current aircraft power comparator.
EFFECT: providing required accuracy of landing.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматического управления летательным аппаратом, в частности к способам управления, обеспечивающим автоматические режимы захода на посадку и выравнивания, и может найти применение в бортовых системах автоматического управления летательными аппаратами.The invention relates to the field of automatic control of an aircraft, in particular to control methods that provide automatic landing and leveling modes, and may find application in on-board automatic control systems for aircraft.

Известны системы управления, в которых оптимальное управление самолета выполняется в соответствии с алгоритмом прогнозирования промаха точки приземления, в основе которого используется изменение энергии, а также перегрузки и веса самолета (Полезная модель «Система управления летательным аппаратом» №31007 U1). Ошибка прогнозирования промаха индицируется летчику, после чего он принимает решение по перемещению управляющих органов тягой двигателя. В указанной системе управления не учитывается вид ветровых возмущений, а также изменение величины и направления ветра, что оказывает существенное влияние на скорость, определяющую дистанцию приземления и жесткость посадки.Known control systems in which the optimal control of the aircraft is carried out in accordance with the algorithm for predicting a miss of the touchdown point, which is based on a change in energy, as well as overload and weight of the aircraft (Utility model “Aircraft Control System” No. 31007 U1). A miss prediction error is indicated to the pilot, after which he makes a decision on the movement of the governing bodies by engine thrust. The specified control system does not take into account the type of wind disturbances, as well as changes in the magnitude and direction of the wind, which has a significant effect on the speed determining the landing distance and the rigidity of landing.

Задачей изобретения является разработка способа управления, обеспечивающего повышение точности посадки и уровня безопасности при посадке самолета в условиях интенсивных ветровых возмущений и турбулентных порывов.The objective of the invention is to develop a control method that improves the accuracy of landing and the level of safety when landing in an environment of intense wind disturbances and turbulent gusts.

Технический результат - повышение эффективности управления за счет обеспечения возможности автоматической корректировки отклонения руля высоты, а также формирования переменной высоты «сброса тяги» в зависимости от энергетического состояния самолета с целью уменьшения разброса точек касания по дальности и вертикальной скорости, что в конечном итоге обеспечивает требуемую точность посадки.EFFECT: increased control efficiency due to the possibility of automatic correction of the elevator deviation, as well as the formation of a variable height of “thrust drop” depending on the energy state of the aircraft in order to reduce the spread of touch points in range and vertical speed, which ultimately provides the required accuracy landing.

Заявленный технический результат в предлагаемом способе автоматического управления самолетом при посадке с помощью руля высоты и регулятора тяги двигателей достигается тем, что способ, основанный на использовании сигналов радиовысоты, вертикальной скорости, вертикального ускорения, путевой и приборной скорости, поступающих из системы измерения параметров полета в вычислительную систему управления полетом, в которой обрабатываются поступающие из системы измерения параметров полета сигналы и формируются управляющий сигнал на привод руля высоты и управляющий сигнал на привод регулятора тяги двигателей, характеризуется тем, что для обеспечения касания ВПП основными стойками шасси в заданных диапазонах по дальности и вертикальной скорости в условиях экстремальных возмущений к сформированным управляющим сигналам добавляются корректирующие сигналы для компенсации неблагоприятного влияния ветра, причем компенсацию влияния на привод руля высоты осуществляют за счет использования в вычислительной системе первого блока коррекции, работающего по сигналам скорости изменения разности путевой и приборной скорости, а формирование переменной высоты сброса тяги двигателей осуществляют за счет использования в вычислительной системе второго блока коррекции, работающего по разности текущей и расчетной энергии самолета, где текущую энергию определяют на основе путевой и приборной скоростей, а расчетную энергию определяют на основе заданной приборной скорости, поступающей с пульта управления.The claimed technical result in the proposed method for automatic control of an airplane during landing using the elevator and engine thrust regulator is achieved by the fact that the method based on the use of radio altitude, vertical speed, vertical acceleration, ground and instrument speed coming from the flight parameters measurement system to the computational flight control system, in which signals received from the flight parameter measurement system are processed and a control signal is generated on the drive elevator and control signal to the engine traction control drive, characterized by the fact that to ensure that the runway is touched by the main landing gear in the specified ranges in range and vertical speed under extreme disturbances, correction signals are added to the generated control signals to compensate for the adverse effects of wind, and compensation of the effect the elevator drive is carried out by using the first correction unit in the computer system, which operates according to speed signals and changes in the difference between the ground and instrument speeds, and the formation of a variable thrust dump height of the engines is carried out by using a second correction unit in the computer system that works by the difference between the current and estimated energy of the aircraft, where the current energy is determined based on the ground and instrument speeds, and the calculated energy is determined by based on the set instrument speed coming from the control panel.

Технический результат для системы автоматического управления самолетом при посадке достигается тем, что система включает пульт задания скорости полета, средства обработки поступающих из системы измерения параметров полета сигналов и формирования управляющих сигналов на привод руля высоты и на привод регулятора тяги двигателя, при этом средства формирования управляющих сигналов выполнены в виде вычислительной системы управления полетом, состоящей из устройства формирования управляющего сигнала на привод руля высоты и устройства формирования управляющего сигнала на привод регулятора тяги двигателей, причем устройство формирования управляющего сигнала на привод руля высоты содержит блок формирования комплексного экспоненциального сигнала, первый и второй сумматоры, программатор, первый дифференциатор, первый и второй блоки коррекции руля высоты, первый и второй нелинейные преобразователи, а устройство формирования управляющего сигнала на привод регулятора тяги двигателей содержит пульт задания скорости, третий сумматор, третий нелинейный преобразователь, блок стабилизации тяги, блок расчета заданной энергии самолета, блок расчета текущей энергии самолета и компаратор, причем в устройстве формирования управляющего сигнала на привод руля высоты блок формирования комплексного экспоненциального сигнала на первом входе использует сигнал от радиовысотомера, на втором входе использует сигнал с датчика вертикальной скорости, а на третьем входе использует сигнал с первого выхода датчика вертикальной перегрузки, выход блока формирования комплексного экспоненциального сигнала соединен с первым входом первого сумматора, который на втором входе использует сигнал с первого выхода датчика вертикальной перегрузки, а на третьем входе использует сигнал с первого выхода датчика путевой скорости через последовательно соединенные по направлению сигнала второй сумматор на его первом входе, первый дифференциатор, первый блок коррекции руля высоты и первый нелинейный преобразователь, на четвертом входе первого сумматора используется сигнал с первого выхода датчика приборной скорости через последовательно соединенные по направлению сигнала второй сумматор на его втором входе, второй блок коррекции руля высоты и второй нелинейный преобразователь, пятый вход первого сумматора соединен с программатором; в устройстве формирования управляющего сигнала на привод регулятора тяги двигателей блок стабилизации тяги своим первым входом связан с первым выходом пульта задания скорости через последовательно соединенные по направлению сигнала третий сумматор на его первом входе и третий нелинейный преобразователь, на втором входе третий сумматор использует сигнал со второго выхода датчика приборной скорости, второй вход блока стабилизации тяги соединен с выходом компаратора, который через блок расчета текущей энергии самолета на первом его входе использует сигнал со второго датчика путевой скорости и на втором его входе использует сигнал с третьего выхода датчика приборной скорости, при этом своим вторым входом компаратор связан с пультом задания скорости на его втором выходе через блок расчета заданной энергии самолета.The technical result for the automatic control system for an airplane during landing is achieved by the fact that the system includes a control panel for setting the flight speed, means for processing the signals coming from the flight parameters measurement system and generating control signals for the elevator and drive for the engine traction control, and means for generating control signals made in the form of a flight control computer system, consisting of a control signal generating device for the elevator control and a pho device generating a control signal to the drive of the engine traction controller, the device for generating a control signal to the elevator drive comprises a complex exponential signal generating unit, first and second adders, a programmer, a first differentiator, first and second elevator correction blocks, first and second non-linear converters, and a control signal generating device for an engine traction controller drive comprises a speed setting console, a third adder, a third non-linear converter, bl to thrust stabilization, a unit for calculating the set energy of the aircraft, a unit for calculating the current energy of the aircraft and a comparator, and in the device for generating a control signal for the elevator drive, the unit for generating a complex exponential signal at the first input uses a signal from a radio altimeter, at the second input uses a signal from a vertical speed sensor and at the third input it uses the signal from the first output of the vertical overload sensor, the output of the complex exponential signal generating unit is connected to the first the input of the first adder, which at the second input uses the signal from the first output of the vertical overload sensor, and at the third input uses the signal from the first output of the ground speed sensor through the second adder in series at the first input, the first differentiator, the first elevator correction block and the first nonlinear converter, at the fourth input of the first adder, the signal from the first output of the instrument speed sensor is used through series-connected in the direction I drove the second adder at its second input, the second correction steering unit height and a second nonlinear transformer, a fifth input of the first adder is connected to the programmer; in the device for generating a control signal to the drive of the engine traction regulator, the thrust stabilization unit is connected with its first input to the first output of the speed control panel through a third adder in series at the first input and a third non-linear converter connected to it in the signal direction, and the third adder uses the signal from the second output at the second input instrument speed sensor, the second input of the thrust stabilization unit is connected to the output of the comparator, which, through the unit for calculating the current energy of the aircraft at its first input The ode uses the signal from the second ground speed sensor and at its second input uses the signal from the third output of the instrument speed sensor, with its second input the comparator is connected to the speed control panel at its second output through the unit for calculating the set energy of the aircraft.

В предлагаемом изобретении система автоматического управления в отличие от прототипа анализирует не только величину энергии, но и учитывает вид ветровых возмущений, идентифицируя постоянные сдвиги ветра или турбулентные порывы, а также изменение скорости ветра, без учета информации о весе, получение которой на борту затруднено. Система автоматически вырабатывает управляющие воздействия одновременно и на тягу двигателя, и на руль высоты, корректируя траекторию снижения при выполнении конечного этапа захода на посадку.In the present invention, the automatic control system, unlike the prototype, analyzes not only the amount of energy, but also takes into account the type of wind disturbances, identifying constant wind shears or turbulent gusts, as well as changes in wind speed, without taking into account information about the weight, which is difficult to obtain on board. The system automatically generates control actions at the same time both on the engine traction and on the elevator, adjusting the descent path during the final stage of the approach.

Предлагаемый способ, реализуемый в системе автоматического управления, обеспечивает управление на конечном этапе захода на посадку - выравнивании, определяющем характеристики касания ВПП (дальность касания, вертикальная скорость, угол тангажа и др.).The proposed method, implemented in the automatic control system, provides control at the final stage of the approach — leveling, which determines the touch characteristics of the runway (touch distance, vertical speed, pitch angle, etc.).

Управление на этапе выравнивания, как правило, осуществляется по экспоненциальному закону, формируемому как линейная комбинация геометрической высоты полета и ее производной, с привлечением дополнительной информации о параметрах движения центра масс самолета и его положения относительно расчетной точки приземления.The control at the leveling stage, as a rule, is carried out according to the exponential law, formed as a linear combination of the geometric flight altitude and its derivative, with the use of additional information about the parameters of the center of mass of the aircraft and its position relative to the calculated touchdown point.

При выполнении автоматического выравнивания производится уменьшение вертикальной скорости объекта от величины, с которой самолет снижается по глиссаде, до вертикальной скорости, обеспечивающей безопасный контакт шасси с поверхностью ВПП.When performing automatic leveling, the vertical speed of the object is reduced from the value with which the aircraft decreases along the glide path to the vertical speed, which ensures safe contact of the landing gear with the surface of the runway.

Заданное значение вертикального ускорения a ˜ у з а д

Figure 00000001
формируется в функции отклонения от экспоненциальной траектории выравнивания, задаваемой соотношением между высотой полета над поверхностью ВПП и вертикальной скоростью сниженияSetpoint value of vertical acceleration a ˜ at s but d
Figure 00000001
is formed as a function of deviation from the exponential alignment path defined by the ratio between the flight altitude above the runway surface and the vertical descent rate

Figure 00000002
Figure 00000002

где ΔНэксп - экспоненциальная траектория выравнивания;where ΔН exp is the exponential alignment path;

HPB - высота нижней точки шасси над поверхностью ВПП по показаниям радиовысотомера;H PB - the height of the bottom point of the chassis above the runway surface according to the readings of the radio altimeter;

HAC - положение асимптоты экспоненты, расположенной ниже уровня ВПП, для получения заданной вертикальной скорости касания;H AC - the position of the asymptote of the exponent located below the runway level to obtain a given vertical speed of contact;

KVy - коэффициент усиления;K Vy is the gain;

V ^ у

Figure 00000003
- вертикальная скорость; V ^ at
Figure 00000003
- vertical speed;

FVy - ограничение сигнала вертикальной скорости V ^ у

Figure 00000003
, введенное в систему с целью сглаживания скачков при дифференцировании высоты полета в случае наличия нерегулярности рельефа перед ВПП.F Vy - vertical speed signal limitation V ^ at
Figure 00000003
, introduced into the system with the aim of smoothing jumps during differentiation of flight altitude in the case of irregular terrain in front of the runway.

Известно, что на характеристики касания в большой степени влияют ветровые возмущения. В зависимости от величины ветра изменяются скорость полета, значения вертикальной скорости снижения, углы тангажа, что непосредственно определяет безопасность посадки. Поэтому очень важной проблемой является компенсация ветровых возмущений.It is known that wind disturbances to a large extent influence touch characteristics. Depending on the magnitude of the wind, the flight speed, the values of the vertical descent speed, the pitch angles change, which directly determines the landing safety. Therefore, a very important problem is the compensation of wind disturbances.

Компенсация ветровых возмущений выполнена и направлена на улучшение характеристик касания. Дополнительные корректирующие сигналы в зависимости от действующих ветровых возмущений предусмотрены как на руль высоты, так и на тягу двигателя и реализованы на основе:Compensation of wind disturbances is made and is aimed at improving touch characteristics. Additional corrective signals, depending on the current wind disturbances, are provided for both the elevator and engine traction and are implemented based on:

- идентификации ветровых сдвигов и порывов ветра и формирования дополнительных управляющих сигналов в руль высоты;- identification of wind shifts and gusts of wind and the formation of additional control signals to the elevator;

- выбора высоты «сброса газа» в зависимости от уровня энергии самолета в текущий момент времени для сокращения дистанции касания.- selection of the height of the "gas discharge" depending on the level of energy of the aircraft at the current time to reduce the touch distance.

Для формирования компенсационных управляющих сигналов на руль высоты при действии постоянного и турбулентного ветра в суммарный сигнал замкнутого и разомкнутого контура алгоритма выравнивания добавляется дополнительный сигнал компенсации постоянной составляющей и порывов попутного ветраTo generate compensation control signals to the elevator under the action of a constant and turbulent wind, an additional signal for compensating the constant component and gusts of tailwind is added to the total signal of the closed and open loop of the alignment algorithm

Figure 00000004
Figure 00000004

где А у з а д в ы р

Figure 00000005
- сигнал компенсации постоянной составляющей и порывов попутного ветра;Where BUT at s but d at s R
Figure 00000005
- signal compensation of the DC component and gusts of tailwind;

a ˜ у з а д

Figure 00000001
- заданное значение вертикального ускорения; a ˜ at s but d
Figure 00000001
- setpoint of vertical acceleration;

Uпр - программный сигнал, формирующий программную траекторию выравнивания в зависимости от высоты по радиовысотомеру;U CR - a program signal forming a program alignment path depending on the height of the radio altimeter;

Uw пор - компенсационная составляющая ветровых возмущений в виде порывов турбулентного ветра;U w then - the compensation component of wind disturbances in the form of gusts of turbulent wind;

Uw vetr - компенсационная составляющая для формирования управляющих сигналов на руль высоты и компенсации постоянных сдвигов ветра, которая вычисляется следующим образом:U w vetr - compensation component for the formation of control signals to the elevator and compensation of constant wind shears, which is calculated as follows:

Figure 00000006
Figure 00000006

где ΔV - разница между приборной Vпр и путевой Vпут скоростьюwhere ΔV is the difference between the instrumental V CR and track V put speed

(ΔV=Vпр-Vпут);(ΔV = V ave -V put);

F1 - нелинейная функция, зависящая от направления и скорости постоянного ветра.F 1 - nonlinear function, depending on the direction and speed of constant wind.

Составляющая Uw пор предназначена для формирования управляющих сигналов на руль высоты для компенсации турбулентных порывов ветра.Component U w then is designed to generate control signals to the elevator to compensate for turbulent gusts of wind.

Uw пор может быть получена фильтрацией разности сигналов приборной и путевой скорости изодромным звеном с постоянной времени Тф U w then can be obtained by filtering the difference between the instrument and ground speed signals by an isodromic link with a time constant T f

Figure 00000007
Figure 00000007

где Р - оператор Лапласа;where P is the Laplace operator;

ΔV - разница между приборной Vпр и путевой Vпут скоростью;ΔV is the difference between the instrument V CR and track V put speed;

F1 - нелинейная функция, зависящая от направления и скорости постоянного ветра;F 1 is a nonlinear function depending on the direction and speed of a constant wind;

F2 - нелинейная функция, имеющая ограничение, зону нечувствительности, определяющую величину порывов, компенсируемых рулем высоты, и несимметрию в отношении компенсаций попутных или встречных порывов.F 2 is a nonlinear function having a limitation, a deadband, defining the size of gusts compensated by the elevator, and asymmetry in relation to compensation of associated or oncoming gusts.

В общем случае вид нелинейных функций F1 и F2 определяется типом самолета, его аэродинамическими свойствами - «летучестью» или, наоборот, склонностью к короткой посадке, а также коэффициентами, определяющими взаимодействие с поверхностью земли (коэффициентами, определяющими взаимодействие с поверхностью земли (коэффициентами влияния подстилающей поверхности)).In the general case, the form of the nonlinear functions F 1 and F 2 is determined by the type of aircraft, its aerodynamic properties - “volatility” or, conversely, the tendency to short landing, as well as coefficients that determine the interaction with the earth’s surface (coefficients that determine the interaction with the earth’s surface (coefficients the influence of the underlying surface)).

Для сокращения дистанций и исключения больших разбросов по дальности на посадке при действии ветра и турбулентных порывов формируется торможение на конечном участке полета перед касанием ВПП по команде сброса газа двигательной установки на переменной высоте исходя из энергетических возможностей самолета.In order to reduce distances and to eliminate large variations in landing distance under the influence of wind and turbulent gusts, braking is formed at the end of the flight before touching the runway by command of the gas discharge of the propulsion system at a variable height based on the energy capabilities of the aircraft.

Перевод сектора газа в положение «малый газ» система автоматического управления выполняет, как правило, на фиксированной высоте Нсбр~3 м.The transfer of the gas sector to the “low gas” position is performed by the automatic control system, as a rule, at a fixed height N sbr ~ 3 m.

Введение переменной высоты сброса тяги двигателей в предложенном способе управления связано с необходимостью обеспечения одинакового изменения скорости полета на участке выравнивания, что необходимо для уменьшения разброса точки касания по дальности.The introduction of a variable thrust dump height of the engines in the proposed control method is associated with the need to ensure the same change in flight speed in the alignment area, which is necessary to reduce the spread of the touch point in range.

Для определения энергетических возможностей самолета определим кинетическую энергию на текущий момент времениTo determine the energy capabilities of the aircraft, we determine the kinetic energy at the current time

Figure 00000008
Figure 00000008

Поскольку летчик выставляет заданную скорость Vпр зад по руководству по летной эксплуатации в зависимости от веса самолета, то можно принять, чтоSince the pilot sets a predetermined speed V pr ass according to the manual for flight operation, depending on the weight of the aircraft, we can assume that

Figure 00000009
Figure 00000009

тогдаthen

Figure 00000010
Figure 00000010

где к - эмпирический коэффициент;where k is an empirical coefficient;

Vпр зад - заданное с пульта значение приборной скорости (выставляется летчиком), аналог характеристики веса;V CR ass - the instrument speed value set by the remote control (set by the pilot), an analog of the weight characteristic;

V п у т 2

Figure 00000011
- квадрат значения текущей путевой скорости с учетом ветра. V P at t 2
Figure 00000011
- the square of the value of the current ground speed, taking into account the wind.

Выполним разложение по ЛагранжуWe perform the Lagrange expansion

Figure 00000012
Figure 00000012

где Vпр зад1, Vпр зад2, Vпр зад3 - опорные значения приборной заданной скорости соответственно для минимального, среднего и максимального весов;where Vpr rear 1 , Vpr rear 2 , Vpr rear 3 - reference values of the instrument set speed, respectively, for the minimum, average and maximum weights;

Ек1, Ек2, Ек3 - рассчитанные (по соотношению 7) значения энергии соответственно для минимального, среднего и максимального весов.Ek 1 , Ek 2 , Ek 3 - calculated (by ratio 7) energy values, respectively, for the minimum, average and maximum weights.

В зависимости от величины энергии формируется команда на сброс газа при торможении на посадке при одновременном выполнении следующих условий:Depending on the amount of energy, a command is formed to release gas during braking on landing, while the following conditions are met:

Екк лагр иE to > E to lager and

|Vy|<|Vy1|,| V y | <| V y1 |,

где Ек - текущее значение энергии;where E to - the current value of energy;

Vy - текущее значение вертикальной скорости;V y - the current value of the vertical speed;

Vy1 - минимальное значение для формирования команды сброса газа, определяемое по результатам математического моделирования.V y1 is the minimum value for forming a gas discharge command, determined by the results of mathematical modeling.

Предлагаемые компенсации ветровых возмущений можно реализовать в системе автоматической посадки в виде устройств, вырабатывающих дополнительные сигналы управления на руль высоты и в канал тяги управления рычагами двигателя.The proposed compensation of wind disturbances can be implemented in the automatic landing system in the form of devices that generate additional control signals to the elevator and into the thrust channel of the engine control levers.

Сущность предлагаемого решения поясняется представленной на фиг. 1 блок-схемой системы автоматического управления.The essence of the proposed solution is illustrated in FIG. 1 block diagram of an automatic control system.

Предлагаемая система автоматического управления представляет собой вычислительную систему, состоящую, согласно способу управления, из двух функциональных частей - устройства формирования управляющего сигнала на привод руля высоты (2) и устройства формирования управляющего сигнала на привод регулятора тяги двигателей (3) и использующую известную систему измерения параметров полета (1), включающую радиовысотомер (4), датчик вертикальной скорости (5), датчик вертикальной перегрузки (6), датчик путевой скорости (7) и датчик приборной скорости (8). Устройство формирования управляющего сигнала (2) содержит блок формирования комплексного экспоненциального сигнала (9), сумматоры (10) и (11), программатор (12), дифференциатор (13), блоки коррекции руля высоты (14), (15) и нелинейные преобразователи (16), (17). Устройство формирования управляющего сигнала (3) содержит пульт задания скорости (18), сумматор (19), нелинейный преобразователь (20), блок стабилизации тяги (21), блок расчета заданной энергии самолета (22), блок расчета текущей энергии самолета (23) и компаратор (24).The proposed automatic control system is a computing system consisting, according to the control method, of two functional parts - a device for generating a control signal to the elevator drive (2) and a device for generating a control signal to the drive of the engine traction control (3) and using the known parameter measurement system flight (1), including a radio altimeter (4), a vertical speed sensor (5), a vertical overload sensor (6), a ground speed sensor (7) and an instrument speed sensor (8) . The control signal generating device (2) contains a complex exponential signal generating unit (9), adders (10) and (11), a programmer (12), a differentiator (13), elevator correction blocks (14), (15) and non-linear converters (16), (17). The control signal generating device (3) comprises a speed control panel (18), an adder (19), a nonlinear converter (20), a thrust stabilization unit (21), a set airplane energy calculation unit (22), an airplane current energy calculation unit (23) and a comparator (24).

Система управления, с помощью которой реализуется заявляемый способ, работает следующим образом.The control system by which the inventive method is implemented works as follows.

В устройстве формирования управляющего сигнала на привод руля высоты (2) на входы блока формирования комплексного экспоненциального сигнала (9) поступают сигналы от радиовысотомера (4), датчика вертикальной скорости (5) и датчика вертикальной перегрузки (6) следующим образом: на первый вход - сигнал высоты самолета относительно поверхности земли от радиовысотомера (4), на второй вход - сигнал вертикальной скорости полета с датчика вертикальной скорости (5), а на третий вход - сигнал перегрузки с первого выхода датчика вертикальной перегрузки (6). С выхода блока формирования комплексного экспоненциального сигнала (9) сигнал поступает на первый вход сумматора (10), на второй его вход поступает сигнал перегрузки со второго выхода датчика вертикальной перегрузки (6). Сигнал с первого выхода датчика путевой скорости (7) и сигнал с первого выхода датчика приборной скорости (8) поступают соответственно на первый и второй входы сумматора (11), а затем на дифференциатор (13), после которого сигнал усиливается в блоке коррекции (14), ограничивается в нелинейном преобразователе (16), с выхода которого первый корректирующий сигнал поступает на третий вход сумматора (10), на четвертый вход поступает второй корректирующий сигнал с выхода нелинейного преобразователя (17), на вход которого поступает сигнал со второго выхода сумматора (11), усиленный в блоке коррекции (15). На основе четырех сигналов, поступающих в сумматор (10), вырабатывается выходной сигнал устройства управления рулем высоты. Программирование сумматора осуществляют посредством программатора (12), соединенного с пятым входом сумматора (10).In the control signal generating device, the elevator drive (2) receives the signals from the radio altimeter (4), vertical speed sensor (5) and vertical overload sensor (6) as inputs to the complex exponential signal generating unit (9) as follows: at the first input - a signal of the aircraft altitude relative to the surface of the earth from a radio altimeter (4), to the second input, a signal of vertical flight speed from a vertical speed sensor (5), and to the third input, an overload signal from the first output of a vertical overload sensor (6). From the output of the complex exponential signal generating unit (9), the signal is supplied to the first input of the adder (10), its second input receives an overload signal from the second output of the vertical overload sensor (6). The signal from the first output of the ground speed sensor (7) and the signal from the first output of the instrument speed sensor (8) are respectively sent to the first and second inputs of the adder (11), and then to the differentiator (13), after which the signal is amplified in the correction unit (14 ), is limited in a nonlinear converter (16), from the output of which the first correction signal is supplied to the third input of the adder (10), the second correction signal from the output of the nonlinear converter (17), to the input of which the signal from the second output is supplied, is supplied to the fourth input an adder (11) reinforced in the correction unit (15). Based on the four signals entering the adder (10), the output signal of the elevator control device is generated. Adder programming is carried out by means of a programmer (12) connected to the fifth input of the adder (10).

В устройстве формирования управляющего сигнала на привод регулятора тяги двигателей (3) с первого выхода пульта задания скорости (18) заданная скорость поступает на первый вход сумматора (19), на второй вход которого поступает сигнал текущей приборной скорости со второго выхода датчика (7). Сигнал с выхода сумматора (19) через ограничитель (20) поступает на первый вход блока стабилизации тяги (21). На второй его вход поступает второй корректирующий сигнал с компаратора (24), сформированный на основе сравнения сигналов, один из которых поступает из блока расчета заданной энергии (22), на вход которого поступает сигнал со второго выхода пульта задания скорости (18), а другой сигнал - из блока расчета текущей энергии (23), на первый вход которого поступает сигнал со второго выхода датчика путевой скорости (7), а на второй - сигнал с датчика приборной скорости (8). На основе сигналов, поступающих с компаратора (24) на первый и второй входы блока стабилизации тяги (21), вырабатывается сигнал управления тягой двигателей.In the device for generating a control signal to the drive of the engine traction controller (3) from the first output of the speed control panel (18), the set speed is supplied to the first input of the adder (19), the second input of which receives the current instrument speed signal from the second output of the sensor (7). The signal from the output of the adder (19) through the limiter (20) is fed to the first input of the thrust stabilization unit (21). At its second input, a second correction signal from the comparator (24) is received, formed on the basis of a comparison of the signals, one of which comes from the set energy calculation unit (22), the input of which receives the signal from the second output of the speed reference console (18), and the other the signal is from the current energy calculation unit (23), the first input of which receives a signal from the second output of the ground speed sensor (7), and the second - the signal from the instrument speed sensor (8). Based on the signals from the comparator (24) to the first and second inputs of the thrust stabilization unit (21), a thrust control signal is generated for the engines.

Claims (2)

1. Способ автоматического управления самолетом при посадке с помощью руля высоты и регулятора тяги двигателей, основанный на использовании сигналов радиовысоты, вертикальной скорости, вертикального ускорения, путевой и приборной скорости, поступающих из системы измерения параметров полета в вычислительную систему управления полетом, в которой обрабатываются поступающие из системы измерения параметров полета сигналы и формируются управляющий сигнал на привод руля высоты и управляющий сигнал на привод регулятора тяги двигателей, характеризующийся тем, что для обеспечения касания ВПП основными стойками шасси в заданных диапазонах по дальности и вертикальной скорости в условиях экстремальных возмущений к сформированным управляющим сигналам добавляются корректирующие сигналы для компенсации неблагоприятного влияния ветра, причем компенсацию влияния на привод руля высоты осуществляют за счет использования в вычислительной системе первого блока коррекции, работающего по сигналам скорости изменения разности путевой и приборной скорости, а формирование переменной высоты сброса тяги двигателей осуществляют за счет использования в вычислительной системе второго блока коррекции, работающего по разности текущей и расчетной энергии самолета, где текущую энергию определяют на основе путевой и приборной скоростей, а расчетную энергию определяют на основе заданной приборной скорости, поступающей с пульта управления.1. The method of automatic control of the aircraft during landing using the elevator and engine traction controller, based on the use of radio height, vertical speed, vertical acceleration, ground and instrument speed, coming from the flight measurement system to the flight control computer system, in which the incoming from the system for measuring flight parameters, signals are generated and a control signal is generated on the elevator drive and a control signal on the drive of the engine traction regulator, characterized by the fact that to ensure that the runway is touched by the main landing gear in specified ranges in range and vertical speed under extreme disturbances, correction signals are added to the generated control signals to compensate for the adverse effects of wind, and the influence on the elevator drive is compensated by using in a computer system the first correction unit, working on the signals of the rate of change of the difference between the ground and instrument speeds, and the formation of a variable thrust dumping heights of the engines are carried out by using a second correction unit in the computer system that works by the difference between the current and estimated energy of the aircraft, where the current energy is determined based on the ground and instrument speeds, and the calculated energy is determined based on the set instrumental speed coming from the control panel. 2. Система автоматического управления самолетом на посадке, включающая пульт задания скорости полета, средства обработки поступающих из системы измерения параметров полета сигналов и формирования управляющих сигналов на привод руля высоты и на привод регулятора тяги двигателя, при этом средства формирования управляющих сигналов выполнены в виде вычислительной системы управления полетом, состоящей из устройства формирования управляющего сигнала на привод руля высоты и устройства формирования управляющего сигнала на привод регулятора тяги двигателей, причем устройство формирования управляющего сигнала на привод руля высоты содержит блок формирования комплексного экспоненциального сигнала, первый и второй сумматоры, программатор, первый дифференциатор, первый и второй блоки коррекции руля высоты, первый и второй нелинейные преобразователи, а устройство формирования управляющего сигнала на привод регулятора тяги двигателей содержит пульт задания скорости, третий сумматор, третий нелинейный преобразователь, блок стабилизации тяги, блок расчета заданной энергии самолета, блок расчета текущей энергии самолета и компаратор, причем в устройстве формирования управляющего сигнала на привод руля высоты блок формирования комплексного экспоненциального сигнала на первом входе использует сигнал от радиовысотомера, на втором входе использует сигнал с датчика вертикальной скорости, а на третьем входе использует сигнал с первого выхода датчика вертикальной перегрузки, выход блока формирования комплексного экспоненциального сигнала соединен с первым входом первого сумматора, который на втором входе использует сигнал с первого выхода датчика вертикальной перегрузки, а на третьем входе использует сигнал с первого выхода датчика путевой скорости через последовательно соединенные по направлению сигнала второй сумматор на его первом входе, первый дифференциатор, первый блок коррекции руля высоты и первый нелинейный преобразователь, на четвертом входе первого сумматора используется сигнал с первого выхода датчика приборной скорости через последовательно соединенные по направлению сигнала второй сумматор на его втором входе, второй блок коррекции руля высоты и второй нелинейный преобразователь, пятый вход первого сумматора соединен с программатором; в устройстве формирования управляющего сигнала на привод регулятора тяги двигателей блок стабилизации тяги своим первым входом связан с первым выходом пульта задания скорости через последовательно соединенные по направлению сигнала третий сумматор на его первом входе и третий нелинейный преобразователь, на втором входе третий сумматор использует сигнал со второго выхода датчика приборной скорости, второй вход блока стабилизации тяги соединен с выходом компаратора, который через блок расчета текущей энергии самолета на первом его входе использует сигнал со второго датчика путевой скорости и на втором его входе использует сигнал с третьего выхода датчика приборной скорости, при этом своим вторым входом компаратор связан с пультом задания скорости на его втором выходе через блок расчета заданной энергии самолета. 2. The automatic control system for an aircraft at landing, including a control panel for setting the flight speed, processing means for the signals received from the flight parameters measurement system and generating control signals for the elevator and drive for the engine thrust regulator, while the means for generating control signals are designed as a computer system flight control, consisting of a device for generating a control signal to a rudder drive and a device for generating a control signal for a drive and engine thrusts, wherein the control signal generating device for the elevator drive comprises a complex exponential signal generating unit, the first and second adders, the programmer, the first differentiator, the first and second elevator correction blocks, the first and second nonlinear converters, and the control signal generating device for the drive of the engine traction controller contains a speed control panel, a third adder, a third nonlinear converter, a thrust stabilization unit, a set energy calculation unit an amoleta, a unit for calculating the current energy of the aircraft and a comparator, and in the device for generating a control signal for the elevator drive, the complex exponential signal generating unit uses the signal from the radio altimeter at the first input, uses the signal from the vertical speed sensor at the second input, and uses the signal from the third input the first output of the vertical overload sensor, the output of the complex exponential signal generating unit is connected to the first input of the first adder, which is used at the second input uses the signal from the first output of the vertical overload sensor, and at the third input uses the signal from the first output of the speed sensor through a second adder in series in the direction of the signal at its first input, the first differentiator, the first elevator correction unit and the first nonlinear converter, at the fourth input the first adder uses the signal from the first output of the instrument speed sensor through a second adder sequentially connected in the direction of the signal at its second input, the second block ok correction of the elevator and the second non-linear converter, the fifth input of the first adder is connected to the programmer; in the device for generating a control signal to the drive of the engine traction regulator, the thrust stabilization unit is connected with its first input to the first output of the speed control panel through a third adder in series at the first input and a third non-linear converter connected to it in the signal direction, and the third adder uses the signal from the second output at the second input instrument speed sensor, the second input of the thrust stabilization unit is connected to the output of the comparator, which, through the unit for calculating the current energy of the aircraft at its first input The ode uses the signal from the second ground speed sensor and at its second input uses the signal from the third output of the instrument speed sensor, with its second input the comparator is connected to the speed control panel at its second output through the unit for calculating the set energy of the aircraft.
RU2014151881/11A 2014-12-22 2014-12-22 Method for automatic control of aircraft at landing and system therefor RU2581215C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014151881/11A RU2581215C1 (en) 2014-12-22 2014-12-22 Method for automatic control of aircraft at landing and system therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014151881/11A RU2581215C1 (en) 2014-12-22 2014-12-22 Method for automatic control of aircraft at landing and system therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2581215C1 true RU2581215C1 (en) 2016-04-20

Family

ID=56194712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014151881/11A RU2581215C1 (en) 2014-12-22 2014-12-22 Method for automatic control of aircraft at landing and system therefor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2581215C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2647816C1 (en) * 2016-12-22 2018-03-19 Акционерное общество Научно-производственное объединение "Опытно-конструкторское бюро имени М.П. Симонова" Method of aircraft control during land approach
RU2648537C1 (en) * 2016-12-22 2018-03-26 Акционерное общество Научно-производственное объединение "Опытно-конструкторское бюро имени М.П. Симонова" Method of aircraft control during approach
RU2662576C1 (en) * 2017-09-11 2018-07-26 Акционерное общество "Российская самолетостроительная корпорация "МиГ" (АО "РСК "МиГ") Aircraft side movement at landing approach automatic control system
RU2708785C1 (en) * 2018-12-11 2019-12-11 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method for automatic control of longitudinal movement of aircraft on landing
RU2814931C1 (en) * 2023-12-07 2024-03-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Nonlinear pre-filter, which provides suppression of phenomenon of aircraft swinging by pilot

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2040434C1 (en) * 1993-01-18 1995-07-25 Бабушкин Соломон Абрамович Aircraft automatic landing control system
RU2061624C1 (en) * 1993-05-11 1996-06-10 Глот Владимир Николаевич Method of automatic landing of aircraft
US20130103233A1 (en) * 2011-10-24 2013-04-25 Airbus Operations (Sas) Automatic landing method and device for an aircraft on a strong slope runway
RU2537201C2 (en) * 2012-11-23 2014-12-27 Открытое акционерное общество "Российская самолетостроительная корпорация "МиГ" (ОАО "РСК "МиГ") Method of aircraft control in landing approach

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2040434C1 (en) * 1993-01-18 1995-07-25 Бабушкин Соломон Абрамович Aircraft automatic landing control system
RU2061624C1 (en) * 1993-05-11 1996-06-10 Глот Владимир Николаевич Method of automatic landing of aircraft
US20130103233A1 (en) * 2011-10-24 2013-04-25 Airbus Operations (Sas) Automatic landing method and device for an aircraft on a strong slope runway
RU2537201C2 (en) * 2012-11-23 2014-12-27 Открытое акционерное общество "Российская самолетостроительная корпорация "МиГ" (ОАО "РСК "МиГ") Method of aircraft control in landing approach

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2647816C1 (en) * 2016-12-22 2018-03-19 Акционерное общество Научно-производственное объединение "Опытно-конструкторское бюро имени М.П. Симонова" Method of aircraft control during land approach
RU2648537C1 (en) * 2016-12-22 2018-03-26 Акционерное общество Научно-производственное объединение "Опытно-конструкторское бюро имени М.П. Симонова" Method of aircraft control during approach
RU2662576C1 (en) * 2017-09-11 2018-07-26 Акционерное общество "Российская самолетостроительная корпорация "МиГ" (АО "РСК "МиГ") Aircraft side movement at landing approach automatic control system
RU2708785C1 (en) * 2018-12-11 2019-12-11 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method for automatic control of longitudinal movement of aircraft on landing
RU2814931C1 (en) * 2023-12-07 2024-03-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Nonlinear pre-filter, which provides suppression of phenomenon of aircraft swinging by pilot

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2581215C1 (en) Method for automatic control of aircraft at landing and system therefor
EP3334629B1 (en) Model based diagnostics based on traction model
EP2224306B1 (en) Automatic pilot pitch angle compensation
KR101601430B1 (en) Method for controlling creep torque of motor driven vehicle
CN109416021B (en) Lidar based multivariable feedforward control of wind turbines
CA2843657C (en) Flight director flare guidance
Lungu et al. Application of H2/H∞ and dynamic inversion techniques to aircraft landing control
CN104331084B (en) Pneumatic rudder deflection range calculation method based on direction rudder roll control strategy
JP2010521358A (en) Flight management system that generates variable thrust cutback at aircraft departure
JP2010521359A (en) Flight management system that generates variable thrust cutback at aircraft departure
CN105785762A (en) Bi-axis inertially-stabilized platform high-precision control method based on self-adaptive backstepping sliding mode
CN110348079B (en) Turboshaft engine steady state open loop control design method based on machine learning algorithm
CN103713520A (en) Gyroscope stabilized platform adaptive composite control method
CN114942649B (en) Airplane pitching attitude and track angle decoupling control method based on backstepping method
Tamkaya et al. H∞-based model following method in autolanding systems
RU2491600C1 (en) Method of generating digital/analogue adaptive signal for stabilising angular position of aircraft on heading and apparatus for realising said method
Timchenko et al. Optimization of processes of robust control of quadcopter for monitoring of sea waters
RU2537201C2 (en) Method of aircraft control in landing approach
CN103558764A (en) Airplane anti-slipping brake control method
Cox et al. Flight test of stable automated cruise flap for an adaptive wing aircraft
CA2852573C (en) Method and system for aircraft speed control
Biertümpfel et al. Finite horizon analysis of autolanded aircraft in final approach under crosswind
RU2644842C2 (en) System of automated modal control in aircraft longitudinal axis
RU2703378C1 (en) Aircraft automatic control system with reduction of circle height at stabilization stage
RU2764322C1 (en) Method for minimizing the average flight altitude of an aircraft moving near an uneven surface and device for its implementation

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner