RU2601089C1 - Способ формирования нелинейного адаптивного цифроаналогового сигнала стабилизации углового положения беспилотного летательного аппарата и система стабилизации для его осуществления - Google Patents
Способ формирования нелинейного адаптивного цифроаналогового сигнала стабилизации углового положения беспилотного летательного аппарата и система стабилизации для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2601089C1 RU2601089C1 RU2015141137/11A RU2015141137A RU2601089C1 RU 2601089 C1 RU2601089 C1 RU 2601089C1 RU 2015141137/11 A RU2015141137/11 A RU 2015141137/11A RU 2015141137 A RU2015141137 A RU 2015141137A RU 2601089 C1 RU2601089 C1 RU 2601089C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- digital
- angular position
- output
- adaptive
- Prior art date
Links
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 title claims abstract description 6
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 title 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к способу и системе стабилизации углового положения беспилотного летательного аппарата. Для формирования нелинейного адаптивного цифроаналогового сигнала стабилизации углового положения задают и измеряют цифровой сигнал углового положения, измеряют аналоговый сигнал угловой скорости, формируют цифровой сигнал рассогласования и преобразуют его в аналоговый, измеряют сигнал скоростного напора, формируют ограничения сигнала запаздывания в адаптивной функции и заданного сигнала углового положения в адаптивной функции в зависимости от сигнала скоростного напора, формируют сигнал рассогласования, как разность между сформированными ограниченными сигналами, формируют выходной сигнал определенным образом. Система стабилизации содержит цифровой датчик угла, датчик угловой скорости, цифровой задатчик угла, цифровой блок сравнения, цифроаналоговый преобразователь, суммирующий усилитель, исполнительное устройство, элемент запаздывания обратной связи, датчик скоростного напора, два адаптивных ограничителя, соединенных определенным образом. Обеспечивается повышение точности системы стабилизации, уменьшение колебательности координат процесса управления. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к бортовым системам автоматического управления беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) в условиях широкого диапазона их применения по скорости и высоте полета.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению способом формирования сигнала угловой стабилизации летательного аппарата (ЛА) является способ, включающий задание цифрового сигнала углового положения, измерение цифрового сигнала углового положения, измерение аналогового сигнала угловой скорости, формирование цифрового сигнала рассогласования, преобразование цифрового сигнала рассогласования в аналоговый сигнал, формирование выходного сигнала суммированием преобразованного сигнала рассогласования и сигнала угловой скорости [1].
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению системой угловой стабилизации является система угловой стабилизации ЛА, содержащая цифровой датчик угла, датчик угловой скорости, цифровой задатчик угла, последовательно соединенные блок сравнения, цифроаналоговый преобразователь, суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости, и исполнительное устройство, и элемент запаздывания обратной связи, вход которого соединен с выходом цифрового датчика угла [1].
Недостатками известных решений являются колебательность процессов, ограниченные функциональные возможности и невысокая точность.
Техническим результатом в предложенных способе и системе стабилизации является расширение функциональных возможностей системы, повышение точности, уменьшение колебательности координат процессов управления и повышение показателей качества в условиях широкого диапазона параметров БПЛА.
Указанный технический результат достигается тем, что в известный способ формирования нелинейного адаптивного цифроаналогового сигнала стабилизации углового положения БПЛА, включающий задание цифрового сигнала углового положения, измерение текущего цифрового сигнала углового положения, измерение аналогового сигнала угловой скорости, формирование цифрового сигнала рассогласования, преобразование цифрового сигнала рассогласования в аналоговый сигнал, формирование выходного сигнала суммированием преобразованного сигнала рассогласования и сигнала угловой скорости, формирование сигнала запаздывания угловым положением, дополнительно вводят измерение сигнала скоростного напора, формирование ограничения A1 сигнала запаздывания углового положения в адаптивной функции по обратно пропорциональной зависимости от сигнала скоростного напора, формирование ограничения А2 заданного цифрового сигнала углового положения в адаптивной функции по обратно пропорциональной зависимости от сигнала скоростного напора, при этом А2=A1, и формирование цифрового сигнала рассогласования, как разности между сформированными ограниченными сигналами.
Технический результат достигается так же и тем, что в систему стабилизации БПЛА, содержащую цифровой датчик угла, датчик угловой скорости, цифровой задатчик угла, последовательно соединенные блок сравнения, цифроаналоговый преобразователь, суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости, и исполнительное устройство, элемент запаздывания обратной связи, вход которого соединен с выходом цифрового датчика угла, а выход - со вторым входом блока сравнения, дополнительно введены датчик скоростного напора, выход которого соединен с первым входом первого и второго адаптивных ограничителей сигнала, второй вход первого ограничителя сигнала соединен с выходом цифрового задатчика угла, второй вход второго ограничителя сигнала соединен с выходом элемента запаздывания обратной связи, а выход - со вторым входом цифрового блока сравнения, вход которого соединен с выходом первого ограничителя сигнала.
Действительно, при этом решении обеспечивается отработка сигналов управления в широком диапазоне изменения высоты, скорости полета и массы летательного аппарата посредством реализации части системы управления на основе бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ).
Предлагаемые способ и система стабилизации имеют цифровую и аналоговую части и для их сочетания введен цифроаналоговый преобразователь.
Прототип имеет существенный недостаток, определяемый наличием перерегулирования по угловой координате и рассогласованию в управлении летательным аппаратом, что вызывает колебательность или увеличение времени переходного процесса. Этот недостаток устраняется предложенным решением, благодаря введению равных по уровню сигналов ограничений адаптивных ограничителей сигналов. Функции ограничения имеют вид обратно пропорциональный величине скоростного напора с целью сохранения интенсивности управления.
На чертеже представлена блок-схема предложенной системы стабилизации БПЛА с реализацией предложенного способа.
Система стабилизации содержит цифровой датчик угла 1 (ДУ), датчик угловой скорости 2 (ДУС), цифровой задатчик угла 3 (ЗУ), и прямую цепь, состоящую из последовательно соединенных 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). Вход элемента запаздывания обратной связи 8 (ЭЗОС) соединен с выходом датчика угла 1. Выход датчика скоростного напора 9 (ДСН) соединен с первыми входами первого 10 (1АОС) и второго 11 (2АОС) адаптивных ограничителей сигналов, второй вход первого адаптивного ограничителя сигнала 10 соединен с выходом цифрового задатчика угла 3, а выход - со входом блока сравнения 4. Выход элемента запаздывания обратной связи 8 соединен со вторым входом второго адаптивного ограничителя сигнала 11, а выход последнего - со вторым входом блока сравнения 4. На чертеже пунктиром условно показан ЛА.
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 преобразователь.
Система стабилизации работает следующим образом.
Сигнал управления σ для подачи на исполнительное устройство 7 формируется датчиками и блоками 1÷6, 8, 10 в соответствии с законом управления:
σ=К1Δφ+К2ωφ,
где К1, К2 - передаточные числа блока 6;
ωφ - сигнал угловой скорости на выходе блока 2;
Δφ - сигнал рассогласования, формируемый в блоке 4:
здесь φ - сигнал на выходе датчика угла 1;
φзад - сигнал задающего воздействия, подается от задатчика 3;
τэз - время задержки элемента запаздывания 8.
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 К1Δφ в аналоговую форму.
Исполнительное устройство 7 отрабатывает суммарный аналоговый управляющий сигнал σ, отклоняя рулевые органы на величину δ. При достижении ограничений сигналов с блоков 10 и 11 в функции скоростного напора от датчика 9 рассогласование равно нулю, что обеспечивает уменьшение колебательности процессов и уменьшение времени переходного процесса.
Значительная часть системы управления несложно реализуется алгоритмически, все звенья и блоки могут быть также реализованы на элементах автоматики и вычислительной техники, например, по [2, 3].
Предложенные способ формирования сигнала стабилизации и нелинейная адаптивная цифроаналоговая система стабилизации углового положения беспилотного летательного аппарата позволяют расширить функциональные возможности системы и повысить точность.
Источники информации
1. Патент РФ №2402057, G05D 1/08, 20.10.2010.
2. В.Б. Смолов. Функциональные преобразователи информации. Л., Энергоиздат, Ленинградское отделение, 1981, с. 22, 41.
3. А.У. Ялышев, О.И. Разоренов. Многофункциональные аналоговые регулирующие устройства автоматики. М.: - Машиностроение, 1981, с. 107, 126.
Claims (2)
1. Способ формирования нелинейного адаптивного цифроаналогового сигнала стабилизации углового положения беспилотного летательного аппарата, заключающийся в том, что задают цифровой сигнал углового положения, измеряют цифровой сигнал углового положения, измеряют аналоговый сигнала угловой скорости, формируют цифровой сигнал рассогласования, преобразовывают цифровой сигнал рассогласования в аналоговый сигнал, формируют выходной сигнал суммированием преобразованного сигнала рассогласования и сигнала угловой скорости, отличающийся тем, что измеряют сигнал скоростного напора, формируют ограничение А1 сигнала запаздывания в адаптивной функции по обратно пропорциональной зависимости от сигнала скоростного напора, формируют ограничение А2 заданного цифрового сигнала углового положения в адаптивной функции по обратно пропорциональной зависимости от сигнала скоростного напора, при этом А2 = А1, и формируют цифровой сигнал рассогласования, как разность между сформированными ограниченными сигналами.
2. Система стабилизации для осуществления способа по п. 1, содержащая цифровой датчик угла, датчик угловой скорости, цифровой задатчик угла, последовательно соединенные цифровой блок сравнения, цифроаналоговый преобразователь, суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости, и исполнительное устройство, элемент запаздывания обратной связи, вход которого соединен с выходом цифрового датчика угла, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены датчик скоростного напора, выход которого соединен с первыми входами первого и второго адаптивных ограничителей сигнала, второй вход первого адаптивного ограничителя сигнала соединен с выходом цифрового задатчика угла, второй вход второго адаптивного ограничителя сигнала соединен с выходом элемента запаздывания обратной
связи, а выход со вторым входом цифрового блока сравнения, вход которого соединен с выходом первого адаптивного ограничителя сигнала.
связи, а выход со вторым входом цифрового блока сравнения, вход которого соединен с выходом первого адаптивного ограничителя сигнала.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015141137/11A RU2601089C1 (ru) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | Способ формирования нелинейного адаптивного цифроаналогового сигнала стабилизации углового положения беспилотного летательного аппарата и система стабилизации для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015141137/11A RU2601089C1 (ru) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | Способ формирования нелинейного адаптивного цифроаналогового сигнала стабилизации углового положения беспилотного летательного аппарата и система стабилизации для его осуществления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2601089C1 true RU2601089C1 (ru) | 2016-10-27 |
Family
ID=57216545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015141137/11A RU2601089C1 (ru) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | Способ формирования нелинейного адаптивного цифроаналогового сигнала стабилизации углового положения беспилотного летательного аппарата и система стабилизации для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2601089C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2402057C1 (ru) * | 2009-07-03 | 2010-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") | Бортовая цифроаналоговая система управления летательным аппаратом |
| US7908043B2 (en) * | 2006-12-05 | 2011-03-15 | Airbus France | Method and device for active control of the roll of an aircraft |
| RU2532719C1 (ru) * | 2013-04-23 | 2014-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") | Способ формирования сигнала управления угловым движением беспилотного летательного аппарата и устройство для его осуществления |
| RU2569580C2 (ru) * | 2013-11-12 | 2015-11-27 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московской области "Международный университет природы, общества и человека "Дубна", (Университет "Дубна") | Способ формирования адаптивного сигнала управления и стабилизации углового движения летательного аппарата и устройство для его осуществления |
-
2015
- 2015-09-29 RU RU2015141137/11A patent/RU2601089C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7908043B2 (en) * | 2006-12-05 | 2011-03-15 | Airbus France | Method and device for active control of the roll of an aircraft |
| RU2402057C1 (ru) * | 2009-07-03 | 2010-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") | Бортовая цифроаналоговая система управления летательным аппаратом |
| RU2532719C1 (ru) * | 2013-04-23 | 2014-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") | Способ формирования сигнала управления угловым движением беспилотного летательного аппарата и устройство для его осуществления |
| RU2569580C2 (ru) * | 2013-11-12 | 2015-11-27 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московской области "Международный университет природы, общества и человека "Дубна", (Университет "Дубна") | Способ формирования адаптивного сигнала управления и стабилизации углового движения летательного аппарата и устройство для его осуществления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107436607B (zh) | 用于处理飞行器的气动角的设备和方法 | |
| RU2569580C2 (ru) | Способ формирования адаптивного сигнала управления и стабилизации углового движения летательного аппарата и устройство для его осуществления | |
| RU2367992C1 (ru) | Устройство координированного управления летательным аппаратом | |
| RU2601089C1 (ru) | Способ формирования нелинейного адаптивного цифроаналогового сигнала стабилизации углового положения беспилотного летательного аппарата и система стабилизации для его осуществления | |
| RU2394263C1 (ru) | Адаптивное устройство формирования сигнала управления продольно-балансировочным движением летательного аппарата | |
| RU2491600C1 (ru) | Способ формирования цифроаналогового адаптивного сигнала стабилизации углового положения летательного аппарата по курсу и устройство для его осуществления | |
| RU2338235C1 (ru) | Способ формирования адаптивного сигнала управления угловым движением нестационарного летательного аппарата | |
| KR20170098426A (ko) | 다수의 디지털 입출력을 갖는 하드웨어 및 소프트웨어 모듈의 실시간 시험을 위한 필드프로그램로직칩 기반 hils 시험 장치 | |
| RU151304U1 (ru) | Пилотажно-навигационное устройство транспортного летательного аппарата | |
| RU2460113C1 (ru) | Способ формирования интегрального адаптивного сигнала стабилизации планирующего движения беспилотного летательного аппарата и устройство для его осуществления | |
| US10539933B2 (en) | Autonomous L1-adaptive controller with exact pole placement | |
| RU2305308C1 (ru) | Бортовая цифроаналоговая адаптивная система управления движением летательного аппарата по крену | |
| RU2338236C1 (ru) | Бортовая система угловой стабилизации для управления нестационарным летательным аппаратом | |
| RU2653409C1 (ru) | Способ формирования цифроаналогового сигнала угловой стабилизации нестационарного объекта управления и устройство для его осуществления | |
| RU2631718C1 (ru) | Способ формирования многофункционального сигнала стабилизации углового положения летательного аппарата и устройство для его осуществления | |
| RU2402057C1 (ru) | Бортовая цифроаналоговая система управления летательным аппаратом | |
| RU2367993C1 (ru) | Адаптивное устройство координированного управления летательным аппаратом | |
| RU2459744C1 (ru) | Способ формирования интегрального сигнала стабилизации планирующего движения беспилотного летательного аппарата и устройство для его осуществления | |
| RU2491601C1 (ru) | Способ формирования цифроаналогового адаптивного сигнала управления летательным аппаратом с переменной структурой и устройство для его осуществления | |
| US3280310A (en) | Aircraft landing system | |
| RU2703007C1 (ru) | Способ формирования сигналов управления для рулевых приводов беспилотного летательного аппарата и устройство для его осуществления | |
| RU2589236C1 (ru) | Способ формирования сигнала управления угловым движением беспилотного летательного аппарата при широком спектре возмущающих воздействий и система управления для его осуществления | |
| 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 | |
| RU2290346C1 (ru) | Система автоматического управления высотой полета беспилотного летательного аппарата |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200930 |