RU2681817C1 - Automatic control system of a course angle and limitation of heel angle of an aircraft - Google Patents

Automatic control system of a course angle and limitation of heel angle of an aircraft Download PDF

Info

Publication number
RU2681817C1
RU2681817C1 RU2018107188A RU2018107188A RU2681817C1 RU 2681817 C1 RU2681817 C1 RU 2681817C1 RU 2018107188 A RU2018107188 A RU 2018107188A RU 2018107188 A RU2018107188 A RU 2018107188A RU 2681817 C1 RU2681817 C1 RU 2681817C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
angle
aircraft
roll angle
input
output
Prior art date
Application number
RU2018107188A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Иванович Петунин
Любовь Михайловна Неугодникова
Ильдар Азаматович Юнусов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет"
Priority to RU2018107188A priority Critical patent/RU2681817C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2681817C1 publication Critical patent/RU2681817C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C13/00Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

FIELD: aviation.SUBSTANCE: system of automatic control of the angle of inclination and limitation of the heel angle of the aircraft contains a heading angle adjuster, four comparison elements, calculator of a given roll angle, algebraic selector of the minimum signal, computer autopilot roll angle, aileron servo, course angle sensor of the aircraft, roll angle sensor of the aircraft, setting device of the maximum angle of heel, setting device of the minimum angle of heel, the third element of comparison, algebraic selector maximum signal, connected in a certain way.EFFECT: required accuracy of limiting the angle of heel when the aircraft turns to a given course angle is provided.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области систем автоматического управления (САУ) углом курса летательного аппарата (ЛА).The invention relates to the field of automatic control systems (ACS) course angle of the aircraft (LA).

Известны САУ, обеспечивающие отработку заданного угла курса ЛА, с помощью автопилота угла крена, воздействующего на угол отклонения элеронов ЛА, содержащие последовательно соединенные задатчик угла курса, элемент сравнения, вычислитель заданного угла крена, автопилот угла крена, летательный аппарат и датчик угла курса летательного аппарата, имеющий выход, подключенный ко второму входу элемента сравнения [Боднер В.А. Системы управления летательными аппаратами. - М.: Машиностроение, 1973. - 506 с. Стр. 121, рис. 3.24] и [Михалев И.А., Окоемов Б.Н., Чикулаев М.С. Системы автоматического управления самолетом. - М.: Машиностроение, 1987. - с. 240. Стр. 234, рис. 15.13].Known self-propelled guns that ensure the development of a given angle of the aircraft, using an autopilot roll angle, affecting the angle of deviation of the ailerons of the aircraft, containing serially connected head angle adjuster, a comparison element, a calculator of a given roll angle, autopilot roll angle, aircraft and aircraft angle sensor having an output connected to the second input of the comparison element [V. Bodner Control systems for aircraft. - M.: Mechanical Engineering, 1973. - 506 p. Page 121, fig. 3.24] and [Mikhalev I.A., Okoyemov B.N., Chikulaev M.S. Automatic aircraft control systems. - M.: Mechanical Engineering, 1987. - p. 240. Page 234, fig. 15.13].

Эти САУ за счет астатизма системы обеспечивают хорошую точность поддержания заданного значения угла курса. Однако они не позволяют ограничить максимальное значение угла крена в процессе разворота ЛА.These self-propelled guns due to the astatism of the system provide good accuracy of maintaining a given value of the course angle. However, they do not allow to limit the maximum value of the angle of heel in the process of turning the aircraft.

Наиболее близкой по достигаемому техническому результату, выбранной в качестве прототипа, принимается система автоматического управления углом курса и ограничения нормальной перегрузки летательного аппарата, содержащая последовательно соединенные задатчик угла курса, первый элемент сравнения, вычислитель заданного угла крена и второй элемент сравнения, последовательно соединенные вычислитель автопилота угла крена, сервопривод элеронов, летательный аппарат и датчик угла курса летательного аппарата, имеющий выход, подключенный ко второму входу первого элемента сравнения, датчик угла крена летательного аппарата, имеющий выход, подключенный ко второму входу второго элемента сравнения и ко второму входу вычислителя автопилота угла крена, отличающаяся тем, что дополнительно содержит последовательно соединенные задатчик максимальной перегрузки, третий элемент сравнения, вычислитель автомата ограничения перегрузки и алгебраический селектор минимального сигнала, выход которого подключен к входу вычислителя автопилота угла крена, выход второго элемента сравнения подключен ко второму входу алгебраического селектора минимального сигнала, выход датчика угла крена подключен ко второму входу вычислителя автомата ограничения перегрузки, датчик нормальной перегрузки летательного аппарата, имеющий выход, подключенный ко второму входу третьего элемента сравнения [Патент №2503585 РФ на изобретение: МПК 8 В64С 13/18. Система автоматического управления углом курса и ограничения нормальной перегрузки летательного аппарата / В.И. Петунин, Л.М. Неугодникова - Заявка №2012120843/11; Заявл. 21.05.2012. Зарегистр. в Государственном реестре изобретений РФ 10.01.2014. Бюл. №1].Closest to the achieved technical result, selected as a prototype, a system is adopted for automatic control of the heading angle and limiting the normal overload of the aircraft, containing a series-connected heading angle, a first comparison element, a calculator of a given roll angle and a second comparison element, a series-connected calculator of autopilot angle roll, servo ailerons, aircraft and the angle sensor of the aircraft, having an output connected to the second input of the first comparison element, the roll angle sensor of the aircraft, having an output connected to the second input of the second comparison element and to the second input of the roll angle calculator autopilot, characterized in that it further comprises a series-connected maximum overload unit, a third comparison element, a limit machine calculator overload and algebraic selector minimum signal, the output of which is connected to the input of the calculator autopilot roll angle, the output of the second element of comparison p connected to the second input of the algebraic minimum signal selector, the output of the roll angle sensor is connected to the second input of the calculator of the overload restriction automaton, the aircraft’s normal overload sensor having an output connected to the second input of the third comparison element [Patent No. 2503585 of the Russian Federation for the invention: IPC 8 В64С 13 /eighteen. The system of automatic control of the heading angle and limitation of the normal overload of the aircraft / V.I. Petunin, L.M. Neugodnikova - Application No. 20112120843/11; Claim 05/21/2012. Zaregistr. in the State register of inventions of the Russian Federation 10.01.2014. Bull. No. 1].

Эта САУ обеспечивает хорошие статические и динамические характеристики канала управления углом курса ЛА, но не позволяет ограничить значение угла крена при развороте (вираже), что может привести к недопустимым аэродинамическим характеристикам ЛА и нарушению безопасности полета при развороте с большими углами крена.This self-propelled guns provides good static and dynamic characteristics of the control channel for the aircraft heading angle, but does not allow limiting the roll angle value when turning (turning), which can lead to unacceptable aerodynamic characteristics of the aircraft and violating flight safety when turning with large roll angles.

Как известно, одним из наиболее важных ограничений при полете ЛА является ограничение угла крена ЛА. Поворот ЛА в горизонтальной плоскости требует создания центростремительной силы, направленной к центру кривизны траектории. Создание такой силы возможно за счет накренения ЛА на угол крена [Аэромеханика самолета: Динамика полета / Под ред. А.Ф. Бочкарева и В.В. Андриевского. - М.: Машиностроение, 1985. - 360 с. Стр. 108].As you know, one of the most important restrictions when flying an aircraft is to limit the angle of heel of the aircraft. Turning the aircraft in the horizontal plane requires the creation of a centripetal force directed to the center of curvature of the trajectory. The creation of such a force is possible due to the aircraft tilting at a roll angle [Aircraft mechanics: Flight dynamics / Ed. A.F. Bochkareva and V.V. Andrievsky. - M.: Mechanical Engineering, 1985. - 360 p. Page 108].

При развороте летательного аппарата угол крена не должен превышать максимально допустимого значения. Например, в работе [Николаев Л.Ф. Аэродинамика и динамика полета транспортных самолетов: учебник для вузов. - M.: Транспорт, 1990. - 392 с. Стр. 216] показано, что из условия обеспечения комфорта пассажиров, согласно ЕНЛГС, на виражах и разворотах угол крена не должен превышать 30 градусов. Этому углу крена соответствует нормальная перегрузка nyдоп=1,15.When turning the aircraft, the angle of heel should not exceed the maximum allowable value. For example, in the work [Nikolaev L.F. Aerodynamics and flight dynamics of transport aircraft: a textbook for universities. - M .: Transport, 1990 .-- 392 p. Page 216] it is shown that in order to ensure the comfort of passengers, according to ENLGS, at bends and turns, the angle of heel should not exceed 30 degrees. This roll angle corresponds to a normal overload n ydop = 1.15.

Известно, что при накренении самолета влево или вправо возникает перегрузка, которая направлена вертикально вверх. В системе автоматического управления углом курса и ограничения нормальной перегрузки летательного аппарата выбранной в качестве прототипа, рассматривается нормальная перегрузка, характерная для маневренных самолетов. Если же брать пассажирский самолет, то при небольших углах крена, перегрузка находиться в пределах нормы. От значения перегрузки можно определить величину крена и построить систему без измерения нормальной перегрузки, но с ограничением угла крена. При ограничении угла крена в отличие от нормальной перегрузки, он может быть отрицательным и положительным, поэтому при ограничении угла крена необходимо учитывать оба знака величины угла крена.It is known that when the aircraft tilts left or right, overload occurs, which is directed vertically upwards. In the system of automatic control of the heading angle and limitation of the normal overload of the aircraft selected as a prototype, the normal overload characteristic of maneuverable aircraft is considered. If we take a passenger plane, then at small roll angles, overload is within normal limits. From the overload value, one can determine the roll value and build a system without measuring normal overload, but with a limitation of the roll angle. When limiting the angle of heel, in contrast to normal overload, it can be negative and positive, therefore, when limiting the angle of heel, it is necessary to take into account both signs of the angle of heel.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности управления ЛА и выдерживание благоприятных условий полета для экипажа и пассажиров.The task to which the invention is directed is to increase the reliability of aircraft control and maintain favorable flight conditions for the crew and passengers.

Технический результат - обеспечение необходимой точности ограничения угла крена при развороте летательного аппарата на заданный угол курса за счет включения в систему каналов ограничения максимального и минимального углов крена с помощью алгебраических селекторов минимального и максимального сигналов.The technical result is the provision of the necessary accuracy of limiting the angle of the roll when the aircraft is rotated to a predetermined course angle due to the inclusion in the system of channels of limiting the maximum and minimum roll angles using algebraic selectors of the minimum and maximum signals.

Поставленная задача решается тем, что в систему автоматического управления углом курса и ограничения угла крена летательного аппарата, содержащую последовательно соединенные задатчик угла курса, первый элемент сравнения, вычислитель заданного угла крена, второй элемент сравнения и алгебраический селектор минимального сигнала, последовательно соединенные вычислитель автопилота угла крена и сервопривод элеронов, выходной сигнал которого определяет угол отклонения элеронов летательного аппарата, датчик угла курса летательного аппарата, имеющий выход, подключенный ко второму входу первого элемента сравнения, датчик угла крена летательного аппарата, имеющий выход, подключенный ко второму входу второго элемента сравнения и ко второму входу вычислителя автопилота угла крена, в отличие от прототипа дополнительно введены последовательно соединенные задатчик максимального угла крена и третий элемент сравнения, выход которого соединен со вторым входом алгебраического селектора минимального сигнала, последовательно соединенные задатчик минимального угла крена, четвертый элемент сравнения и алгебраический селектор максимального сигнала, выход которого соединен с входом вычислителя автопилота угла крена, а второй вход алгебраического селектора максимального сигнала соединен с выходом алгебраического селектора минимального сигнала, выход датчика угла крена летательного аппарата соединен со вторыми входами третьего и четвертого элементов сравнения.The problem is solved in that in the automatic control system of the heading angle and the roll angle limits of the aircraft, containing a series-connected heading angle meter, a first comparison element, a calculator of a given roll angle, a second comparison element and an algebraic minimum signal selector, series-connected roll angle autopilot calculator and aileron servo drive, the output signal of which determines the angle of deviation of the ailerons of the aircraft, the angle sensor of the aircraft ATA having an output connected to the second input of the first comparison element, the roll angle sensor of the aircraft, having an output connected to the second input of the second comparison element and to the second input of the calculator of the autopilot roll angle, in contrast to the prototype, series-connected roll angle adjuster is additionally introduced and a third comparison element, the output of which is connected to the second input of the algebraic selector of the minimum signal, sequentially connected to the minimum roll angle adjuster, four th element of comparison and algebraic selector maximum signal output of which is connected to the input of the calculator autopilot roll angle, and the second input of the algebraic selector maximum signal connected to the output of the algebraic selector minimum signal pickoff output roll of the aircraft is connected to the second inputs of the third and fourth comparison element.

Существо изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлена структурная схема заявляемой системы автоматического управления углом курса и ограничения угла крена летательного аппарата.In FIG. 1 is a structural diagram of the inventive system of automatic control of the angle and heading angle of heel of the aircraft.

На фиг. 2 представлены результаты моделирования переходных процессов: а - графики переходных процессов в САУ углом курса с ограничением положительного угла крена; б - графики переходных процессов в САУ углом курса с ограничением отрицательного угла крена.In FIG. 2 presents the results of transient modeling: a - graphs of transient processes in self-propelled guns with a heading angle with limitation of a positive roll angle; b - graphs of transients in self-propelled guns with a heading angle with restriction of a negative roll angle.

Система автоматического управления углом курса и ограничения угла крена летательного аппарата, содержащая последовательно соединенные задатчик угла курса 1, первый элемент сравнения 2, вычислитель заданного угла крена 3, второй элемент сравнения 4 и алгебраический селектор минимального сигнала 5, последовательно соединенные вычислитель автопилота угла крена 6 и сервопривод элеронов 7, выходной сигнал которого определяет угол отклонения элеронов летательного аппарата 8, датчик угла курса 9 летательного аппарата 8, имеющий выход, подключенный ко второму входу первого элемента сравнения 2, датчик угла крена 10 летательного аппарата 8, имеющий выход, подключенный ко второму входу второго элемента сравнения 4 и ко второму входу вычислителя автопилота угла крена 6, отличающаяся тем, что в нее введены последовательно соединенные задатчик максимального угла крена 11 и третий элемент сравнения 12, выход которого соединен со вторым входом алгебраического селектора минимального сигнала 5, последовательно соединенные задатчик минимального угла крена 13, четвертый элемент сравнения 14 и алгебраический селектор максимального сигнала 15, выход которого соединен с входом вычислителя автопилота угла крена 6, а второй вход алгебраического селектора максимального сигнала 15 соединен с выходом алгебраического селектора минимального сигнала 5, выход датчика угла крена 10 летательного аппарата 8 соединен со вторыми входами третьего 12 и четвертого 14 элементов сравнения.A system for automatically controlling the heading angle and limiting the roll angle of the aircraft, comprising the heading angle adjuster 1 connected in series, the first reference element 2, the target angle calculator 3, the second reference element 4 and the minimum signal algebraic selector 5, the heel angle calculator 6 connected in series servo ailerons 7, the output signal of which determines the angle of deviation of the ailerons of the aircraft 8, the angle sensor 9 of the aircraft 8, having an output, is connected to the second input of the first element of comparison 2, the angle sensor 10 of the aircraft 8, having an output connected to the second input of the second element of comparison 4 and to the second input of the calculator of the autopilot of the angle of 6, characterized in that a series of connected maximum angle bank 11 and the third element of comparison 12, the output of which is connected to the second input of the algebraic selector of the minimum signal 5, the dial of the minimum angle of heel 13, the fourth element of comparison 14 and a the algebraic selector of the maximum signal 15, the output of which is connected to the input of the calculator of the autopilot roll angle 6, and the second input of the algebraic selector of the maximum signal 15 is connected to the output of the algebraic selector of the minimum signal 5, the output of the roll angle sensor 10 of the aircraft 8 is connected to the second inputs of the third 12 and fourth 14 elements of comparison.

Ограничение угла крена в приведенной системе достигается за счет введения в ее структуру каналов ограничения максимального и минимального углов крена с помощью алгебраических селекторов минимального и максимального сигналов.Limiting the angle of heel in the given system is achieved by introducing into its structure channels of limiting the maximum and minimum angles of heel using algebraic selectors of the minimum and maximum signals.

Система автоматического управления углом курса и ограничения угла крена летательного аппарата работает следующим образом.The system of automatic control of the heading angle and limiting the roll angle of the aircraft operates as follows.

Сигнал заданного угла курса ψзад с выхода задатчика угла курса 1 поступает на первый вход первого элемента сравнения 2, на второй вход которого поступает сигнал текущего значения угла курса ψ с выхода датчика угла курса 9. В соответствии с отклонением:The signal of the set course angle ψ back from the output of the heading angle 1 is fed to the first input of the first comparison element 2, the second input of which receives a signal of the current value of the heading angle ψ from the output of the heading angle sensor 9. In accordance with the deviation:

Figure 00000001
Figure 00000001

текущего значения угла курса ψ от заданного ψзад в вычислителе заданного угла крена 3 формируется заданное значение угла крена γзад, которое the current value of the angle of the course ψ from the given ψ back in the calculator of the given angle of heel 3 the specified value of the angle of heel γ back is formed , which

сравнивается во втором элементе сравнения 4 с текущим значением угла крена γ с выхода датчика угла крена 10. На выходе второго элемента сравнения 4 формируется сигнал:compared in the second element of comparison 4 with the current value of the angle of heel γ from the output of the sensor of the angle of heel 10. At the output of the second element of comparison 4, a signal is generated:

Figure 00000002
Figure 00000002

Для построения САУ с ограничением параметров ЛА можно использовать логические устройства, реализующие алгоритмы алгебраического селектирования каналов управления. Обычно применяется принцип селектирования, согласно которому регулируется параметр многомерного объекта управления, наиболее приблизившийся к величине, определяемой программой управления [Петунин В.И. Синтез систем автоматического управления летательными аппаратами с автоматами ограничений предельных параметров // Изв. вузов. Приборостроение. 2010. Том 53. №10. - С. 18-24.]. Такое селектирование реализуется с помощью алгебраических селекторов.To build self-propelled guns with limited parameters of aircraft, you can use logical devices that implement algorithms for algebraic selection of control channels. Typically, the principle of selection is applied, according to which the parameter of the multidimensional control object is regulated, which is closest to the value determined by the control program [V. Petunin Synthesis of automatic control systems for aircraft with automatic machines for limiting the limiting parameters // Izv. universities. Instrument making. 2010. Volume 53. No. 10. - S. 18-24.]. Such selection is implemented using algebraic selectors.

Для того чтобы регулируемые параметры не превысили максимальных допустимых значений (ограничение сверху), селектор должен пропустить на управление сигнал, соответствующий получению минимальной величины управляющего сигнала. Такое селектирование называют селектированием по минимуму, а селектор - селектором минимальных сигналов управления.In order for the adjustable parameters not to exceed the maximum permissible values (upper limit), the selector must skip the control signal corresponding to the minimum value of the control signal. Such selection is called minimum selection, and the selector is called the minimum control signal selector.

Если же ограничивают минимальные значения параметров (ограничение снизу), то предпочтение отдается регулятору параметра, для поддержания которого требуется наибольший управляющий сигнал, т.е. осуществляется селектирование по максимуму. В этом случае используют селектор максимальных сигналов управления.If the minimum parameter values are limited (lower limit), preference is given to the parameter regulator, which requires the highest control signal to be maintained, i.e. selection is carried out to the maximum. In this case, the maximum control signal selector is used.

Относительно разности входных сигналов ε=U1-U2 выражение, описывающее работу алгебраического селектора двух величин, преобразуется с использованием операции выделения модуля следующим образом:Regarding the difference of the input signals ε = U 1 -U 2, an expression describing the operation of the algebraic selector of two quantities is converted using the module extraction operation as follows:

Figure 00000003
Figure 00000003

где μ=1 для селектора максимального сигнала; μ=-1 для селектора минимального сигнала.where μ = 1 for the selector of the maximum signal; μ = -1 for the minimum signal selector.

Так как в данном случае необходимо ограничить максимальное и минимальное значение угла крена, то в рассматриваемой системе должны использоваться алгебраические селекторы минимального 5 и максимального сигналов 15.Since in this case it is necessary to limit the maximum and minimum values of the angle of heel, then the algebraic selectors of the minimum 5 and maximum signals 15 should be used in the system under consideration.

Сигнал максимального значения угла крена γmax с выхода задатчика максимального угла крена 11 поступает на первый вход третьего элемента сравнения 12, на второй вход которого поступает сигнал текущего значения угла крена γ с выхода датчика угла крена 10. На выходе третьего элемента сравнения 12 формируется сигнал:The signal of the maximum value of the angle of heel γ max from the output of the master unit of the maximum angle of heel 11 is fed to the first input of the third comparison element 12, the second input of which receives the signal of the current value of the angle of heights γ from the output of the angle sensor 10. At the output of the third element of comparison 12, the signal is generated:

Figure 00000004
Figure 00000004

который поступает на вход алгебраического селектора минимального сигнала 5.which goes to the input of the algebraic selector of the minimum signal 5.

Сигнал минимального значения угла крена γmin с выхода задатчика минимального угла крена 13 поступает на первый вход четвертого элемента сравнения 14, на второй вход которого поступает сигнал текущего значения угла крена γ с выхода датчика угла крена 10. На выходе четвертого элемента сравнения 14 формируется сигнал:The signal of the minimum roll angle γ min from the output of the setter of the minimum roll angle 13 is fed to the first input of the fourth comparison element 14, the second input of which receives the signal of the current value of the roll angle γ from the output of the roll angle sensor 10. The signal is generated at the output of the fourth comparison element 14:

Figure 00000005
Figure 00000005

который поступает на вход алгебраического селектора максимального сигнала 15.which goes to the input of the algebraic selector of the maximum signal 15.

Выходной сигнал алгебраических селекторов минимального 5 и максимального сигнала 15The output signal of algebraic selectors minimum 5 and maximum signal 15

Figure 00000006
Figure 00000006

подается на вход вычислителя автопилота угла крена 6, выход которого поступает на вход сервопривода элеронов 7 летательного аппарата 8.fed to the input of the calculator autopilot roll angle 6, the output of which is fed to the input of the servo ailerons 7 of the aircraft 8.

Селекторы вводятся в САУ для плавного переключения каналов управления и обеспечивают во всех условиях работы управляющее воздействие только одного из нескольких каналов управления, включаемых в работу в зависимости от режима работы объекта управления. При этом каждый из каналов управления работает автономно и его параметры обычно выбираются без учета взаимодействия с другими каналами. Это позволяет сохранить статическую точность и запасы устойчивости, свойственные отдельным каналам управления.Selectors are introduced into the self-propelled guns for smooth switching of control channels and provide in all operating conditions the control action of only one of several control channels that are included in the work depending on the operating mode of the control object. Moreover, each of the control channels operates autonomously and its parameters are usually selected without regard to interaction with other channels. This allows you to maintain the static accuracy and stability margins inherent in individual control channels.

Следовательно, алгебраический селектор обеспечивает плавное переключение с одного канала на другой, например, с автопилота угла крена на автоматы ограничения предельных значений углов крена и обратно на автопилот.Consequently, the algebraic selector provides a smooth switching from one channel to another, for example, from autopilot roll angle to automatic limit limiting roll angles and back to autopilot.

Аналитический синтез передаточных чисел автопилота и автоматов ограничения с учетом заданного качества САУ может быть проведен с помощью метода стандартных переходных характеристик [Петунин В.И. Синтез систем автоматического управления летательными аппаратами с автоматами ограничений предельных параметров // Изв. вузов. Приборостроение. 2010. Том 53. №10. - С. 18-24.]. При этом должно выполняться равенство передаточных функций исходной Ф(р) и желаемой систем управления Ф*(р):Analytical synthesis of the gear ratios of the autopilot and automatic controllers, taking into account the specified quality of self-propelled guns, can be carried out using the standard transition characteristics method [V. Petunin Synthesis of automatic control systems for aircraft with automatic machines for limiting the limiting parameters // Izv. universities. Instrument making. 2010. Volume 53. No. 10. - S. 18-24.]. In this case, the equality of the transfer functions of the original Φ (p) and the desired control systems Φ * (p) should be fulfilled:

Figure 00000007
Figure 00000007

Рассмотрим, синтез статического автопилота угла крена с жесткой обратной связью в контуре сервопривода элеронов.Consider the synthesis of a static autopilot roll angle with tight feedback in the aileron servo loop.

Передаточная функция ЛА по углу крена γ при управлении элеронами δЭ:The transfer function of the aircraft in roll angle γ when controlling ailerons δ E :

Figure 00000008
Figure 00000008

где nэ и n22 - безразмерные коэффициенты.where n e and n 22 are dimensionless coefficients.

Закон управления автопилота берем в виде:We take the autopilot control law in the form of:

Figure 00000009
Figure 00000009

где kγ и

Figure 00000010
- передаточные числа автопилота.where k γ and
Figure 00000010
- gear ratios of autopilot.

Тогда передаточная функция замкнутой системы управления углом крена по задающему воздействию имеет вид:Then the transfer function of the closed roll angle control system according to the setting action is:

Figure 00000011
Figure 00000011

Так как разность порядков полиномов знаменателя и числителя передаточной функции рассматриваемой системы Фγ(p) равна двум, то задаем желаемую передаточную функцию системы в виде:Since the difference in the orders of the polynomial polynomials of the denominator and the numerator of the transfer function of the considered system Φ γ (p) is equal to two, then we set the desired transfer function of the system in the form:

Figure 00000012
Figure 00000012

где d - коэффициент относительного демпфирования; ω - собственная частота.where d is the relative damping coefficient; ω is the natural frequency.

Приравняем передаточную функцию системы Фγ(р) к желаемой передаточной функции

Figure 00000013
. Выравнивая коэффициенты при соответствующих степенях оператора р, получаем систему двух уравнений с двумя неизвестными kγ,
Figure 00000010
:Equate the transfer function of the system f γ (p) to the desired transfer function
Figure 00000013
. Equating the coefficients for the corresponding powers of the operator p, we obtain a system of two equations with two unknowns k γ ,
Figure 00000010
:

Figure 00000014
Figure 00000014

Отсюда находим передаточные числа автопилота угла крена:From here we find the gear ratios of the autopilot roll angle:

Figure 00000015
Figure 00000015

Далее рассмотрим САУ углом курса ЛА. Связь между углами курса и крена согласно работе [Боднер В.А. Системы управления летательными аппаратами: Учебник для студентов авиационных специальностей вузов. М.: Машиностроение, 1973. - 506 с] определяется следующим выражением:Next, consider the self-propelled guns at the angle of the aircraft. The relationship between the corners of the course and roll according to [Bodner V.A. Aircraft control systems: A textbook for students of aviation specialties of universities. M .: Engineering, 1973. - 506 s] is defined by the following expression:

Figure 00000016
Figure 00000016

гдеWhere

Figure 00000017
Figure 00000017

Рассогласование по углу курса

Figure 00000018
умноженное на коэффициент k* и передаточную функцию инерционного звена Wиз(p), является задающим сигналом в канале крена, т.е.Heading mismatch
Figure 00000018
multiplied by the coefficient k * and the transfer function of the inertial link W from (p), is the master signal in the roll channel, i.e.

Figure 00000019
Figure 00000019

Если передаточную функцию инерционного звена выбрать обратной числителю выражения Wψγ(р)If the transfer function of the inertial link is chosen by the inverse numerator of the expression W ψγ (p)

Figure 00000020
Figure 00000020

то тогда передаточная функция замкнутой системы управления углом курса по задающему воздействию имеет вид:then the transfer function of the closed-loop control system of the heading angle according to the setting action has the form:

Figure 00000021
Figure 00000021

Так как разность порядков полиномов знаменателя и числителя передаточной функции рассматриваемой системы Фψ(р) равна трем, то задаем желаемую передаточную функцию системы в виде:Since the difference in the orders of the polynomial polynomials of the denominator and numerator of the transfer function of the considered system Φ ψ (p) is equal to three, we set the desired transfer function of the system in the form:

Figure 00000022
Figure 00000022

где А1 и А2 - коэффициенты Вышнеградского; Ω - собственная частота.where A 1 and A 2 are the coefficients of Vyshnegradsky; Ω is the natural frequency.

Приравняем передаточную функцию системы Фψ(р) к желаемой передаточной функции

Figure 00000023
Выравнивая коэффициенты при соответствующих степенях оператора р, получаем систему трех уравнений:We equate the transfer function of the system Ф ψ (p) to the desired transfer function
Figure 00000023
Aligning the coefficients for the corresponding powers of the operator p, we obtain a system of three equations:

Figure 00000024
Figure 00000024

Отсюда находим соотношения между параметрами каналов управления углами курса и крена:From here we find the relationship between the parameters of the control channels for the course and roll angles:

Figure 00000025
Figure 00000025

илиor

Figure 00000026
Figure 00000026

Тогда в результате синтеза получаем следующие возможные значения параметров САУ:Then, as a result of the synthesis, we obtain the following possible values of the ACS parameters:

из соотношения

Figure 00000027
если d=1, то А12=4;from the relation
Figure 00000027
if d = 1, then A 1 = A 2 = 4;

из соотношения

Figure 00000028
если k*=1, то Ω=4;from the relation
Figure 00000028
if k * = 1, then Ω = 4;

из соотношения

Figure 00000029
получаем ω=8.from the relation
Figure 00000029
we obtain ω = 8.

Проведенный синтез подтверждаются результатами моделирования переходных процессов в заявляемой системе автоматического управления углом курса и ограничения угла крена летательного аппарата, представленными на фиг. 2, где задающие воздействия каналов: ψзад=1; γmax=0,7; γmin=-0,7.The synthesis performed is confirmed by the results of transient simulation in the inventive system of automatic control of the heading angle and limitation of the roll angle of the aircraft, shown in FIG. 2, where the specifying effects of the channels: ψ ass = 1; γ max = 0.7; γ min = -0.7.

Переходные процессы полученные в САУ углом курса с автоматом ограничения угла крена являются удовлетворительными, поскольку показывают необходимую точность ограничения угла крена и хорошее качество управления - плавность и монотонность переходных процессов на режимах переключения каналов системы.Transients obtained in the ACS with a heading angle with an automatic roll angle limiter are satisfactory because they show the necessary accuracy of the roll angle limitation and good control quality - the smoothness and monotony of transients in the channel switching modes of the system.

Итак, заявляемое изобретение позволяет, благодаря введению в структуру САУ углом курса ЛА автомата ограничения угла крена с помощью алгебраических селекторов минимального и максимального сигналов, обеспечить необходимую точность ограничения угла крена при управлении углом курса.So, the claimed invention allows, due to the introduction into the structure of self-propelled guns, the angle of LA of the machine automatic roll angle control using algebraic selectors of the minimum and maximum signals, to ensure the necessary accuracy of the roll angle control when controlling the heading angle.

Claims (1)

Система автоматического управления углом курса и ограничения угла крена летательного аппарата, содержащая последовательно соединенные задатчик угла курса, первый элемент сравнения, вычислитель заданного угла крена, второй элемент сравнения и алгебраический селектор минимального сигнала, последовательно соединенные вычислитель автопилота угла крена и сервопривод элеронов, выходной сигнал которого определяет угол отклонения элеронов летательного аппарата, датчик угла курса летательного аппарата, имеющий выход, подключенный ко второму входу первого элемента сравнения, датчик угла крена летательного аппарата, имеющий выход, подключенный ко второму входу второго элемента сравнения и ко второму входу вычислителя автопилота угла крена, отличающаяся тем, что в нее введены последовательно соединенные задатчик максимального угла крена и третий элемент сравнения, выход которого соединен со вторым входом алгебраического селектора минимального сигнала, последовательно соединенные задатчик минимального угла крена, четвертый элемент сравнения и алгебраический селектор максимального сигнала, выход которого соединен с входом вычислителя автопилота угла крена, а второй вход алгебраического селектора максимального сигнала соединен с выходом алгебраического селектора минимального сигнала, выход датчика угла крена летательного аппарата соединен со вторыми входами третьего и четвертого элементов сравнения.A system for automatically controlling the heading angle and limiting the roll angle of the aircraft, comprising a series-connected heading angle indicator, a first comparison element, a calculator of a given roll angle, a second comparison element and an algebraic minimum signal selector, serially connected calculator of an autopilot roll angle and aileron servo drive, the output signal of which determines the angle of deviation of the ailerons of the aircraft, the angle sensor of the aircraft, having an output connected to the second the first input of the first comparison element, the roll angle sensor of the aircraft, having an output connected to the second input of the second comparison element and to the second input of the roll angle calculator autopilot, characterized in that it is connected to the maximum roll angle adjuster and the third comparison element in series which is connected to the second input of the algebraic minimum signal selector, sequentially connected the minimum roll angle adjuster, the fourth comparison element and the algebraic selector Maximum Feed signal output coupled to an input of the autopilot roll angle calculator, and a second input of the algebraic maximum signal selector connected to the output of the algebraic minimum selector signal pickoff output roll of the aircraft is connected to second inputs of the third and fourth comparison element.
RU2018107188A 2018-02-26 2018-02-26 Automatic control system of a course angle and limitation of heel angle of an aircraft RU2681817C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018107188A RU2681817C1 (en) 2018-02-26 2018-02-26 Automatic control system of a course angle and limitation of heel angle of an aircraft

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018107188A RU2681817C1 (en) 2018-02-26 2018-02-26 Automatic control system of a course angle and limitation of heel angle of an aircraft

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2681817C1 true RU2681817C1 (en) 2019-03-12

Family

ID=65805816

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018107188A RU2681817C1 (en) 2018-02-26 2018-02-26 Automatic control system of a course angle and limitation of heel angle of an aircraft

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2681817C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2737872C1 (en) * 2020-04-03 2020-12-04 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Noise-proof system for automatic control of aircraft bank angle

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5050086A (en) * 1990-04-30 1991-09-17 The Boeing Company Aircraft lateral-directional control system
US6556897B2 (en) * 1999-12-22 2003-04-29 Honeywell International Inc. Method and apparatus for limiting attitude drift during turns
RU2234117C1 (en) * 2003-01-13 2004-08-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" System for controlling angular motion of pilot -free aircraft
RU2234725C1 (en) * 2003-04-02 2004-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственное машиностроительное конструкторское бюро "Радуга" им. А.Я. Березняка" Flying vehicle control system
US8442701B2 (en) * 2008-10-02 2013-05-14 The Boeing Company Dynamic roll angle stall protection for an aircraft

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5050086A (en) * 1990-04-30 1991-09-17 The Boeing Company Aircraft lateral-directional control system
US6556897B2 (en) * 1999-12-22 2003-04-29 Honeywell International Inc. Method and apparatus for limiting attitude drift during turns
RU2234117C1 (en) * 2003-01-13 2004-08-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" System for controlling angular motion of pilot -free aircraft
RU2234725C1 (en) * 2003-04-02 2004-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственное машиностроительное конструкторское бюро "Радуга" им. А.Я. Березняка" Flying vehicle control system
US8442701B2 (en) * 2008-10-02 2013-05-14 The Boeing Company Dynamic roll angle stall protection for an aircraft

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Г.П. СВИЩЕВ. АВИАЦИЯ "БОЛЬШАЯ РОССИЙСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ" 1994 ISBN 5-85270-086-X. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2737872C1 (en) * 2020-04-03 2020-12-04 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Noise-proof system for automatic control of aircraft bank angle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69928478T2 (en) Longitudinal flight control system based on a total aircraft power
US8185255B2 (en) Robust control effector allocation
US2740082A (en) Servo systems
US20180275684A1 (en) Combined Airspeed and Inertial Data for Rotorcraft Longitudinal Control
EP3441739B1 (en) Enhanced take-off trim indication
Papageorgiou et al. Taking robust LPV control into flight on the VAAC Harrier
RU2681817C1 (en) Automatic control system of a course angle and limitation of heel angle of an aircraft
US10752339B2 (en) Customizing aircraft performance systems and methods
US11148785B2 (en) Parallel actuation control system providing dual mode operator control inputs for a compound aircraft
RU2560958C1 (en) Aircraft pitch angle and limiting parameters automatic control system
US3614036A (en) Conversion principle-angle of attack to airspeed
RU2434785C1 (en) Aircraft pitch angle bank angular speed limiting automatic control system
EP0369495A1 (en) Automatic throttle controller for aircraft with intermixed engines
RU2503585C1 (en) Aircraft bank angle bank and angular speed limiting automatic control system
RU2701628C2 (en) Automatic control of bank angle and limitation of bank angular speed of aircraft
RU2695474C1 (en) Automatic control system of bank angle with static autopilot and with limitation of angular speed of aircraft bank
Jiang et al. Tensor product model-based gain scheduling of a missile autopilot
Ahmed et al. System modeling and controller design for lateral and longitudinal motion of F-16
Lombaerts et al. Design and flight testing of nonlinear autoflight control laws incorporating direct lift control
RU2430858C1 (en) Aircraft bank angle bank angular speed limiting automatic control system
RU2686378C1 (en) Automatic control system of pitch angle and limitation of angle of attack of aircraft
RU2644842C2 (en) System of automated modal control in aircraft longitudinal axis
US9604718B2 (en) Method and device for generating at least one set point from a flight control set point, a motor control set point and an aircraft guidance set point, related computer program product and aircraft
RU2703378C1 (en) Aircraft automatic control system with reduction of circle height at stabilization stage
Antonioli et al. Development of flying qualities based charts as a support for the initialization of the gains of helicopter control laws

Legal Events

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

Effective date: 20200227