RU2695474C1 - Automatic control system of bank angle with static autopilot and with limitation of angular speed of aircraft bank - Google Patents
Automatic control system of bank angle with static autopilot and with limitation of angular speed of aircraft bank Download PDFInfo
- Publication number
- RU2695474C1 RU2695474C1 RU2018136515A RU2018136515A RU2695474C1 RU 2695474 C1 RU2695474 C1 RU 2695474C1 RU 2018136515 A RU2018136515 A RU 2018136515A RU 2018136515 A RU2018136515 A RU 2018136515A RU 2695474 C1 RU2695474 C1 RU 2695474C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- roll
- aircraft
- integrator
- Prior art date
Links
- 230000003068 static effect Effects 0.000 title claims abstract description 31
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 4
- YRSDVHGZBOKELJ-DHXGRXBNSA-N (2s,3r,4s,5s,6r)-2-[2-(3,4-dihydroxy-5-methoxyphenyl)-7-hydroxy-3-[(2s,3r,4s,5s,6r)-3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]oxychromenylium-5-yl]oxy-6-(hydroxymethyl)oxane-3,4,5-triol;chloride Chemical compound [Cl-].OC1=C(O)C(OC)=CC(C=2C(=CC=3C(O[C@H]4[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O4)O)=CC(O)=CC=3[O+]=2)O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)=C1 YRSDVHGZBOKELJ-DHXGRXBNSA-N 0.000 description 2
- KLRABYJGMPNMSA-ZUUMSKAQSA-O Petunin Natural products OC1=C(O)C(OC)=CC(C=2C(=CC=3C(O[C@H]4[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O4)O)=CC(O)=CC=3[O+]=2)O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)=C1 KLRABYJGMPNMSA-ZUUMSKAQSA-O 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C13/00—Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers
- B64C13/02—Initiating means
- B64C13/16—Initiating means actuated automatically, e.g. responsive to gust detectors
- B64C13/18—Initiating means actuated automatically, e.g. responsive to gust detectors using automatic pilot
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области систем автоматического управления (САУ) углом крена летательного аппарата (ЛА).The invention relates to the field of automatic control systems (ACS) roll angle of the aircraft (LA).
Известны САУ, обеспечивающие отработку заданного угла крена ЛА с помощью автопилота, воздействующего на угол отклонения элеронов ЛА [Боднер В.А. Системы управления летательными аппаратами. - М.: Машиностроение, 1973. - 506 с. Стр. 116, рис. 3.22], [Красовский А.А. Системы автоматического управления полетом и их аналитическое конструирование. - М.: Наука, 1973. - 560 с. Стр. 184, рис. 5.5], [Михалев И.А., Окоемов Б.Н., Чикулаев М.С. Системы автоматического управления самолетом. - М.: Машиностроение, 1987. - с. 240. Стр. 212, рис. 15.2].Known self-propelled guns, providing the development of a given angle of heel of the aircraft using autopilot, affecting the angle of deviation of the ailerons of the aircraft [Bodner V.A. Control systems for aircraft. - M.: Mechanical Engineering, 1973. - 506 p. Page 116, fig. 3.22], [Krasovsky A.A. Automatic flight control systems and their analytical design. - M .: Nauka, 1973. - 560 p. Page 184, fig. 5.5], [Mikhalev I.A., Okoyemov B.N., Chikulaev M.S. Automatic aircraft control systems. - M.: Mechanical Engineering, 1987. - p. 240. Page 212, fig. 15.2].
Эти САУ обеспечивают необходимые статические и динамические характеристики канала управления углом крена ЛА. Однако они не позволяют ограничить максимальное значение угловой скорости крена ЛА.These self-propelled guns provide the necessary static and dynamic characteristics of the aircraft roll angle control channel. However, they do not allow to limit the maximum value of the angular velocity of the aircraft roll.
Как известно, интенсивное вращение по крену (ωx≠0) приводит за счет аэроинерционного взаимодействия продольного и бокового движения к уменьшению степени устойчивости самолета на малых и умеренных углах атаки. При достаточно больших, так называемых критических угловых скоростях крена ωxкр, устойчивость теряется и развивается движение с резким изменением углов атаки и скольжения, большой амплитудой перегрузки, действующей на самолет, и нарастанием самой угловой скорости ωх. Эта форма движения называется аэроинерционным вращением и характерна для скоростных самолетов. Для предотвращения выхода на аэроинерционное самовращение в полете ограничивают допустимые угловые скорости ωхд. [Аэромеханика самолета: Динамика полета / Под ред. А. Ф. Бочкарева и В.В. Андриевского. - М.: Машиностроение, 1985. - 360 с. Стр. 343-344].As you know, intense roll rotation (ω x ≠ 0), due to the aeroinertial interaction of longitudinal and lateral movement, leads to a decrease in the degree of stability of the aircraft at small and moderate angles of attack. At sufficiently large, so-called critical angular roll velocities ω xcr , stability is lost and movement develops with a sharp change in the angles of attack and slip, a large amplitude of the load acting on the aircraft, and an increase in the angular velocity ω x itself . This form of movement is called aero-inertia rotation and is characteristic of high-speed aircraft. To prevent access to aero-inertial self-rotation in flight, allowable angular velocities ω xd . [Aircraft mechanics: Flight dynamics / Ed. A.F. Bochkareva and V.V. Andrievsky. - M.: Mechanical Engineering, 1985. - 360 p. Page 343-344].
Наиболее близкой по достигаемому техническому результату, выбранной в качестве прототипа, принимается система автоматического управления углом крена и ограничения угловой скорости крена летательного аппарата, содержащая последовательно соединенные задатчик угла крена и вычислитель автопилота угла крена, сервопривод, выходной сигнал которого определяет угол отклонения элеронов летательного аппарата, датчик угла крена летательного аппарата, имеющий выход, подключенный ко второму входу вычислителя автопилота угла крена, датчик угловой скорости крена летательного аппарата, имеющий выход, подключенный к третьему входу вычислителя автопилота угла крена. Кроме того, система содержит последовательно соединенные задатчик максимальной угловой скорости крена, вычислитель автомата ограничения угловой скорости крена и алгебраический селектор максимального сигнала, выход которого подключен к входу сервопривода, а второй вход вычислителя автомата ограничения угловой скорости крена соединен с выходом датчика угловой скорости крена, выход вычислителя автопилота угла крена подключен ко второму входу алгебраического селектора максимального сигнала. [Патент РФ №2430858 на изобретение: МПК 8 В64С 13/18, G05D 1/08. Система автоматического управления углом крена и ограничения угловой скорости крена летательного аппарата / В.И. Петунин, Э.Ю. Абдуллина, В.Н. Ефанов. - Заявка №2010107596/11; Заявл. 02.03.2010; Зарегистр. в Государственном реестре изобретений РФ 10.10.2011. Бюл. №28].Closest to the achieved technical result, selected as a prototype, a system for automatically controlling the angle of roll and limiting the angular velocity of the roll of the aircraft is adopted, containing a series-connected roll angle adjuster and a calculator of autopilot roll angle, a servo drive whose output signal determines the angle of deviation of the ailerons of the aircraft, the roll angle sensor of the aircraft having an output connected to the second input of the roll angle calculator autopilot, the angle sensor second roll rate of the aircraft, having an output connected to a third input of the autopilot roll angle calculator. In addition, the system includes a serially connected maximum angular roll speed adjuster, a calculator of the automatic angular velocity limiting machine and an algebraic maximum signal selector, the output of which is connected to the servo input, and a second input of the automatic angular velocity limiting calculator, connected to the output of the angular roll speed sensor, output the calculator of the autopilot roll angle is connected to the second input of the algebraic selector of the maximum signal. [RF patent No. 2430858 for the invention:
Эта САУ за счет астатизма каналов управления и ограничения обеспечивает хорошую точность поддержания заданного значения угла крена и ограничения угловой скорости крена. Причем астатизм канала ограничения угловой скорости обеспечивается за счет астатического сервопривода со скоростной обратной связью канала управления углом крена. Однако управление угловыми параметрами ЛА часто осуществляется с помощью статических автопилотов с жесткой обратной связью в сервоприводе соответствующего руля управления ЛА. Это приводит к статическому закону канала ограничения, что недопустимо с точки зрения обеспечения точности ограничения угловой скорости крена, так как каналы управления и ограничения имеют общую исполнительную часть.This self-propelled guns due to the astatism of the control channels and restrictions provides good accuracy of maintaining a given value of the angle of heel and limiting the angular velocity of the heel. Moreover, the astatism of the angular velocity limiting channel is ensured by the astatic servo drive with high-speed feedback of the roll angle control channel. However, the control of the angular parameters of the aircraft is often carried out using static autopilots with hard feedback in the servo drive of the corresponding control wheel of the aircraft. This leads to the static law of the restriction channel, which is unacceptable from the point of view of ensuring the accuracy of limiting the angular roll velocity, since the control channels and restrictions have a common executive part.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение надежности ограничения угловой скорости крена и сохранение нормальной эксплуатации летательного аппарата при управлении углом крена ЛА со статическим автопилотом в канале крена.The task to which the invention is directed is to ensure reliability of limiting the angular roll speed and maintaining the normal operation of the aircraft while controlling the roll angle of the aircraft with a static autopilot in the roll channel.
Техническим результатом является обеспечение необходимой точности ограничения угловой скорости крена за счет того, что в систему автоматического управления углом крена со статическим автопилотом вводится управляемый интегратор, обеспечивающий при включении канала ограничения астатический закон ограничения угловой скорости крена.The technical result is to ensure the necessary accuracy of limiting the angular velocity of the roll due to the fact that a controlled integrator is introduced into the automatic angle control system with a static autopilot, which ensures the astatic law of limiting angular velocity when the limiting channel is switched on.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в систему автоматического управления углом крена со статическим автопилотом и с ограничением угловой скорости крена летательного аппарата, содержащую задатчик угла крена, последовательно соединенные задатчик максимальной угловой скорости крена и вычислитель автомата ограничения угловой скорости крена, датчик угла крена летательного аппарата, датчик угловой скорости крена летательного аппарата, выход которого соединен со вторым входом вычислителя автомата ограничения угловой скорости крена, алгебраический селектор, в отличие от прототипа дополнительно введены вычислитель статического автопилота угла крена, первый вход которого соединен с выходом задатчика угла крена, второй вход соединен с выходом датчика угла крена, третий вход соединен с выходом датчика угловой скорости крена, а выход соединен с входами логического устройства и алгебраического селектора, причем вторые входы логического устройства и алгебраического селектора соединены с выходом вычислителя автомата ограничения угловой скорости крена, последовательно соединенные управляемый интегратор и статический сервопривод элеронов летательного аппарата, причем вход управляемого интегратора соединен с выходом алгебраического селектора, первый умножитель, входы которого соединены с выходами логического устройства и алгебраического селектора, а выход соединен с входом начального значения управляемого интегратора, вход сброса управляемого интегратора соединен с выходом логического устройства.The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that in the automatic roll angle control system with a static autopilot and with a limitation of the roll angular velocity of the aircraft, comprising a roll angle adjuster, a roll angular velocity adjuster and a roll angle limiting computer calculator, a sensor the angle of the roll of the aircraft, the sensor of the angular velocity of the roll of the aircraft, the output of which is connected to the second input of the computer calculator about the angular velocity of the roll, the algebraic selector, in contrast to the prototype, a static autopilot calculator of the roll angle is additionally introduced, the first input of which is connected to the output of the roll angle adjuster, the second input is connected to the output of the roll angle sensor, and the third input is connected to the output of the roll angle sensor, and the output is connected to the inputs of the logic device and the algebraic selector, and the second inputs of the logic device and the algebraic selector are connected to the output of the computer at a speed of roll, a controlled integrator and a static servo aileron of the aircraft, connected in series, the input of a controlled integrator connected to the output of the algebraic selector, the first multiplier, the inputs of which are connected to the outputs of the logic device and the algebraic selector, and the output is connected to the input of the initial value of the controlled integrator, input the reset of the managed integrator is connected to the output of the logical device.
Кроме того, в системе автоматического управления углом крена со статическим автопилотом и с ограничением угловой скорости крена летательного аппарата управляемый интегратор может содержать последовательно соединенные второй умножитель, элемент сравнения, интегратор, третий умножитель и сумматор, причем выход интегратора через последовательно соединенные пропорциональное звено и четвертый умножитель соединен со вторым входом элемента сравнения, входом управляемого интегратора является первый вход второго умножителя, а выходом - выход сумматора, вход сброса управляемого интегратора соединен со вторым входом четвертого умножителя и через первый и второй элементы отрицания, соответственно, со вторыми входами второго и третьего умножителей, вход начального значения управляемого интегратора соединен со вторым входом сумматора.In addition, in the automatic roll angle control system with a static autopilot and with a limitation of the roll angular velocity of the aircraft, the controlled integrator can comprise a second multiplier, a comparison element, an integrator, a third multiplier and an adder connected in series, the integrator output through a proportional link and a fourth multiplier connected in series connected to the second input of the comparison element, the input of the controlled integrator is the first input of the second multiplier, and the output is you the adder stroke, the reset input of the controlled integrator is connected to the second input of the fourth multiplier and through the first and second negation elements, respectively, with the second inputs of the second and third multipliers, the input of the initial value of the controlled integrator is connected to the second input of the adder.
Существо изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 представлена структурная схема заявляемой системы автоматического управления углом крена со статическим автопилотом и с ограничением угловой скорости крена летательного аппарата.In FIG. 1 is a structural diagram of the inventive system of automatic control of the angle of heel with a static autopilot and limiting the angular velocity of the heel of the aircraft.
На фиг. 2 представлена структурная схема управляемого интегратора.In FIG. 2 shows a block diagram of a managed integrator.
На фиг. 3 представлены результаты моделирования переходных процессов по углу крена γ и угловой скорости крена ωх в предлагаемой САУ.In FIG. 3 presents the results of the simulation of transients in the angle of heel γ and the angular velocity of the roll ω x in the proposed self-propelled guns.
Система автоматического управления углом крена со статическим автопилотом и с ограничением угловой скорости крена летательного аппарата, содержащая задатчик угла крена 1, последовательно соединенные задатчик максимальной угловой скорости крена 2 и вычислитель автомата ограничения угловой скорости крена 3, датчик угла крена 4 летательного аппарата 5, датчик угловой скорости крена 6 летательного аппарата 5, выход которого соединен со вторым входом вычислителя автомата ограничения угловой скорости крена 3, алгебраический селектор 7, отличающаяся тем, что дополнительно содержит вычислитель статического автопилота угла крена 8, первый вход которого соединен с выходом задатчика угла крена 1, второй вход соединен с выходом датчика угла крена 4, третий вход соединен с выходом датчика угловой скорости крена 6, а выход соединен с входами логического устройства 9 и алгебраического селектора 7, причем вторые входы логического устройства 9 и алгебраического селектора 7 соединены с выходом вычислителя автомата ограничения угловой скорости крена 3, последовательно соединенные управляемый интегратор 10 и статический сервопривод элеронов 11 летательного аппарата 5, причем вход управляемого интегратора соединен с выходом алгебраического селектора 7, первый умножитель 12, входы которого соединены с выходами логического устройства 9 и алгебраического селектора 7, а выход соединен с входом начального значения управляемого интегратора 10, вход сброса управляемого интегратора 10 соединен с выходом логического устройства 9.Automatic roll angle control system with a static autopilot and with a limitation of the roll angular velocity of the aircraft, comprising a roll angle adjuster 1, a roll angle maximum speed adjuster 2 and a roll angle calculator 3, roll angle sensor 4 of the aircraft 5, an angle sensor the roll speed 6 of the aircraft 5, the output of which is connected to the second input of the calculator of the automatic machine for limiting the angular velocity of the roll 3, an algebraic selector 7, different which further comprises a static autopilot calculator of roll angle 8, the first input of which is connected to the output of the roll angle adjuster 1, the second input is connected to the output of the roll angle sensor 4, the third input is connected to the output of the roll angle sensor 6, and the output is connected to the inputs logical device 9 and algebraic selector 7, and the second inputs of the logical device 9 and algebraic selector 7 are connected to the output of the calculator of the automatic machine for limiting the angular velocity of roll 3, connected in series the second integrator 10 and the static servo aileron 11 of the aircraft 5, the input of the controlled integrator connected to the output of the algebraic selector 7, the first multiplier 12, the inputs of which are connected to the outputs of the logic device 9 and the algebraic selector 7, and the output is connected to the input of the initial value of the controlled integrator 10 , the reset input of the controlled integrator 10 is connected to the output of the logical device 9.
Управляемый интегратор 10 содержит последовательно соединенные второй умножитель 13, элемент сравнения 14, интегратор 15, третий умножитель 16 и сумматор 17, причем выход интегратора через последовательно соединенные пропорциональное звено 18 и четвертый умножитель 19 соединен со вторым входом элемента сравнения 14, входом управляемого интегратора 10 является первый вход второго умножителя 13, а выходом - выход сумматора 17, вход сброса управляемого интегратора 10 соединен со вторым входом четвертого умножителя 19 и через первый 20 и второй 21 элементы отрицания, соответственно, со вторыми входами второго 13 и третьего 16 умножителей, вход начального значения управляемого интегратора 10 соединен со вторым входом сумматора 17.The controlled
Точность ограничения угловой скорости крена в приведенной системе достигается за счет введения в ее структуру логического устройства 9, первого умножителя 12 и управляемого интегратора 10.The accuracy of limiting the angular roll velocity in the given system is achieved by introducing into its structure a
Система автоматического управления углом крена со статическим автопилотом и с ограничением угловой скорости крена летательного аппарата работает следующим образом.The system of automatic control of the angle of heel with a static autopilot and limiting the angular velocity of the roll of the aircraft operates as follows.
Сигнал заданного угла крена γзад с выхода задатчика угла крена 1 поступает на первый вход вычислителя статического автопилота угла крена 8, на второй вход которого поступает сигнал текущего значения угла крена γ с выхода датчика угла крена 4, а на третий вход - сигнал текущего значения угловой скорости крена ωх=рγ с выхода датчика угловой скорости крена 6.The signal of the set roll angle γ ass from the output of the
Здесь p=d/dt. На выходе вычислителя статического автопилота угла крена 8 формируется сигналHere p = d / dt. A signal is generated at the output of the static autopilot calculator of
поступающий на первый вход алгебраического селектора 7. Здесь kγ; ; -arriving at the first input of the
передаточные числа автопилота.gear ratios of autopilot.
Сигнал заданной максимальной угловой скорости крена ωx m a x с выхода задатчика максимальной угловой скорости крена 2 поступает на первый вход вычислителя автомата ограничения угловой скорости крена 3, на второй вход которого поступает сигнал текущего значения угловой скорости крена ωх с выхода датчика угловой скорости крена 6. На выходе вычислителя автомата ограничения угловой скорости крена 3 формируется сигналThe signal of the set maximum angular velocity of the roll ω xm a x from the output of the master unit of the maximum angular velocity of the
поступающий на второй вход алгебраического селектора 7. Здесь kω; - передаточные числа автомата ограничения.arriving at the second input of the
Для построения САУ с ограничением параметров ЛА используются логические устройства, реализующие алгоритмы алгебраического селектирования каналов. 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.].To build self-propelled guns with limitation of aircraft parameters, logical devices are used that implement algorithms for algebraic channel selection. 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.].
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.
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 на автомат ограничения и обратно на автопилот.Therefore, the algebraic selector provides a smooth switching from one channel to another, for example, from autopilot to automatic control and back to autopilot.
В рассматриваемой системе используется селектор минимальных сигналов управления. В отличие от прототипа знак коэффициента передачи объекта управления - летательного аппарата 5 здесь не учитывается.In the system under consideration, a minimum control signal selector is used. Unlike the prototype, the sign of the transmission coefficient of the control object -
Выходной сигнал алгебраического селектора 7
U=min(U1, U2)U = min (U 1 , U 2 )
поступает на вход управляемого интегратора 10.arrives at the input of a managed
Включение управляемого интегратора 10 в канал ограничения угловой скорости позволяет сделать его астатическим и, соответственно, повысить точность выдерживания максимальной угловой скорости крена.The inclusion of a controlled
Однако при работе САУ на режиме управления углом крена управляемый интегратор 10 должен быть выключен, так как он нарушает требуемые динамические характеристики этого канала.However, when the self-propelled guns operate in roll angle control mode, the controlled
Для этого в САУ вводится логическое устройство 9, выдающее логический сигнал L, определяющий какой из каналов на входе алгебраического селектора 7 включается в работуFor this, a
При работе канала управления углом крена выходной сигнал L логического устройства 9 подается на вход сброса управляемого интегратора 10, обнуляя его входной и выходной сигналы. Одновременно, логический сигнал L используется для установки начального значения управляемого интегратора 10, изменяя коэффициент передачи первого умножителя 12, через который выходной сигнал алгебраического селектора 7 подается на вход начального значения управляемого интегратора 10. В результате, если L=0, управляемый интегратор 10 безударно включается в САУ, если L=1, то управляемый интегратор 10 выключается из САУ и выходной сигналалгебраического селектора 7 подключается к входу статического сервопривода элеронов 11.During operation of the roll angle control channel, the output signal L of the
Управляемый интегратор 10 работает следующим образом.Managed
Выходной сигнал управляемого интегратора 10 определяется в сумматоре 17 как сумма выходного сигнала интегратора 15 и сигнала, поступающего на вход начального значения управляемого интегратора 10.The output signal of the controlled
Передаточная функция интегратора 15
Входной сигнал управляемого интегратора 10 поступает на вход интегратора 15 через последовательно соединенные второй умножитель 13 и элемент сравнения 14.The input signal of the controlled
Если L=0, то сигнал сброса управляемого интегратора 10 равен нулю, при этом на управляющие входы второго 13 и третьего 16 умножителей через элементы отрицания 20 и 21 поступают сигналы, равные единице, а на управляющий вход четвертого умножителя 19 - сигнал, равный нулю. При этом входной сигнал управляемого интегратора 10 поступает на вход интегратора 15, выходной сигнал которого поступает на выход управляемого интегратора 10, так как на втором входе сумматора 17 сигнал начального значения управляемого интегратора 10 равен нулю. Таким образом, интегратор 15 включается в САУ.If L = 0, then the reset signal of the controlled
Если L=1, то сигнал сброса управляемого интегратора 10 равен единице, при этом на управляющие входы второго 13 и третьего 16 умножителей через элементы отрицания 20 и 21 поступают сигналы, равные нулю, а на управляющий вход четвертого умножителя 19 - сигнал, равный единице. При этом интегратор 15 охватывается через последовательно соединенные пропорциональное звено 18 и четвертый умножитель 19 жесткой отрицательной обратной связью, то есть становится статическим инерционным звеном Wсз(p) и отключается от входа и выхода управляемого интегратора 10 If L = 1, then the reset signal of the controlled
где Wпз(p)=Kпз - передаточная функция пропорционального звена 18. Это позволяет избежать неконтролируемого изменения выходного сигнала интегратора 15. Таким образом, интегратор 15 выключается из САУ, а выходной сигнал управляемого интегратора 10 становится равным выходному сигналу алгебраического селектора 7 за счет прохождения сигнала алгебраического селектора 7 через первый умножитель 12 и вход начального значения управляемого интегратора 10.where W pz (p) = K pz is the transfer function of the
Выходной сигнал управляемого интегратора 10 поступает на вход статического сервопривода элеронов 11 с передаточной функциейThe output signal of the controlled
Wсп(p)=1,W sp (p) = 1,
изменяющего угол отклонения элеронов δэ летательного аппарата 5.changing aileron deflection angle δ e of the
При этом происходит изменение угла крена ЛА γ и требуемое ограничение угловой скорости крена ωх.In this case, the roll angle of the aircraft γ changes and the required limitation of the roll angular velocity ω x occurs.
Следовательно, в заявляемой системе автоматического управления реализуется закон управления статического автопилота угла кренаTherefore, in the inventive automatic control system, the control law of the roll angle static autopilot is implemented
у at
и закон управления астатического автомата ограничения угловой скорости кренаand control law of an astatic roll angular velocity limiting machine
. .
Приведем синтез системы автоматического управления углом крена и ограничения угловой скорости крена летательного аппарата.Here is the synthesis of the automatic control system of the roll angle and the limitation of the angular velocity of the roll of the aircraft.
Аналитический синтез передаточных чисел автопилота и автомата ограничения с учетом заданного качества САУ удобно производить с помощью метода стандартных переходных характеристик [Петунин В.И. Синтез законов управления канала тангажа автопилота // Вестник УГАТУ, серия «Управление, вычислительная техника и информатика». 2007. Том 9, №2 (20). С. 25-31]. При этом должно выполняться равенство передаточных функций исходной Ф(р) и желаемой систем Ф*(р):Analytical synthesis of the gear ratios of the autopilot and automatic control based on the specified quality of self-propelled guns is conveniently carried out using the standard transient response method [V. Petunin Synthesis of autopilot pitch control channel laws // Vestnik of Ufa State Aviation Technical University, series "Control, computer engineering and computer science". 2007.
Ф(р)=Ф*(р).Φ (p) = Φ * (p).
Передаточная функция самолета по углу крена γ при управлении элеронами δэ [Боднер В.А. Системы управления летательными аппаратами. - М.: Машиностроение, 1973. - 506 с. Стр. 115]:The transfer function of the aircraft along the angle of heel γ when controlling ailerons δ e [V. Bodner Control systems for aircraft. - M.: Mechanical Engineering, 1973. - 506 p. Page 115]:
Закон управления статического автопилота угла крена с жесткой обратной связью:The law of control of static autopilot roll angle with rigid feedback:
• •
Передаточная функция замкнутой системы по углу крена:Transfer function of a closed system in roll angle:
Желаемая передаточная функция замкнутой системы по углу крена:Desired transfer function of a closed system in roll angle:
Тогда передаточные числа автопилота:Then the autopilot gear ratios:
. .
Передаточная функция самолета по угловой скорости крена ωх при управлении элеронами δэ:The transfer function of the aircraft in angular roll velocity ω x when controlling ailerons δ e :
Закон управления автомата ограничения угловой скорости крена: The control law of the roll angular velocity limiting machine:
Передаточная функция замкнутой системы по угловой скорости крена: The transfer function of a closed system in angular roll speed:
Желаемая передаточная функция замкнутой системы по угловой скорости крена:Desired transfer function of a closed system according to the angular roll speed:
Тогда передаточные числа автомата ограничения:Then the gear ratios of the automatic restriction:
. .
Результаты синтеза подтверждаются результатами моделирования переходных процессов в заявляемой системе автоматического управления углом крена со статическим автопилотом и с ограничением угловой скорости крена летательного аппарата, представленными на фиг. 3, где задающие воздействия каналов: γзад=1; ωx m a x=0,5; L - логический сигнал на выходе логического устройства 9. Переходные процессы, полученные в САУ углом крена с помощью статического автопилота и с автоматом ограничения угловой скорости крена являются удовлетворительными, поскольку показывают необходимую точность ограничения ω≤ωx m a x=0,5 и хорошее качество управления на режимах переключения каналов системы.The synthesis results are confirmed by the results of simulations of transients in the inventive automatic roll angle control system with a static autopilot and with limitation of the roll angular velocity of the aircraft, shown in FIG. 3, where the specifying effects of the channels: γ ass = 1; ω xm a x = 0.5; L is the logical signal at the output of the
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет, благодаря введению в структуру системы автоматического управления углом крена со статическим автопилотом и с ограничением угловой скорости крена ЛА логического устройства, первого умножителя и управляемого интегратора, обеспечить необходимую точность ограничения угловой скорости крена и плавные переходные процессы при переключении каналов.Thus, the claimed invention allows, due to the introduction into the structure of the automatic roll angle control system with a static autopilot and with a limitation of the roll angular velocity of the aircraft, the logical device, the first multiplier and the controlled integrator, to provide the necessary accuracy of the roll angular velocity limitation and smooth transition processes when switching channels.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018136515A RU2695474C1 (en) | 2018-10-16 | 2018-10-16 | Automatic control system of bank angle with static autopilot and with limitation of angular speed of aircraft bank |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018136515A RU2695474C1 (en) | 2018-10-16 | 2018-10-16 | Automatic control system of bank angle with static autopilot and with limitation of angular speed of aircraft bank |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2695474C1 true RU2695474C1 (en) | 2019-07-23 |
Family
ID=67512162
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018136515A RU2695474C1 (en) | 2018-10-16 | 2018-10-16 | Automatic control system of bank angle with static autopilot and with limitation of angular speed of aircraft bank |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2695474C1 (en) |
Cited By (1)
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 (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US844701A (en) * | 1906-02-23 | 1907-02-19 | Victor Electric Company | Electric motor. |
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 |
RU2430858C1 (en) * | 2010-03-02 | 2011-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Aircraft bank angle bank angular speed limiting automatic control system |
US8442701B2 (en) * | 2008-10-02 | 2013-05-14 | The Boeing Company | Dynamic roll angle stall protection for an aircraft |
-
2018
- 2018-10-16 RU RU2018136515A patent/RU2695474C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US844701A (en) * | 1906-02-23 | 1907-02-19 | Victor Electric Company | Electric motor. |
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 |
RU2430858C1 (en) * | 2010-03-02 | 2011-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Aircraft bank angle bank angular speed limiting automatic control system |
Cited By (1)
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 |
---|---|---|
US2740082A (en) | Servo systems | |
EP0601000A1 (en) | Vertical control system for rotary wing aircraft. | |
US3333795A (en) | Flare computer | |
RU2695474C1 (en) | Automatic control system of bank angle with static autopilot and with limitation of angular speed of aircraft bank | |
RU2434785C1 (en) | Aircraft pitch angle bank angular speed limiting automatic control system | |
US2804698A (en) | Apparatus for simulating aircraft control loading and feel | |
RU2560958C1 (en) | Aircraft pitch angle and limiting parameters automatic control system | |
RU2701628C2 (en) | Automatic control of bank angle and limitation of bank angular speed of aircraft | |
RU2430858C1 (en) | Aircraft bank angle bank angular speed limiting automatic control system | |
US11148785B2 (en) | Parallel actuation control system providing dual mode operator control inputs for a compound aircraft | |
RU2681817C1 (en) | Automatic control system of a course angle and limitation of heel angle of an aircraft | |
RU2503585C1 (en) | Aircraft bank angle bank and angular speed limiting automatic control system | |
GB1587088A (en) | Helicopter pitch rate feedback bias for pitch axis manoeuvring stability and load feed | |
US3361391A (en) | Gain adjustment means for beam couplers | |
RU2387578C1 (en) | System for automatic control of highly-maneuverable aircraft flight | |
von Grünhagen et al. | Handling qualities studies into the interaction between active sidestick parameters and helicopter response types | |
Ye et al. | Flight envelope protection control based on reference governor method in high angle of attack maneuver | |
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 | |
RU2719711C1 (en) | Manoeuvrable aircraft flight performance manoeuvring limiter | |
CN109992004A (en) | A kind of system asynchronous switching state Design of Feedback Controller method of LPV | |
US3362661A (en) | Autothrottle | |
HILBERT et al. | The design of a model-following control system for helicopters | |
Fu et al. | Developing active manipulators in aircraft flight control | |
Petunin et al. | Method for constructing automatic control systems with restriction on aircraft critical parameters |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201017 |