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 PDF

Info

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
Application number
RU2018136515A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Иванович Петунин
Любовь Михайловна Неугодникова
Михаил Сергеевич Фесенко
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 RU2018136515A priority Critical patent/RU2695474C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2695474C1 publication Critical patent/RU2695474C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B64C13/02Initiating means
    • B64C13/16Initiating means actuated automatically, e.g. responsive to gust detectors
    • B64C13/18Initiating 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

FIELD: control systems.SUBSTANCE: automatic control system of bank angle with static autopilot and with limitation of angular speed of aircraft bank comprises bank angle setting device, set of maximum angular speed of bank and calculator of bank angular speed limitation machine, aircraft bank angle sensor, angular speed transducer of aircraft, algebraic selector, calculator of static autopilot of bank angle, controlled integrator, static servo drive of ailerons of aircraft, first multiplier, logic device connected in certain manner. Controlled integrator contains the second, third and fourth multipliers, a comparison element, an integrator, an adder, two negation elements, a proportional link connected in a certain way.EFFECT: higher accuracy of limiting bank angle of aircraft.1 cl, 3 dwg

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: IPC 8 B64C 13/18, G05D 1/08. The system of automatic control of the roll angle and limitation of the angular velocity of the roll of the aircraft / V.I. Petunin, E.Yu. Abdullina, V.N. Efanov. - Application No. 201007596/11; Claim 03/02/2010; Zaregistr. in the State Register of Inventions of the Russian Federation 10.10.2011. Bull. No. 28].

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 integrator 10 comprises a second multiplier 13, a comparison element 14, an integrator 15, a third multiplier 16 and an adder 17 connected in series, the integrator output through a proportional link 18 connected in series and a fourth multiplier 19 connected to the second input of the comparison element 14, the input of the controlled integrator 10 is the first input of the second multiplier 13, and the output is the output of the adder 17, the reset input of the controlled integrator 10 is connected to the second input of the fourth multiplier 19 and through the first 20 and second 21 element denial, respectively, to second inputs of the second 13 and third multipliers 16, input managed initial value of the integrator 10 is connected to the second input of the adder 17.

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 logical device 9, a first multiplier 12, and a controlled integrator 10.

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 roll angle adjuster 1 is fed to the first input of the static autopilot calculator of roll angle 8, the second input of which receives the signal of the current roll angle γ from the output of the roll angle sensor 4, and the third input receives the signal of the current angle roll speed ω x = pγ from the output of the roll angular velocity sensor 6.

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 roll angle 8

Figure 00000001
Figure 00000001

поступающий на первый вход алгебраического селектора 7. Здесь kγ;

Figure 00000002
; -arriving at the first input of the algebraic selector 7. Here k γ ;
Figure 00000002
; -

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 roll 2 is fed to the first input of the calculator of the automatic machine for limiting the angular velocity of the roll 3, the second input of which receives the signal of the current value of the angular velocity of the roll ω x from the output of the angular velocity sensor 6 . At the output of the calculator of the machine for limiting the angular velocity of the roll 3, a signal is generated

Figure 00000003
Figure 00000003

поступающий на второй вход алгебраического селектора 7. Здесь kω;

Figure 00000004
- передаточные числа автомата ограничения.arriving at the second input of the algebraic selector 7. Here k ω ;
Figure 00000004
- gear ratios of the automatic restriction.

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 - aircraft 5 is not taken into account here.

Выходной сигнал алгебраического селектора 7Algebraic Selector 7 Output

U=min(U1, U2)U = min (U 1 , U 2 )

поступает на вход управляемого интегратора 10.arrives at the input of a managed integrator 10.

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 integrator 10 in the channel limiting the angular velocity allows you to make it astatic and, accordingly, increase the accuracy of maintaining the maximum angular velocity of the roll.

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 integrator 10 must be turned off, since it violates the required dynamic characteristics of this channel.

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 logical device 9 is introduced into the ACS, issuing a logical signal L, which determines which of the channels at the input of the algebraic selector 7 is included in the operation

Figure 00000005
Figure 00000005

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 logic device 9 is supplied to the reset input of the controlled integrator 10, resetting its input and output signals. At the same time, the logical signal L is used to set the initial value of the controlled integrator 10, changing the transmission coefficient of the first multiplier 12, through which the output signal of the algebraic selector 7 is fed to the input of the initial value of the controlled integrator 10. As a result, if L = 0, the controlled integrator 10 is switched on without impact in ACS, if L = 1, then the controlled integrator 10 is turned off from the ACS and the output signal of the algebraic selector 7 is connected to the input of the static servo ailerons 11.

Управляемый интегратор 10 работает следующим образом.Managed integrator 10 operates as follows.

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 integrator 10 is determined in the adder 17 as the sum of the output signal of the integrator 15 and the signal supplied to the input of the initial value of the controlled integrator 10.

Передаточная функция интегратора 15Integrator Transfer Function 15

Figure 00000006
Figure 00000006

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 integrator 10 is fed to the input of the integrator 15 through a series-connected second multiplier 13 and the comparison element 14.

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 integrator 10 is zero, while the control inputs of the second 13 and third 16 multipliers through the negation elements 20 and 21 receive signals equal to unity, and the signal input of the fourth multiplier 19 receives a signal equal to zero. In this case, the input signal of the controlled integrator 10 is fed to the input of the integrator 15, the output signal of which is fed to the output of the controlled integrator 10, since at the second input of the adder 17 the signal of the initial value of the controlled integrator 10 is zero. Thus, the integrator 15 is included in the ACS.

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

Figure 00000007
If L = 1, then the reset signal of the controlled integrator 10 is equal to unity, while the control inputs of the second 13 and third 16 multipliers through the negation elements 20 and 21 receive signals equal to zero, and to the control input of the fourth multiplier 19 - a signal equal to unity. In this case, the integrator 15 is covered through a series-connected proportional link 18 and the fourth multiplier 19 with hard negative feedback, that is, it becomes a static inertial link W sz (p) and is disconnected from the input and output of the controlled integrator 10
Figure 00000007

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 proportional link 18. This avoids uncontrolled changes in the output signal of the integrator 15. Thus, the integrator 15 is turned off from the ACS, and the output of the controlled integrator 10 becomes equal to the output signal of the algebraic selector 7 due to passing the signal of the algebraic selector 7 through the first multiplier 12 and the input of the initial value of the controlled integrator 10.

Выходной сигнал управляемого интегратора 10 поступает на вход статического сервопривода элеронов 11 с передаточной функциейThe output signal of the controlled integrator 10 is fed to the input of a static servo aileron 11 with a transfer function

Wсп(p)=1,W sp (p) = 1,

изменяющего угол отклонения элеронов δэ летательного аппарата 5.changing aileron deflection angle δ e of the aircraft 5.

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

Figure 00000008
у
Figure 00000008
at

и закон управления астатического автомата ограничения угловой скорости кренаand control law of an astatic roll angular velocity limiting machine

Figure 00000009
.
Figure 00000009
.

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. Volume 9, No 2 (20). S. 25-31]. In this case, the equality of the transfer functions of the original Φ (p) and the desired systems Φ * (p) should be satisfied:

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]:

Figure 00000010
Figure 00000010

Закон управления статического автопилота угла крена с жесткой обратной связью:The law of control of static autopilot roll angle with rigid feedback:

Figure 00000008
Figure 00000008

Передаточная функция замкнутой системы по углу крена:Transfer function of a closed system in roll angle:

Figure 00000011
Figure 00000011

Желаемая передаточная функция замкнутой системы по углу крена:Desired transfer function of a closed system in roll angle:

Figure 00000012
Figure 00000012

Тогда передаточные числа автопилота:Then the autopilot gear ratios:

Figure 00000013
.
Figure 00000013
.

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 :

Figure 00000014
Figure 00000014

Закон управления автомата ограничения угловой скорости крена:

Figure 00000009
The control law of the roll angular velocity limiting machine:
Figure 00000009

Передаточная функция замкнутой системы по угловой скорости крена:

Figure 00000015
The transfer function of a closed system in angular roll speed:
Figure 00000015

Желаемая передаточная функция замкнутой системы по угловой скорости крена:Desired transfer function of a closed system according to the angular roll speed:

Figure 00000016
Figure 00000016

Тогда передаточные числа автомата ограничения:Then the gear ratios of the automatic restriction:

Figure 00000017
.
Figure 00000017
.

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 logical device 9. Transients obtained in the self-propelled guns with a roll angle using a static autopilot and with an automatic roll speed limiter are satisfactory because they show the necessary accuracy of the limitation ω≤ω xm a x = 0.5 and good quality control on the channel switching modes of the system.

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)

1. Система автоматического управления углом крена со статическим автопилотом и с ограничением угловой скорости крена летательного аппарата, содержащая 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, отличающаяся тем, что дополнительно содержит 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.1. 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, series-connected roll angular velocity adjuster and a calculator of the roll angular velocity limiting machine, roll angle sensor, roll angular velocity sensor apparatus, the output of which is connected to the second input of the calculator of the automatic machine for limiting the angular roll speed, an algebraic selector, different t it contains a static autopilot calculator of the roll angle, 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, 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 algebraic selector moreover, the second inputs of the logical device and the algebraic selector are connected to the output of the calculator of the automatic machine for limiting the angular roll speed, connected in series by a controlled integrator and an aerial servo aileron of the aircraft, with the input of the controlled integrator connected to the output of the algebraic selector, the first multiplier whose inputs are connected to the outputs of the logical device and the algebraic selector, and the output is connected to the input of the initial value of the controlled integrator, the reset input of the controlled integrator is connected to the output of the logical device. 2. Система автоматического управления по п. 1, отличающаяся тем, что управляемый интегратор содержит 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.2. The automatic control system according to claim 1, characterized in that the controlled integrator comprises 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 with 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 the output of the adder, the reset input of the controlled integrator is connected to the second input of the fourth mind ozhitelya and through the first and second members, respectively, to the second negation inputs of the second and third multipliers, the entrance managed initial value of the integrator is connected to the second input of the adder.
RU2018136515A 2018-10-16 2018-10-16 Automatic control system of bank angle with static autopilot and with limitation of angular speed of aircraft bank RU2695474C1 (en)

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)

* 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 (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* 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
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