Курсовая система

 

Изобретение относится к системам атоматического управления летательными аппаратами и может быть использовано, в частности, для формирования сигнала управления магнитным курсом малогабаритного дистанционно пилотируемого летательного аппарата. Целью изобретения является повышение точности и надежности работы в условиях неоднородного магнитного поля. Цель достигается тем, что устройство устранения девиации в курсовой системе выполнено на основе первого и второго синхронных детекторов, первого и второго блоков умножения, блока вычитания, первого, второго, третьего, четвертого блоков масштабирования, первого, второго и третьего регулируемых источников постоянного сигнала и источника заданного курса, что позволяет устранять магнитную девиацию для неоднородного магнитного поля раздельно. Постоянная девиация устраняется при помощи первого и второго регулируемых источников постоянного сигнала и второго и четвертого блоков масштабирования, а полукруглая девиация в сигналах на выходах синхронных детекторов при помощи блоков масштабирования. Остаточная постоянная девиация устраняется при помощи третьего регулируемого источника постоянного сигнала. 1 ил.

Изобретение относится к системам автоматического управления летательными аппаратами (ЛА) и может быть использовано, в частности, для формирования сигнала управления магнитным курсом ϑ_мк малогабаритного дистанционно пилотируемого летательного аппарата (МДПЛА).

Наиболее близким техническим решением является курсовая система, содержащая два магнитных зонда, установленных на гировертикали с маятниковой коррекцией, генератор, выход которого соединен с обмотками возбуждения магнитных зондов и с входом блока возведения в квадрат, а также устройство устранения магнитной девиации.

Недостатком такой системы является выполнение устройства устранения девиации на механических элементах, вследствие чего оно обладает низкой температурной стабильностью, требует многократных повторений операций устранения девиации из-за влияния регулировки в соседних точках, невысокой надежностью, обусловленной частым выходом из строя лекального устройства.

Целью изобретения является повышение точности и надежности работы в условиях неоднородного магнитного поля.

Для достижения цели в курсовой системе, содержащей два магнитных зонда, установленных на гировертикали с маятниковой коррекцией, генератор, выход которого соединен с обмотками возбуждения магнитных зондов и с входом блока возведения в квадрат, а также устройство устранения девиации, устройство устранения девиации выполнено в виде двух синхронных детекторов, двух сумматоров, четырех блоков масштабирования сигналов, источника заданного курса, трех регулируемых источников постоянного сигнала, блока вычитания и двух блоков умножения, причем выход блока возведения в квадрат подключен к входам синхронных детекторов, вторые входы которых подключены к сигнальным обмоткам соответствующих магнитных зондов, а выходы детекторов к первым входам первого и второго сумматоров соответственно, при этом второй и третий входы первого сумматора подключены соответственно к выходу первого регулируемого источника постоянного сигнала и к выходу первого блока масштабирования, вход которого подключен к выходу второго блока масштабирования, а второй и третий входы второго сумматора подключены соответственно к выходу второго регулируемого источника постоянного сигнала и к выходу третьего блока масштабирования, вход которого подключен к выходу четвертого блока масштабирования, выходы первого и второго сумматоров подключены соответственно к входам четвертого и второго блоков масштабирования, выходы которых соответственно через первый и второй блоки умножения подключены к первому и второму входам блока вычитания, при этом выход третьего регулируемого источника постоянного сигнала подключен к третьему входу блока вычитания, а вторые входы блоков умножения подключены к соответствующим выходам источника заданного курса.

На чертеже представлена функциональная схема курсовой системы.

Курсовая система содержит первый 1 и второй 2 магнитные зонды, генератор 3, блок 4 возведения в квадрат, первый 5 и второй 6 синхронные детекторы, первый 7 и второй 8 блоки умножения, блок 9 вычитания, первый, второй, третий и четвертый блоки 10-13 масштабирования соответственно, первый 14 и второй 15 сумматоры, первый, второй и третий регулируемые источники 16-18 постоянного сигнала соответственно, источник 19 заданного курса.

Курсовая система работает следующим образом.

Первый 1 и второй 2 магнитные зонды, являющиеся чувствительными элементами для определения магнитного курса ϑ_т, стабилизированы в плоскости горизонта с помощью гировертикали с маятниковой коррекцией и расположены в плоскости так, что их продольные оси оси чувствительности взаимно перпендикулярны и ось зонда 1 расположена в вертикальной плоскости, перпендикулярной плоскости, содержащей продольную ось ЛА.

С выхода генератора 3, соединенного с обмотками возбуждения зондов и с входами квадратора 4, на обмотки и входы квадратора поступает напряжение частотой f, с выхода квадратора 4 на входы синхронных детекторов 5, 6, соединенных с квадратором 4, поступают опорные напряжения с частотой 2f. Другие входы синхронных детекторов 5, 6 соединены с сигнальными обмотками соответствующих магнитных зондов 1, 2.

При развороте ЛА по азимуту на сигнальных обмотках магнитных зондов 1, 2 возникает переменное напряжение, амплитуда которого является функцией угла между вектором напряженности внешнего магнитного поля и осью чувствительности магнитного зонда, а его частота равна удвоенной частоте 2f питания обмоток возбуждения.

С выходов синхронных детекторов 5, 6, настроенных на пропускание сигнала второй гармоники, несущего информацию о внешнем магнитном поле, полезные сигналы в виде выпрямленных напряжений через первый и второй сумматоры 14 и 15 поступают соответственно на входы четвертого 13 и второго 11 блоков масштабирования. Коэффициенты передачи синхронных детекторов 5, 6 подбирают так, чтобы обеспечить необходимые масштабы для определенной географической широты с тем, чтобы их динамический диапазон обеспечивал работу без ограничения сигнала в заданных диапазонах широт.

С выходов блоков 13, 11 отмасштабированные сигналы, пропорциональные соответственно синусу и косинусу текущего угла, поступают на соответствующие входы первого 7 и второго 8 блоков умножения, на другие входы которых, соединенные с источником 19 заданного курса, поступают соответственно напряжения, пропорцио- нальные cos ϑ₃ и sin ϑ₃, где ϑ₃ заданный курс. С выходов блоков 7, 8 умножения, напряжения, пропорциональные произведениям sin ϑ_т˙ cos ϑ₃ и cos ϑ_т˙ sin ϑ₃, поступают на входы блока 9 вычитания, на выходе которого имеем напряжение, пропорциональное sin Δϑ sin( ϑ₃ ϑ_т) sin ϑ₃ cos ϑ_т cos ϑ₃˙ sin ϑ_т При малых углах рассогласования напряжение на выходе блока 9 вычитания пропорционально изменению курса Δϑ.

Этот сигнал, усиленный по мощности, предназначен для управления по курсу ЛА.

Ферромагнитные и электромагнитные элементы, расположенные из условия экономии места и весов в условиях ЛА на небольших расстояниях от магнитных зондов 1 и 2, приводят к магнитной девиации в сигналах магнитного курса, наличие магнитотвердого и магнитомягкого железа на борту ЛА приводит к различным видам девиации, которые хорошо определяются коэффициентами девиации для случая, когда угол курса определяется как арктангенс отношения напряжений, пропорциональных сигналам с магнитных зондов 1, 2, а на оба зонда действует однородное магнитное поле. В случае существенно неоднородного магнитного поля, когда на каждый магнитный зонд действует свое магнитное поле из-за близкого расположения различных ферромагнитных масс и электромагнитных элементов в результате установки зондов на малогабаритной гировертикали, необходимо и компенсацию проводить раздельно.

В курсовой системе это делается с помощью первого 16, второго 17 и третьего 18 регулируемых источников постоянного сигнала для ввода напряжений, пропорциональных коэффициентам, которые входят в формулу, являющуюся математическим выражением кривой девиации для каждого зонда Δ_к А + Вsin ϑ_мк + C cos ϑ_мк, где А коэффициент, характеризующий постоянную девиацию; В и С коэффициенты, характеризующие полукруговую девиацию.

Коэффициенты подсчитываются, если предварительно определить девиацию для сигналов с каждого из магнитных зондов 1 и 2 при установке ЛА на четыре основных курса 0 и 180^о, 90 и 270^о, по формулам B C Устранение постоянной девиации в сигналах, пропорциональных sin ϑ_ти cos ϑ_т, производится с помощью первого 16 и второго 17 регулируемых источников постоянного сигнала, соединенных соответственно с вторыми входами первого 14 и второго 15 сумматоров. Сигналы с выходов первого 14 и второго 15 сумматоров поступают соответственно на входы четвертого 13 и второго 11 блоков масштабирования.

Сигналы с регулируемых источников 16 и 17, пропорциональные коэффициентам А, изменяют величину сигнала на выходах блоков 13 и 11 масштабирования.

Для устранения полукруговой девиации в сигналах, пропорциональных sin ϑ_т и cosϑ_т, выходы синхронных детекторов 5, 6 соответственно соединены с входами четвертого 13, второго 11 масштабирующих блоков через соответственно первый 14 и второй 15 сумматоры.

Третий вход первого сумматора 14 соединен с выходом первого блока 10 масштабирования, а третий вход второго сумматора 15 соединен с выходом третьего блока 12 масштабирования, при этом блоки 10 и 12 масштабирования задают коэффициенты В и С.

Устранение постоянной девиации в сигнале, пропорциональном sin Δϑ, если она остается, производится по результатам замеров на восьми основных курсах 0^о, 45^о, 90^о, 135^о, 180^о, 225^о, 270^о, 315^о с помощью третьего регулируемого источника 18 постоянного сигнала, выход которого соединен с третьим входом блока 9 вычитания, на два другие входа которого подаются сигналы с соответствующих блоков 7, 8 умножения.

Таким образом, предлагаемая курсовая система имеет меньшие габариты, вес и более высокую надежность из-за отсутствия сложного механического корректора с лекальным устройством, при этом она выполнена на современной микроэлектронной базе с высокой степенью интеграции, проста в исполнении, обеспечивает необходимую точность, позволяет просто устранять девиацию в условиях неоднородного магнитного поля, что очень важно для МДПЛА.

Формула изобретения

КУРСОВАЯ СИСТЕМА, содержащая два магнитных зонда, установленных на гировертикали с маятниковой коррекцией, генератор, выход которого соединен с обмотками возбуждения магнитных зондов и с входом блока возведения в квадрат, а также устройство устранения девиации, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и надежности в работе в условиях неоднородного магнитного поля, устройство устранения девиации выполнено в виде двух синхронных детекторов, двух сумматоров, четырех блоков масштабирования сигналов, источника заданного курса, трех регулируемых источников постоянного сигнала, блока вычитания и двух блоков умножения, причем выход блока возведения в квадрат подключен к первым входам синхронных детекторов, вторые входы которых подключены к сигнальным обмоткам соответствующих магнитных зондов, а выходы детекторов к первым входам первого и второго сумматоров соответственно, при этом второй и третий входы первого сумматора подключены соответственно к выходу первого регулируемого источника постоянного сигнала и выходу первого блока масштабирования, вход которого подключен к выходу второго блока масштабирования, а второй и третий входы второго сумматора подключены соответственно к выходу второго регулируемого источника постоянного сигнала и выходу третьего блока масштабирования, вход которого подключен к выходу четвертого блока масштабирования, выходы первого и второго сумматоров подключены соответственно к входам четвертого и второго блоков масштабирования, выходы которых соответственно через первый и второй блоки умножения подключены к первому и второму входам блока вычитания, при этом выход третьего регулируемого источника постоянного сигнала подключен к третьему входу блока вычитания, а вторые входы блоков умножения подключены к соответствующим выходам источника заданного курса.

РИСУНКИ

Рисунок 1