Система автоматического управления полетом летательного аппарата

 

Изобретение относится к области авиационных систем, обеспечивающих управление и наведение летательных аппаратов. Технический результат заключается в повышении точности работы системы. Система содержит блок алгебраического суммирования, контур стабилизации, блок информационных датчиков, блок формирования заданных параметров движения, формирующий заданные траектории движения и их параметрические производные, и блок формирования заданных сигналов управления, обеспечивающие в замкнутом контуре управления точное движение по заданным пространственно-временным траекториям. 1 ил.

Изобретение относится к области авиастроения, в частности к замкнутым контурам управления движения летательных аппаратов.

Известны системы управления боковым и продольным движением летательных аппаратов, описание которых приведены в книге [1] В.А.Боднера "Теория автоматического управления полетом", М., 1964 г., стр. 178, 194, в книге [2] И. А.Михалева и др. "Системы автоматического управления самолетом". М.: Машиностроение, 1976 г. , стр. 259, 394, в книге [3] Г.И.Загайнова, Ю.П.Гуськов "Управление полетом самолетом". М.: Машиностроение, 1980 г., стр. 161 - 172.

Наиболее близким аналогом принимается система, описанная в книге [3] на стр. 161 - 163, структурная схема которой приведена на стр. 161 (рис. 6.2.1. б). Эта система содержит блок алгебраического суммирования БАС, контур стабилизации КС, блок информационных датчиков БИД. При заданном сигнале отклонения x₃, в БАС на вход которого поступает сигнал текущей координаты x=x(t) с первого выхода БИД, формируется сигнал (x₃-x), который с выхода БАС поступает на вход КС, имеющего передаточную функцию ([3], стр. 162, зависимость (6.2.2) при постоянных времени T₁, T₂, T₃, T₄: (x₃-x)(T₄⁴p⁴+T₃³ p³+T₂²p²+T₁p)^-1=x, здесь p-оператор дифференцирования, координата x=x(t) измеряется БИД.

В замкнутом контуре или тогда при x₃=const и параметрах T_iⁱ, обеспечивающих устойчивость и качество управления, x--->x₃, однако, при изменяющемся во времени x₃(t), например x₃= A₀+A₁·t, имеет место погрешность управления δx _→ A₁·T₁, что при A₁=50 м/с, T₁= с составляет δx = 25 м. Техническим результатом, достигаемым при использовании предлагаемого технического решения, является повышение точности работы системы.

Обеспечивается технический результат тем, что в систему автоматического управления полетом летательного аппарата, содержащую последовательно соединенные блок алгебраического суммирования и контур стабилизации, а также блок информационных датчиков, первый выход которого подключен к первому входу блока алгебраического суммирования, причем на третий вход контура стабилизации подключен пятый выход блока информационных датчиков, дополнительно введены последовательно соединенные по первому,...,n-ому входам-выходам, блок формирования заданного сигнала управления и блок формирования заданных параметров движения, на третий вход которого подключен шестой выход блока информационных датчиков, седьмой выход которого подключен к (n+1)-ному входу блока формирования заданного сигнала управления, выход которого подключен к пятому входу блока алгебраического суммирования.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемой системы, где: 1 - блок алгебраического суммирования БАС, 2 - контур стабилизации КС,
3 - блок информационных датчиков БИД,
4 - блок формирования заданного сигнала управления БФЗСУ,
5 - блок формирования заданных параметров движения БФЗПД.

Пунктирной линией обозначена естественная связь КС 2 с БИД 3.

Система работает следующим образом.

БИД 3 (см. , например, [4] И.И.Помыкаев и др. "Навигационные приборы и устройства", М. : Машиностроение, 1983 г. , стр. 403) измеряет параметры движения летательного аппарата:
- сигнал текущей координаты во времени t x=x(t), который с первого выхода БИД 3 поступает на первый вход БАС 1;
- параметры стабилизации (углы и угловые скорости), которые с пятого выхода (например, в последовательном коде) БИД 3 поступают на третий вход КС 2;
- сигнал продольной координаты y=y(t), который с шестого выхода БИД 3 поступает на третий вход БФЗПД 5,
- сигнал продольной скорости движения который с седьмого выхода БИД 3 поступает на (n+1)-ный вход БФЗСУ 4.

БФЗПД 5 по техническому исполнению является арифметическим устройством ([5] , Л.Н.Преснухин, П.В.Нестеров "Цифровые вычислительные машины", М.: Высшая школа, 1981 г., стр. 16, 17), выполняющим операции запоминания, суммирования, вычитания, умножения, деления.

В оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) БФЗПД 5 заполнены координаты опорных точек заданной траектории x₁, y₁, x₂, y₂,...,x_к, y_к.

Затем в БФЗПД 5 при представлении заданной траектории в виде степенного ряда x₃(y)=a₀+a₁y+...+a_my^m=f₁
- посредством вычислительной процедуры интерполяции (см., например, [6] И. Н. Бронштейн, К.А. Семендяев "Справочник по математике", М.: Наука, 1986 г. , стр. 502 - 504) на операциях разности, умножения, деления, суммирования формируются коэффициенты интерполяционного многочлена степени m≅(K+I):
a₀(x₁,y₁,...,x_к,y_к), a₁(x₁,y₁,...,x_к,y_к),...,
a_m=(x₁,y₁,...,x_к,y_к)
- посредством операций умножения (возведения в степень) и сложения формируется степенной интерполяционный многочлен f₁ координат заданной траектории и ее параметрические производные f₂,...,f(m+1):
f₁=a₀+a₁y+a₂y²+...+ a_my^m,


Параметры f₁, ...,f_n)n≅m+1) с первого,..., n-20 выходов БФЗПД 5, например, в последовательном коде выдаются потребителям (например, в систему индикации) и поступают на первый, ..., n-ый входы БФЗСУ 4, на (n+1)-ный вход которого поступает сигнал продольной скорости движения с седьмого выхода БИД 3.

Производные интерполяционного многочлена "f₁" по времени имеют вид:


так как вторая и высшие производные f₁ по времени рассчитываются на каждом расчетном шаге с то тогда

В БФЗСУ 4 по техническому исполнению, являющемуся арифметическим устройством (см. [5] , стр. 16, стр. 315 - 320), на операциях умножения (возведение в степень) и сложения при (n-1)=i и постоянных известных коэффициентах C₁,...,C_i формируется сигнал заданного управления

который с выхода БФЗСУ 4 поступает на пятый вход БАС 1, в котором формируется сигнал (x_3y-x), поступающий на первый вход КС 2, являющегося контуром стабилизации летательного аппарата, застабилизированного по углам и угловым скоростям, поступающим на третий вход КС 2 с пятого выхода БИД 3. КС 2 имеет передаточную функцию ([3], стр. 162, зависимость (6.2.2))
(x_3y-x)=x(T₁p+T₂²p²+ T₃³p³+T₄⁴p⁴),
соответственно в замкнутом контуре при i=4


т. е. текущие координаты отслеживают заданные без погрешностей, присущих наиболее близкому аналогу, что свидетельствует о достижении технического результата.

Формула изобретения

Система автоматического управления полетом летательного аппарата, содержащая последовательно соединенные блок алгебраического суммирования и контур стабилизации, а также блок информационных датчиков, первый выход которого подключен соответственно к первому входу блока алгебраического суммирования, причем на третий вход контура стабилизации подключен пятый выход блока информационных датчиков, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены последовательно соединенные по первому, ..., n-му входам - выходам блок формирования заданного сигнала управления и блок формирования заданных параметров движения, на третий вход которого подключен шестой выход блока информационных датчиков, седьмой выход которого подключен к (n+1)-му входу блока формирования заданного сигнала управления, выход которого подключен к пятому входу блока алгебраического суммирования.

РИСУНКИ

Рисунок 1