Автопилот летательного аппарата

Авторы патента:

G05D1/00 - Системы управления или регулирования неэлектрических величин (для непрерывного литья металлов B22D 11/16; клапаны как таковые F16K; индикация неэлектрических переменных величин см. в соответствующих подклассах класса G01; регулирование электрических и магнитных переменных величин G05F)

B64C13/18 - с автопилотом (автопилоты как таковые G05D 1/00)

Владельцы патента RU 2791760:

Акционерное общество "Машиностроительное конструкторское бюро "Факел" имени академика П.Д. Грушина" (RU)

Автопилот высокоманевренного летального аппарата, содержащий блок выработки команд управления и блок отработки команд управления и стабилизации ракеты относительно трех осей связанной системы координат. Блок отработки команд управления и стабилизации выполнен с возможностью формирования команд управления на рулевые приводы летательного аппарата для отработки траектории полета на основании сформированной в бортовой БЦВМ одной из опорных траекторий. Достигается возможность перевода всей системы управления движением летательных аппаратов на цифровую основу. 4 ил., 1 табл.

Область техники, к которой относиться изобретение

Изобретение относится к области военной техники, а именно, - к ракетам-мишеням с аэродинамическим управлением в широком диапазоне высот применения и может быть использовано при разработке летательных аппаратов различного назначения.

Уровень техники

В связи с развитием высокоскоростных и высокоманевренных перехватчиков летательных аппаратов актуальной становиться задача создания соответствующего мишенного парка летательных аппаратов. В качестве перспективного направления развития ракет-мишеней рассматривается дальнейшее повышение высот и маневренности их применения. Одним из современных разработанных ракетных мишенных комплексов является АРМК «Фаворит-РМ» с использованием ракеты 5В55.

Раскрытие сущности изобретения

Прототипом рассматриваемого изобретения является система управления и стабилизации ракетой-мишенью РМ 5В55 (далее - СУ). Центральным элементом СУ является штатный автопилот 5А25Б, реализованный на аналоговой основе (Фиг. 1), где:

поз. 1 фиг. 1 - блок выработки команд управления реализован на вновь разработанной цифровой инерциальной системе управления (ИСУ-210), представляющий собой устройство, формирующее команды управления и состоящее из сравнивающего и корректирующего устройств.

Сравнивающее устройство предназначено для обработки полученной координатно-временной информации и сравнения ее с требуемыми координатами в трехмерном пространстве в соответствующие моменты времени.

Корректирующее устройство, с учетом информации на выходе сравнивающего устройства, формирует команду управления на исключение рассогласования между желаемым и фактическим положением ракеты в принятой системе координат;

поз. 2 фиг. 1- блок отработки команд управления и стабилизации ракеты относительно трех осей связанной системы координат (аналоговый штатный автопилот 5А25Б);

поз. 3 фиг. 1- согласующее устройство между блоками 1 и 2, преобразующее цифровой код в аналоговый сигнал;

поз. 4 фиг. 1 - блок управления рулевыми приводами (аналоговый, функционально связанный с блоком поз. 2 фиг. 1), представляющий собой математическую модель функционирования рулевой следящей системы, на вход которой подаются управляющие сигналы из блока поз. 3 фиг. 1, в результате чего на выходе блока формируются команды управления рулями, осуществляющими требуемое движение ракеты-мишени в пространстве;

поз. 5 фиг. 1 - ракета-мишень;

δ - углы отклонения рулей (необходимые для управления РМ);

W - вектор ускорения (необходимый для расчета СУ);

ω - вектор угловой скорости (необходимый для расчета СУ).

Целью создания полностью цифровой системы управления РМ 5В55 является существенное повышение надежности ракеты-мишени (поз. 5 фиг. 1), расширение её функциональных возможностей, снижение стоимости СУ.

Эта цель достигается путем исключения аналоговых блоков (поз. 2 фиг. 1 и поз. 3 фиг.1) из состава СУ и передачей их функций блоку поз. 1 фиг. 2, где:

поз. 1 фиг. 2 - блок выработки команд управления;

поз. 4 фиг. 2 - блок управления рулевыми приводами;

поз. 5 фиг. 2 - ракета-мишень;

δ - углы отклонения рулей (необходимые для управления РМ);

W - вектор ускорения (необходимый для расчета СУ);

ω - вектор угловой скорости (необходимый для расчета СУ).

Это решение потребовало переработки алгоритмов управления ракеты-мишени (поз. 5 фиг. 2) в целом.

В такой комплектации ИСУ-210 присвоен индекс ИСУ-210-01, а ракете-мишени - индекс РМ 5В55-04.

Для отработки алгоритмов управления и стабилизации ракеты-мишени разработана математическая модель управления (ММУ РМ 5В55-04), которая описывает пространственное движение ракеты-мишени с крестообразным расположением оперения (в частности РМ 5В55-04).

В состав ММУ РМ 5В55-04 входят алгоритмы управления блока и блока поз. 2 фиг. 1. Разработанные алгоритмы управления могут использоваться при разработке различных типов изделий данного назначения.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в отказе от аналоговых элементов системы управления и реализации алгоритмического обеспечения на едином контроллере бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ) ИСУ-210, что позволяет перевести всю систему управления движением летательных аппаратов на цифровую основу.

Положительный эффект предлагаемого технического решения заключается в повышении надежности и расширении функциональных возможностей ракеты-мишени, улучшении динамики её полета, снижении стоимости за счет исключения из состава СУ сложных гироскопических устройств.

Осуществление изобретения

Изобретение осуществляется при разработке и выборе параметров ракеты-мишени, её системы управления, а также программного обеспечения (ПО), реализуемого в БЦВМ ИСУ-210 на всех этапах разработки ракеты-мишени. Примером осуществления изобретения является разработка ракеты-мишени РМ-5В55-04 на основе серийной аналоговой ракеты 5В55.

Использование специального ПО позволило разработать полностью цифровую современную систему управления, обеспечивающую движение ракет-мишеней по широкому спектру типовых траекторий, при этом на основе 19 опорных траекторий, позволяющих имитировать движение целей на конечном участке траектории, сформировано пять классов траекторий:

- параболические траектории (класс I);

- траектории с горизонтальным участком (класс II);

- баллистические траектории (класс III);

- кабрирование-пикирование, то есть, траектории, имитирующие маневренные характеристики целей (класс IV);

- аэробаллистические траектории (класс V).

Классификация траекторий приведена в таблице 1.

Таблица 1.
Номер траектории	Класс траектории	Максимальная высота, км	Максимальная дальность, км
1	I	С1	D1
2		С2	D2
3		С3	D3
4		С4	D4
5	С5	D5
6	II	С6	D6
7		С7	D7
8		С8	D8
9		С9	D9
10		С10	D10
11	С11	D11
12	III	С12	D12
13	III	С13	D13
14	С14	D14
15	IV	С15	D15
16	С16	D16
17	V	С17	D17
18	V	С18	D18
19	С19	D19

Выбором параметров С_i, D_i определяется форма желаемой опорной траектории.

Для каждой опорной траектории дано представление в аналитическом виде (в виде полинома):

при X_k < x ≤ X_k₊₁ k = 1,j

где: к - количество участков, на которые разбивается траектория;

j - индекс суммирования участков траектории;

n_k - максимальная степень полинома на k-том участке;

i - индекс суммирования;

A _{i k} - коэффициенты полинома на k-том участке;

х - аргумент полинома;

Y - значение функции полинома.

В качестве примера на Фиг. 3 и 4 показаны 5 траекторий классов I и II, приведённых в таблице 1.

Система управления полетом РМ-5В55-04 построена таким образом, чтобы с допустимой точностью реализовать приведённые опорные траектории.

Выполненное по результатам испытаний уточненное математическое обеспечение показало приемлемое совпадение реализованных типовых траекторий с опорными.

Автопилот высокоманевренного летального аппарата, содержащий блок выработки команд управления и блок отработки команд управления и стабилизации ракеты относительно трех осей связанной системы координат, выполненный с возможностью формирования команд управления на рулевые приводы летательного аппарата для отработки траектории полета на основании сформированной в бортовой БЦВМ одной из опорных траекторий, для каждой из которых дано представление в виде полинома

при X_k < x ≤ X_k₊₁k = 1,j,

где k – количество участков, на которые разбивается траектория;

j – индекс суммирования участков траектории;

n_k – максимальная степень полинома на k-м участке;

i – индекс суммирования;

A _ik – коэффициенты полинома на k-м участке;

х – аргумент полинома;

Y – значение функции полинома.

Изобретение относится к обмену данными, связанными с работой дронов, оценке этих данных третьей стороной и предоставлению доступа к дрону третьей стороне через систему сотовой связи. Изобретение реализует способ, позволяющий мобильному механизму предоставлять информацию устройству получателя, включающий в себя передачу информации мобильным механизмом через второй радиоинтерфейс для обеспечения доступа устройства получателя через интерфейс мобильной сотовой связи к управлению этим мобильным механизмом.

Способ определения направления на объект и предполагаемого промаха на борту беспилотного летательного аппарата // 2791283

Изобретение относится к области вторичной цифровой обработки сигналов и может быть использовано в бортовой цифровой вычислительной машине (БЦВМ) беспилотного летательного аппарата (БПЛА) при его самонаведении на объект. Техническим результатом является повышение достоверности распознавания варианта тактической ситуации и оценки фазовых координат взаимного перемещения объекта и БПЛА.

Способ и электронное устройство для управления беспилотным автомобилем // 2790105

Изобретение относится к беспилотным автомобилям (SDC), в частности к электронному устройству и способу управления SDC. Способ управления SDC включает в себя генерирование пути, включающего в себя последовательность потенциальных положений, генерирование указаний запланированных скоростей для SDC при следовании по последовательности потенциальных положений и побуждение управления SDC вдоль пути в соответствии с запланированными скоростями.

Способ и устройство для управления беспилотным автомобилем // 2789921

Изобретение относится к беспилотным автомобилям (SDC), в частности к электронному устройству и способу управления SDC. Устройство для управления беспилотным автомобилем исполняет в реальном времени первый пайплайн обработки, включая генерирование статических параметров для множества потенциальных положений SDC на участке дороги и кэширование статических параметров в ассоциации с соответствующими одними из множества потенциальных положений.

Способ совместного функционирования бортовых радиолокационных станций и станций активных помех при распределении задач поражения и прикрытия между истребителями пары // 2789849

Изобретение относится к области радиоэлектронной борьбы и может быть использовано для постановки помех при групповых действиях истребителей. Технический результат – обеспечение эффективности постановки помех при действиях пары истребителей.

Способ формирования траектории и устройство для его осуществления // 2789560

Группа изобретений относится к способу и устройству формирования траектории. Для формирования траектории задают целевую координату траектории, производят вычисления определенным образом над параметрами траектории, формируют задание тормозного пути, суммируют текущую координату траектории с заданием тормозного пути и вычисляют координату обратной связи, детектируют участок торможения траектории в зависимости от целевой координаты траектории, начальной координаты траектории и координаты обратной связи, детектируют завершение формирования траектории.

Способ управления воздушным динамическим объектом модулируемым лазерным лучом, перемещаемым по требуемой траектории // 2788995

Изобретение относится к способу управления воздушным динамическим объектом (ВДО), модулируемым лазерным лучом, перемещаемым по требуемой траектории. Для управления ВДО формируют импульсное модулированное вращающимся растром оптическое излучение с широкой диаграммой направленности, перемещающееся в пространстве, излучают его в направлении ВДО, регистрируют его матричным фотоприемником с изменяющейся диаграммой направленности, установленным на ВДО, вычисляют определенным образом координаты точки пересечения двух последовательно полученных на выходе матричного фотоприемника изображений тени от вращающегося модулирующего растра, являющейся центром управляющего источника модулированного оптического излучения в плоскости апертуры оптического приемного устройства воздушного динамического объекта, формируют на основе вычисленных координат сигналы управления на перемещение воздушного динамического объекта к центру управляющего источника модулированного оптического излучения.

Регулятор амплитуды колебаний в контуре управления направлением движения летательного аппарата // 2788621

Регулятор содержит привод аэродинамической поверхности, корректирующие звенья, гироскопические датчики, устройство сравнения, выпрямитель сигнала о задающем угле, выпрямитель сигнала об отработанном угле ЛА, компаратор, ключ, усилитель, суммирующее устройство, соединенные определенным образом. Обеспечивается повышение быстродействия регулятора.

Беспилотная система мониторинга поверхности земли // 2788553

Беспилотная система мониторинга поверхности земли содержит наземную станцию управления, беспилотные летательные аппараты, беспилотный воздушный пункт управления, содержащий выполненную определенным образом оболочку, заполненную газом легче воздуха, систему управления, систему спутниковой навигации ГЛОНАСС, систему связи, вычислительный комплекс, камеры наблюдения, солнечную батарею, аккумуляторную батарею, воздушно-винтовые электродвигатели, отсек для хранения в сложенном состоянии и запуска беспилотных летательных аппаратов, камеры оптического и инфракрасного диапазона, расположенное все определенным образом.

Способ мониторинга воздушного движения беспилотных летательных аппаратов на основе интеллектуальной mesh-сети // 2788046

Изобретение относится к способу мониторинга воздушного движения беспилотных летательных аппаратов на основе интеллектуальной mesh-сети. Для мониторинга воздушного движения производят обмен информацией на основе распределенной, одноранговой, самоорганизующейся сети с ячеистой топологией, где БЛА рассматриваются как узлы сети и могут выступать ретрансляторами, передавая информацию другим участникам движения или в наземный пункт управления и наблюдения.

Способ автоматического управления продольным движением беспилотного летательного аппарата при наличии ветрового возмущения // 2784884

Изобретение относится к способу автоматического управления продольным движением БЛА при наличии ветрового возмущения. Для этого формируют сигнал управления, при формировании которого применяют сигнал оценки приращения угла атаки, вызванного ветровым возмущением, пропущенный через изодромное звено и умноженный на передаточный коэффициент, а также формируют дискретный оптимальный фильтр Калмана.