Управление движением ЛА. Использование автоматических средств управления

В любом процессе управления участвует объект управления и управляющая система. Для нашего случая объектом является ЛА. В режиме автоматического управления управляющей системой является автопилот; а в режиме ручного (штурвального) управления – летчик с необходимым комплексом пилотажно-навигационных приборов.

Процесс управления осуществляется по замкнутому контуру, в котором ЛА можно рассматривать как звено системы управления.

Если управляющей системой является автопилот, то в совокупности с ЛА они образуют систему автоматического управления – САУ. Упрощенно структуру САУ можно представить в виде схемы (см. рис.55), на которой y_зад=(J_зад, H_зад, n_yaзад,…)

В соответствии с y ^ф – y ^зад = ε – рассогласованием вырабатывается закон управления “ u ”, который в виде сигнала поступает на рулевой привод и отклоняет орган управления d_{о.у .} для устранения рассогласования.

Замкнутая система «ЛА – автопилот» должна быть устойчивой и обеспечивать высокое качество процесса управления, т.е. обладать достаточной точностью и быстродействием при выполнении требований безопасности полета. При этом должны максимально использоваться маневренные свойства ЛА, упрощаться пилотирование на всех режимах полета.

Разновидностей САУ множество. Например, АПУ – автомат продольного управления, АУП – автомат устойчивости пути, СВ и П – система взлета и посадки, АПХ – автомат улучшения пилотажных характеристик, СТУ – система траекторного управления, АТ – автомат тяги, АБ – автомат балансировки и другие.

При ручном управлении летчик сравнивает фактические значения y^ф параметров (n_x, n_y, n_z, α, J, V, H…) и др. с желаемыми для выполнения того или иного маневра y^жел. При рассогласовании он отклоняет соответствующие органы управления d_о.у непосред-

ственно через тяги от рычага управления для обратимой системы или через силовой привод – бустер для необратимой системы управления_. Схема управления следующая (см. рис.56)

Рис. 56

Так как возможности конструктивной компоновки ЛА и летчика ограничены, то обычно применяют автоматические системы управления для помощи летчику. Для этой цели в систему ручного управления вводят автомат регулировки управления (АРУ), меняющий передаточный коэффициент рулевого тракта и градиент загрузки рычагов управления (АРЗ – автомат регулировки загрузки) по режимам и условиям полета, МТЭ – механизм траекторного эффекта и др.

Эти автоматы не формируют сами отклонение органов управления d_о.у., но меняют соотношение между отклонением органа управления и соответствующего рычага управления летчиком в зависимости от измеренных значений высоты, скорости полета. Например, одно из соотношений – передаточный коэффициент рулевого тракта определяется как:

где X_л – перемещение рычага (ручки, педали) летчиком. Меняя автоматически величину К_ш по режимам полета, АРУ –изменяет характеристику управляемости- расход рычага управления на выполнение того или иного маневра. АРУ, АРЗ– облегчают пилотирование на различных режимах полета (уменьшают усилия и улучшают различные характеристики управляемости).

Для улучшения устойчивости и управляемости АРУ, АРЗ недостаточно и необходима быстродействующая автоматическая система, работающая параллельно с летчиком, обеспечивая приемлемые характеристики устойчивости и управляемости. Такая система улучшения устойчивости и управляемости (СУУ) формирует дополнительные управляющие сигналы и в итоге – управление в соответствии с измеренными параметрами движения ЛА.

В зависимости от решаемых задач СУУ, в них применяются автоматы различных типов. Простейшими из автоматов являются автоматы демпфирования или демпферы. Они состоят из датчиков ω_x ω_y ω_z угловых скоростей крена, рыскания и тангажа (ДУС), исполнительных механизмов, позволяющих параллельно летчику и независимо от него формировать сигнал на отклонение органа управления. Суммарное отклонение органа управления складывается из отклонения летчиком d_{о.у.л .}. и демпфером (автоматом) d_о.у.а.:

d_о.у.= d_о.у.л.+ d_о.у.а., (10.2)

где d_о.у.а.=К_ω ω.

Для канала тангажа это ω_z, для крена - ω_x, для рыскания - ω_y. К_ω – коэффициент усиления. Знак d_о.у.а. выбирается так, чтобы гасить, демпфировать возникшее вращение.

Возвращение на исходный режим полета обеспечивает более сложный автомат – автомат устойчивости, в котором сигнал d_{о.у.а .} формируется по изменению не только угловой скорости, но и углового отклонения - ∆α,∆β или отклонения перегрузок ∆n_y, ∆n_z. Например, для автомата продольной устойчивости (канал тангажа) руль высоты отклоняется по закону:

d_в.a. = К_ω ω_z + К_α ∆α (10.3)

при измерении датчиком отклонения угла a или

d_в.a. = К_ω ω_z + К_n ∆n_y (10.4)

при измерении акселерометром отклонения перегрузки от расчетного значения в опорном движении. Подбором ___n) -добиваются улучшения динамических характеристик ЛА как объекта управления.

Лекция 14.

Дата добавления: 2014-01-15