Лекция №37.1. Статический закон управления (Лекции по дисциплине "Динамическое проектирование систем стабилизации летательных аппаратов")

СТАТИЧЕСКИЙ ЗАКОН УПРАВЛЕНИЯX p ( p) K X ( PСТ , Р ДИН )ст ( р ) Т1 р  1 ( p) K ( PСТ , Р ДИН , )Т4 р 1Z ( p )  Z ( PСТ , Р ДИН ) рТ2 р 1nY ( p) K n ( PСТ , Р ДИН )Т3 р  1  БАЛ ( РСТ , Р ДИН , М )Структурная схема контура управленияТКСзадГPвхWл(р)XрWцу(A,)Wy(р)КУзадФрп(A,)сткпдWс-та(р)КУтекUдБnyWоc(p)nxФку(А,)КСтекдпдКУтек(, Vy, H)Wс-та(р)(z, , ny)Структурная схема закона управленияXp стКх---ФпрК z(Т zр+1)zТ02р2+2 0Т0р+1Т1р+1V ny57,3g(Т zр+1)рzТ2р+11KnТ3р+11KТ4р+1Статические характеристики управляемости:1  mz0 mzCy G / SG / S K балКх  mzmzqC y q 1  mzCy  mz z /  G / SG / S nХ KKnKx mzqC y q 1  mzCy  mz z /  qX бал  X X z  Kx mz C y  K nC yG/S K 1  mzCy  mz z /  G / SG/S  V K n  K  Kx mzqC y q  57,3 gG/SC y qСтруктурная схема с учетом «идеальной модели»КхXp-Фпр nyтекКny ст(Т02р2+2 0Т0р+1)Т1р+1К (Тм2р2+2 мТмр+1)Тр+1Параметры «идеальной модели»: zTz g / Vp 2   z g / Vp  Kр57,3g z (Tz p  1)KWос Tp  1V (Тр  1)Tp  1где:K  K n  K z 57,3 gTz(G / S ), TM C y qKV, M 1  z 57,3g2 KVTzСтруктурная схема, приведенная к единичнойобратной связиXpКх nyзад1-2 2КФпрТм р +2 мТмр+1 стК Кny(Тм2р2+2 мТмр+1)(Тр+1)(Т02р2+2 0Т0р+1) nyтекВыбор параметров закона управления:M 2V  0,2n y  0,2 Y и  М =0,50,7g mzCy  mz z /  G / SК   mqz n G / S2 М КVК  z mzqg 57,3Мnnс таnK X MAX(m zCy  mz z /  ) G / SG/S 1[KK]nqmzC y q 12K X MIN(mzCy  mz z /  ) G / SG / S n у ДОП[KK]nqmzC y q X PMAX nyтекЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИЛогарифмические амплитуднофазочастотные характеристикиразомкнутого статического контура управления при вариациизапаса устойчивости ( M z ).Логарифмические амплитуднофазочастотные характеристикизамкнутого статического контура управления при вариации запасаустойчивости ( M z ).Переходные процессы по перегрузкепри изменении запаса устойчивостиНедостатками статических законов управления являются:- наличиестатическойошибкипривоздействиивозмущающих моментов;- зависимость статических характеристик управляемости отаэродинамических параметров и, как следствие, изменениеих при изменении запаса устойчивости;- принципиальнаяневозможностьустранениянеустойчивости по скорости без применения специальныхмер, т.к.фугоидные неустойчивые корни могут бытьсделаны малыми по модулю, чтобы полет в трансзвукойобласти режимов не вызывал замечаний летчика, однако врамках статической системы они остаются неустойчивыми;- необходимость организации специальныхконтуровуправленияилидополнительныхустройствдляограничения предельных режимов.АСТАТИЧЕСКИЙ ЗАКОН УПРАВЛЕНИЯСТ1 р [ K X X P ( p )  K n n y ( p )]   z zФ ( p )  K1n yФ ( p ) при K n n y  K  и K1n yф  K 2 ф 1 [ K X ( p )  K  ( p)]    ( p)  K  ( p )при K n n y  K  и K1n yф  K 2 фz zФ2 Ф p X PСтруктурная схема закона управленияXTpKИpФРП ( A,  ) СТWсI та ( p)KWФУК ( p )K1W1( p)K2W 2 ( p)ZWсIIта ( p)WсIIIта ( p)n yKKnСтатические характеристики управляемости:Х БАЛ  Хn KnKXилиKn Cy qX KX G / SХz К ГПКХХn илиK G / SK X C y qХ  ККХKn VK G/ S Vили Xz     KX g57,3KX Cy q g57,3Структурная схема с учетом «идеальной модели»XpКх-ФпрКny ст(Т02р2+2 0Т0р+1)Кn(К ) (Тм2р2+2 мТмр+1)р nyтекПараметры «идеальной модели»:Wос TM  zTz g / Vp 2   z g / Vp  K1 ( К 2 ) р  К n ( К )p яTz 57,3gVK n ( K ); M K1 ( K 2 )   z 57,3g / V2TM K n ( K )Структурная схема, приведенная к единичнойобратной связиXp1 nyзадТм р +2 мТмр+1  зад)КхКn2 2-Фпр стКn Кny(К К )(Тм2р2+2 мТмр+1)  nyтекр(Т02р2+2 0Т0р+1) nyтек   тек)(К Выбор параметров закона управления:V  M  0,2n y  0,2 Y и  М =0,50,7g2 K n Mg 57,3K nV zK1 z 2 ;VM57,3 gTz M2K2 Kn K G / S 2 K  Mg 57,3 zCy qVMK X X P max  СТ max;n удопn удопK X X P max ДОП СТ max ДОПK X X P   K n n y;K X X P   K   тек)Разомкнутые частотные характеристики и переходныепроцессы астатического закона управления при запасеустойчивости m =+0,05CyzПереходные процессы по перегрузкепри изменении запаса устойчивостиВариации разомкнутых и замкнутых частотныххарактеристик астатического закона управления приуменьшении коэффициента усиленияПотеря устойчивости контуром управления при LR =6дБЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИЛогарифмические амплитуднофазочастотные характеристикиразомкнутого статического контура управления при вариациизапаса устойчивости ( M z ).Логарифмические амплитуднофазочастотные характеристикизамкнутого статического контура управления при вариации запасаустойчивости ( M z ).Переходные процессы по перегрузкепри вариации запаса устойчивостипри изменении уровня ограничения нормальнойперегрузкиОграничители предельных режимовОграничитель углов атаки в механической проводкеуправленияКТРУАРУКАУГЭКМПЧСОСОУОПЦТНМРПАРМЗМВМТЭБУМУсловие срабатывания гидроэлектрокрана записывается вследующем виде: СРАБ   ДОП  Wф ( ТЕК  К d ТЕК)dtгде:  СРАБ – угол атаки срабатывания гидроэлектрокрана, ДОП – допустимый угол атаки, ТЕК – текущий угол атаки,Wф 1–Tф p 2  2 фTф p  12передаточная функция фильтра по углуатаки,К  – коэффициент упреждения по производной угла атаки.Ошибка системы по скорости: ( p )  E ( p )  S ( p )  E ( p )[1  W ( p)] A[1  W ( p )] .p2При переходе к временной области: (t )  lim p [P 0Если W ( p) 1 (t )  A lim [p 0AA1  W ( p)()]lim[].WpAp 0pp2p2Kp  1,T p  2Tp  122то ошибка по скорости равна:Kp  1T 2 p  2T  KT p  2Tp  1]  A lim [ 2 2]  A(2T  K )p 0 T p  2Tp  1p22(t) = A (2T – K).Отсюда коэффициент упреждения выбирается исходя изкомпенсации запаздывания фильтра по углу атаки, заданнойскорости изменения угла атаки и заданной величины ошибки:K  2T  (t )AАстатический контур ограничения углов атаки СДУz*и1.30.5p0.5p  10.5p0.5p  11.5Хmaxp 140мм 35o5Откл.

ОПР5o15U ЭРПДвх0.15хр1. 6KОПРo7qд0.25MAX7o4p2000 3500301280 доп1150 . 75 0. 9 МU пф0.61. 01.30.1p0.1p 1U ОПРСтатическая зависимость допустимого угла атаки отхода ручки управления  ДОП  f ( X p )1 – зависимость  f (X p ),требующая ограничения.X ,p- точканачала срабатывания астатического ограничителя,2 - зависимость  f (X p ),когдасамолет не выходит на ограничение по углу атакиДля повышения устойчивости контура управления послевведения астатизма интегрирующее звено охвачено прямойпараллельной жесткой связью, понижающей фазовое запаздывание:Wи 40,15 p  1 0,6  4pp.