Меркулов В.И., Дрогалин В.В. Авиационные системы радиоуправления. Том 2 (2003) (1151998), страница 62
Текст из файла (страница 62)
Для осесимметричных ЛА, к которым относятся прежде всего ракеты «в-в» (см. рис. 7.9), законы управления в различных плоскостях одинаковы. Следует отметить, что в таких ЛА вращение ОУ вокруг продольной оси не изменяет вектор полной аэродинамической силы при фиксации рулей в нейтральном положении. Эволюции осесимметричных ОУ в плоскостях управления 1 — 1 и 2 — 2 (см. рис. 7.9) так же описываются уравнения вида (15.2) — (15.5). В ракетах «в-в», как правило, используется стартовый двигатель, работающий непродолжительное время, после чего ракета летит с постоянно убывающей скоростью. В первом приближении скорость полета ракеты можно считать постоянной.
Для исследования контуров самонаведения с помощью уравнений (15.1) — (15.9) необходимо иметь в виду следующие факторы. Все они не учитывают упругих свойств ЛА и полагается, что самолеты и ракеты — абсолютно жесткие тела. Для большинства ССН такое допущение правомочно. Если же в качестве датчика информации используется БРЛС (РГС) с синтезированной апертурой антенны [64], то упругие свойства ЛА необходимо принимать во внимание. 334 Большинство коэффициентов в (15.2)-(!5.9) являются переменными, поскольку сложным образом зависят от высоты и скорости полета, конфигурации ЛА и ряда других причин. Однако скорость их изменения существенно меньше скорости изменения входных и выходных фазовых координат.
Поэтому правомерно использовать принцип замороженных коэффициентов (8 4.1). Поскольку уравнения (15.1)-(15.9) получены путем упрошения и линеаризации более сложных исходных уравнений, то они обеспечивают приемлемую точность лишь в достаточно ограниченном диапазоне отклонения рулевых органов. В зависимости от цели анализа и вида исследуемой ССН в качестве уравнений ОУ могут употребляться лишь отдельные соотношения из их состава. 15.2. УРАВНЕНИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ Уравнения управляющих систел~ (УС), к которым относятся САУ и СУР (ель рис.
1 1, 12), устанавливают связь л~елсду парал~етрами рассогласования, формируемыми в ИВС, и отклонениями рулей. Функции, выполняемые САУ и СУР, существенно зависят от типа ЛА и режимов его полета. Однако в последнее время наметились тенденции к унификации их алгоритмов, которые позволят получить уравнения УС в достаточно общем виде. Современные САУ не только обеспечивают различные режимы управления ЛА (81.3), но и улучшают устойчивость и управляемость ОУ, а также повышают безопасность его полета. В составе таких САУ можно выделить: системы сигналов ручного, директорного н автоматического управления самолетом; систему улучшения управляемости и устойчивости; систему стабилизации угла тангажа; систему ограничения перегрузок и силовой контур (рис.
15.3). На силовой контур, который является общим для всех режимов управления и обеспечивает отклонения руля высоты (управляемого стабилизатора), поступают сигналы от всех систем. В режиме ручного управления, когда переключатели П1 и П2 находятся в положении Р, летчик ручкой управления воздействует на рулевой агрегат (РА) и датчик положения ручки управления (ДПРУ) (на схеме не показан).
На РА можно воздействовать либо механической тягой, либо электродистанционным способом 138). Перемещение ручки управления летчиком в соответствии с визуально снимаемым им параметром рассогласования приводит к перемещению штока РА. В свою очередь, РА воздействует на бустер, отклоняющий руль высоты (стабилизатор). Датчик положения ручки управления вырабатывает сигнал ико пропорциональный перемещению х,„ручки управления. Сигнал ир„ 335 складывается в сумматоре Х~ с сигналом и, =Ке,ш, системы улучшения управляемости и устойчивости (СУУУ) и в сумматоре ~, с сигналом п„„=К„„п„системы ограничения перегрузок (СОП). Первичные датчики информации, измеряющие оз, и и„— датчик угловой скорости и акселерометр, размещаются в СУУУ.
Коэффициенты передачи К„- и К„„зависят от режима полета и используемых средств механизации крыла. Результирующий сигнал цт поступает на РА в качестве корректирующего, улучшая управляемость и устойчивость ОУ. Указанное улучшение достигается за счет гашения угловых колебаний вокруг оси ОУ (см. рис. 15.1) корректирующим сигналом и, пропорциональным угловой скорости ш,. Колебания центра масс ОУ в вертикальной плоскости гасятся сигналом пко пропорциональным нормальной перегрузке.
Если в процессе функционирования РЭСУ необходимы перегрузки, превышающие предельно допустимые, то сигналы п„„ограничиваются в системе ограничения перегрузок, повышая тем самым безопасность полетов и увеличивая срок службы ЛА. 336 Следует отметить, что при изменении режима полета (высоты, скорости, конфигурации ЛА) на ручке управления создается адекватная механическая нагрузка, позволяющая летчику лучше чувствовать реакцию самолета на управляющие воздействия.
При ручном управлении закон функционирования САУ в общем случае определяется уравнением б,, =Кь(К „х„„— К о~ — Ка„па„+Р„(б„,х„„оэа,п„)), (15.10) где Ка и К „— коэффициенты передачи бустера и системы сигналов ручного управления. Первое слагаемое в (15.10) отображает вклад системы сигналов ручного управления, второе — системы улучшения управляемости и устойчивости, третье — результат совместного функционирования СУУУ и СОП; Р„( ) — учитывает дополнительные отклонения руля, автоматически компенсирующие разбалансировку ЛА при воздействиях б„— средств механизации крыла, а также более сложные законы формирования корректирующих сигналов цт.
Процедура формирования летчиком конкретных управляющих воздействий хр„может быть различной. Она зависит не только от типа ЛА, вида индикатора, с которого летчик визуально снимает параметр рассогласования А, но и от опыта летчика. В первом приближении можно считать хр„=%,(р)А, где А определяется используемым методом наведения, а %,(р) — передаточная функция летчика как элемента управляющей системы, зависящая от опыта летчика, а также его физических и психических особенностей. В настоящее время при анализе ССН используют различные математические модели летчика.
Наиболее известна функция 1381 К„(Т„,р+1)е '~ чга(Р) = (Тагр+ 1)(Тазр+1) (15.11) 337 Здесь К„=40...100 — коэффициент передачи летчика; т„=0,12...0,2 с— время запаздывания зрительной реакции летчика на изменение сигнала траекторного управления; Ты=0,2...2 с — постоянная упреждения, которая характеризует способность летчика предугадывать изменение обстановки и последствия управления самолетом с учетом всех видов запаздывания ССН; Т„з=0,! ...0,2 с — нервно-мышечная постоянная, определяемая скоростью прохождения сигнала от головного мозга до начала перемещения ручки управления; Т„з=0,6...2 с — постояннаа времени анализа (фильтрации) летчиком обстановки до принятия решения.
В канале бокового движения закон функционирования САУ при ручном управлении в наиболее простой форме отображается соотношением оз =Кв(К тех га К~„ю„+Рв(о х тв ю„)), (15.12) где Ь, — угол отклонения элеронов (элевонов); хр„а — перемещение ручки (педали) управления боковым движением; Кр„а — коэффициент передачи системы сигналов ручного управления в боковом движении; оэ„— угловая скорость относительно продольной оси ОХ (см. рис.
15.1); К„„— коэффициент передачи СУУУ; Рв( ) по своему смыслу аналогично слагаемому Г„в (15.10). Функциональные связи продольного канала САУ в автоматическом режиме отображается структурной схемой на рис. 15.3 при постановке переключателей П1 и П2 в положение А. В этом режиме, рассмотренном в з1.3, законы функционирования САУ могут быть различными.
В достаточно общем виде они могут быть аппроксимированы выражением ба, =К (тт',(р)А — К о», — К„„п„+К (0, — 0)+Ра(б„,А,со„,п„,з3), (15.13) где Ь.„,— параметр рассогласования, формируемый по правилу (7.29); %.„ — передаточная функция системы сигналов автоматического управления; дз и д — сигналы заданного и текущего тангажа; Ке — коэффициент передачи системы стабилизации угла тангажа. Смысл остальных обозначений ясен из соотношения (15.10).
В автоматическом режиме параметр рассогласования может формироваться либо в САУ, либо в ИВС. При этом инерционные свойства САУ и ЛА учитываются не только в процессе формирования А„, (7.29), но и в передаточной функции %,„(р) или слагаемом Р„( ). Кроме того, для этого режима специфично подключение системы стабилизации углового положения ОУ, работу которой учитывает в (15.13) слагаемое Ке(дз-д).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
