Лекции (1245768), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

3.7), а также поляры Сya = Сya(Cxa, М) (рис. 3.8) в35крейсерской, взлётной и посадочной конфигурациях), характеристикисиловойустановки(тяговыевысотно-скоростныеР(М,Н)(рис.3.9),расходные высотно-скоростные сP(М, Н) (рис. 3.10), а также абсолютные(G0 – взлётный вес ЛА, S – площадь крыла, Р0 – стартовая тяга)илиотносительные параметры самолёта (удельная нагрузка на крылор=G/S ,стартовая тяговооружённость P0), ограничения режимов полёта (рис. 3.11),начальные значения параметров движения (V0, Θ0,Ψ0, L0, H0, Z0).Рисунок 3.7Рисунок 3.836Рисунок 3.9 Тяговые высотно-скоростные характеристики силовой установкиРисунок 3.10 Расходные высотно-скоростные характеристики силовойустановки ЛАРисунок 3.11 Эксплуатационный диапазон высот и скоростей полета ЛА37Расчёт и сравнение лётных данных и характеристик движениясамолётов проводят для значений термодинамических параметров воздуха(pH, TH, ρH, aH), соответствующих на данной высоте стандартнойатмосфере (МСА или ISA), определяемой по ГОСТ 4401-81.3.4.2 Правила сборки модели аэродинамикиНа основе предыдущего пункта перечислим состав модели динамикиобъекта: Модель аэродинамических характеристик. Модель силовой установки. Модель расхода топлива и массово-инерционных характеристик.К этому следует добавить: Модель шасси; Модель ветровых возмущений.3.4.3 Атмосферные возмущения.Еще раз напомним соотношение треугольника скоростей:⃗к=V⃗g=⃗ +⃗⃗⃗V(3)⃗ – скорость ЛА относительно воздушной среды;где ⃗⃗⃗ – скорость ветра относительно Земли.Предположим, что для имитационных целей суммарный векторскоростиможет быть выражен как:⃗⃗⃗ = ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗сп + (4)⃗⃗⃗⃗с – стохастическая/случайнаягде ⃗⃗⃗⃗⃗п – постоянная составляющая, составляющая.38Следует учесть, что постоянная составляющая ветра задается внормальной системе координат, так как связана с движение воздушных масс,относительно земли, в то же время случайная составляющая задается всвязанной системе координат.

Так как система уравнений (2) задана всвязанной системе координат, то необходимо предварительно выполнитьпереводпостояннойсоставляющейветрапотаблице1,азатемпросуммировать со случайной составляющей.Еще одно важное замечание: для расчета координат положения ЛА впространстве необходимо использовать составляющие вектора скорости безучета ветровых возмущений, а для расчета аэродинамических характеристик,модели силовой установки – с учетом ветра.Модель случайных воздействий, в том числе ветровых будетрассмотрена далее раздел 5.2.3.4.4 Типовая структура модели ЛАДля того, чтобы подвести итог изложенному материалу в рассмотримструктуру компьютерной модели динамики движения ЛА, представленнуюна рисунке 13.

Она включает в себя: Модель аэродинамических характеристик; Уравнения движения ЛА; Блок расчета массово – инерционных характеристик (МИЦХ); Блок расчета ветровых возмущений (турбулентности); Модель силовой установки; Алгоритм балансировки.Конечно модель динамики движения должна может включать в себяэлементы конструкции ЛА, например тяги подходящие от привода куправляющим поверхностям.

Но их проще всего учесть в моделиаэродинамики в качестве коэффициентов, либо в модели исполнительногомеханизма.39Уравнения движения БЛААлгоритмбалансировкиМодель аэродинамическиххарактеристикМодель турбулентностиБлок расчета МИЦХРис. 13. Компьютерная модель ЛА404 Лекция 44.1 Определение моделей измерительных устройствИзмерительные средства разделяются на две группы:1.

Приборы, определяющие опорную систему отсчета внутри объектауправления, относительно которой может быть определено его положение впространстве. Это, как правило, БИНС, которые расчетным путем сохраняютинерциальные оси неизменными относительно тех осей, в соответствии скоторыми они установлены.2. Приборы, измеряющие угловые скорости и линейные ускорения.Приборы первой группы, как правило, не участвуют в динамикесистемы управления. При проектировании таких приборов главное вниманиеуделяется их инструментальной точности и поддержанию ее в течение всегополета объекта управления.Приборы второй группы являются элементами замкнутого контурауправления, поэтому необходимо изучить их динамические свойства ииспользовать при проектировании систем управления.4.1.1 Датчики линейных ускоренийСлужит для измерения ускорения объекта управления.

Измерительнымэлементом является масса m, повешенная на пружине. Для демпфированиясобственных колебаний используется воздушный демпфер.Кинематическая схема имеет следующий вид (рис. 4.1). На рис. 1имеются следующие обозначения C1 - жесткость механической пружины, С2 –жесткость воздушной пружины, х – перемещение чувствительной массы mпод воздействием ускорения W(t), y – перемещение поршня демпфера за счетистечения воздуха через капилляр.41Рисунок 4.1 Схема датчика линейных ускоренийЗапишем следующее уравнение:D – коэффициент пропорциональности;m1– полная чувствительная масса.Для «y» запишем:и подставив это выражение в (15), получим:или в преобразованиях Лапласа получим:42Приближенно передаточная функция датчика ускорений представляютв виде колебательного звена:гдеКроме динамической модели следует учесть постоянную и случайнуюошибки ДЛУ.4.1.2 Датчики угловой скоростиНе приводя вывода, заметим, что в качестве передаточной функцииДУС в основном используют ПФ колебательного звена:Для канала крена могут использоваться датчики с большей полосойпропускания:434.1.3 Модели устройств измерения длиннопериодического движения(определение опорной СК)В рамках данного раздела рассмотрим особенности построения моделибесплатформеннойБИНС – это достаточно сложная система, включающая в себя набордатчиков,вычислительнуюсистему,обеспечивающуюобработкуихпоказания, систему приема спутниковых сигналов, и др.

системы. Прирешении задачи моделирования системы автоматического управления лучшевсего считать БИНС безынерционным звеном, но учитывать частоту выдачии обновления информации, которые описаны в протоколе информационноговзаимодействия. Так же целесообразно учесть точностные характеристикиБИНС, добавив к постоянному сигналу цветной шум с соответствующимихарактеристиками.4.2 Определение моделей исполнительных устройств4.2.1 Пневматический приводРассмотрим пневматический рулевой привод (рис.

4.2):44Рисунок 4.2 Схема пневматического рулевого приводаНа рис. 4.2:Р.М. – рулевые машины;Р1 и Р2 – давление в полостях цилиндра рулевой машины.Рулевой привод представляет собой следующую систему, где входнойсигнал Uвх, выход-угол поворота руля (рис. 4.3).Рисунок 4.3. Структурная схема рулевого приводаП.ф. усилителя:П.ф. струйного реле:Уравнение, описывающее диапазон рулевой машины:где:45Приближенно описывают Р.М. в форме:Тогда структурная схема рулевого привода будет иметь вид (рис. 4.4):Рисунок 4.4.

Структурная схема рулевого приводаЖелательно, чтобы при разработке рулевого привода частотныехарактеристики Р.П. имели вид, показанный на рис. 4.5:Рисунок 4.5. Амплитудная и фазовая частотные характеристики замкнутогоРП464.2.2 Электрический приводНе рассматривая подробно вывод уравнений динамики электрическогопривода, отметим, что передаточная функция математической моделиненагруженного электрического привода описывается звеном второгопорядка:W ( p)  ( p)U ( p)k двТ мТ я р  Т м р  1 ,2где kдв=1/kэм – коэффициент передачи двигателя.В зависимостиот соотношениявеличинпостоянныхвременидвигателя, вид его передаточной функции можно изменять. Так, если 4Тя>Тм,что встречается достаточно редко, двигатель описывается колебательнымзвеном.

Чаще всего 4Тя<Тм и передаточную функцию можно представить ввидеW ( p) k дв(Tм р  1)(Т я р  1) .При анализе систем автоматического управления с двигателемпостоянного тока часто пренебрегают электромагнитной постоянной, ввидуее малости (Тя0), по сравнению с другими постоянными времени системы,и используют передаточную функцию видаW ( p) k дв(Tм р  1) .Кроме того, если выходной величиной является не угловая скорость, аугол поворота вала двигателя, которые, как известно, связаны соотношением ( p)  p ( p) ,где(p)- изображение угла поворота вала двигателя,передаточная функция принимает видW ( p) k двp(Tм р  1) .При решении многих технических задач оказывается возможнымпренебречь временем разгона (переходным процессом) по сравнению с47полным временем вращения вала, и тогда двигатель может быть описанидеальным интегрирующим звеномW ( p) k двp .Приведенные передаточные функции получены при условии равенстванулю статического момента.

Можно показать, что они справедливы дляМ=const, если характеристики двигателя считать линейными. Величина Мсневлияет на постоянные времени и коэффициент передачи.Для практических расчетов параметров передаточной функциидвигателя, например, при синтезе систем управления, могут быть полезныследующие формулы:Lя 30 U номс х, [ Гн] рnном I яномгде Uном номинальное напряжение на якоре, nном номинальнаячастота вращения [обороты/мин](задается в паспорте),Iяном- номинальный токякоря,сх – эмпирический коэффициент(0,4 – для машин без компенсационнойобмотки, 0,1  с компенсационной обмоткой).Тм 2JRя ном(U ном  I яномRя )2или22JRя I яном номТм 2Pном.Необходимо также учитывать, что при введении добавочногосопротивления в цепь якоря постоянные времени изменяются, причем Тя –уменьшается, а Тм – растет. Если двигатель рассматривается совместно смеханической нагрузкой и редуктором на его валу, то при расчетах Тм нужноучитывать момент инерции редуктора и нагрузки приведенный к валудвигателя.48Для того, чтобы учесть влияние статического момента нагрузки Мс,удобнее воспользоваться методом структурного моделирования.

Считаем,что Мс=const, и его можно определить из выраженияМ с  смФiс,где iс – ток якоря соответствующий статической нагрузке.U  e я  ( R я  L я p)i яiя ,Jp  ic ,kмгдеkэм=смФ.Тогда можно записать уравнение относительно величины падениянапряжения в якорной цепи:i я R я  (U  e я )11 Т я рВ структурной схеме это может быть отражено с помощьюапериодического звена первого порядка, на вход которого поступает разностьмежду напряжением и ЭДС двигателя, а на выходе имеем падениенапряжениявi я R я  iс R я цепиякоря(рис.6).УравнениезапишемввидеJRяJRJRр  2 я ре я , а так как 2 я  Т м , то можно его записатьk эмk эмk эмотносительно ЭДС в видее я  (i я R я  ic R я )1Тм р.На структурной схеме (рис.

Характеристики

Список файлов лекций