Романова И.К. Методы синтеза системы управления летательными аппаратами (2017) (1246991), страница 10
Текст из файла (страница 10)
где Ти, — постоянная времени интегрирующего гироскопа; Т1„, — дифференцирующая постоянная времени; с„, — степень демпфирования интегрирующего гироскопа. При использовании интегрирующего гироскопа в контурах стабилизации в качестве преобразовательного элемента его передаточная функция будет выглядеть так: ~м.д 1.и.г ~1 и.гд + 1 и.г (~) 4Т11г~'+ 2~и гТиг~+1) При малых значениях Т„, передаточную функцию «2.11) можно записать следующим образом: -1~и.г Ри.гЮ + 1) и.г «~) Информация о диапазоне параметров передаточных функций гироскопов представлена в работе 14, табл. 11. 2.4, Датчики линейных ускорений «акселерометры) Акселерометры предназначены для измерения линейных ускорений после соответствующего интегрирования скоростей и пройденного пути.
Датчик линейных ускорений представляет собой систему с инерционной массой «рис. 2.6). К системе прикреплены упругая поддерживающая система «пружина) и демпфер. з Рис. 2,6, Датчик линейных ускорений; 1 — груз; 2 — пружина; 3 — демпфер; 4 — датчик; иг -- масса груза; Сг; -- напрлжение Груз массой т удерживается пружиной. Под действием приложенной силы груз перемещается. Перемещению груза противодействует пружина, и оно прекратится, когда сила противодействия пружины станет равной внешней силе. Таким образом, при заданной массе груза его отклонение пропорционально действующей силе, а следовательно, и ускорению, развиваемому ЛА в направлении движения груза.
Указанное смещение измеряется с помощью датчика, Демпфер служит для устранения колебаний груза. Акселерометр располагается на ЛА так, чтобы направление перемещения груза совпало с той осью ракеты, вдоль которой измеряется ускорение, бб У. сок а+ Х. яп а Пу = б Если ось чувствительности расположить вдоль оси Оу„то Рзша+ У, б При малых углах атаки справедливы соотношения для нормальных перегрузок в проекциях на связанные и скоростные оси: Ра+ У. ~Уп б (2.13) Использование уравнения движения центра масс в проекциях на нормаль Ра+ т„ +созе = д 6 и выражения для продольной перегрузки Р— Х 6х О позволяет получить связь между разными определениями пере- грузок; (2.14) лу ну~ лха» Поскольку нормальное ускорение ~, связано с перегрузкой л зависимостью и =~'„/д, то можно говорить, что акселерометр измеряет перегрузки, действующие на ЛА, Если ДЛУ прикреплен жестко к корпусу таким образом, что оси его чувствительности совпадают с осями ЛА, то он измеряет проекции перегрузок на связанные оси координат.
Для рассматриваемых систем в случае движения в вертикальной плоскости необходима информация о проекции перегрузки на ось у. Пусть датчик закреплен таким образом, что ось чувствительности акселерометра совпадает со связанной осью Оу. Тогда Передаточная функция ДЛУ имеет вид -быдлу И'д~~у (Я) = Хд х- + 2сдТця+1 (2.15) или впервом приближении быдлу(г) = Кдзу. В современных системах используют также маятниковые, емкостные, пьезоэлектрические и тепловые акселерометры. Информация о диапазоне параметров передаточных функций акселерометров представлена в работе [4, табл. 2~.
2.5. Рулевые приводы Рулевой привод — это исполнительное устройство, преобразующее сигналы управления в перемещения органов управления для того, чтобы изменять направление полета ЛА. Рулевой привод является частью системы управления и стабилизации ракеты (ЛА). В рулевом приводе реализован принцип замкнутой следящей системы, В качестве входных сигналов для исследования динамики привода используются заданные углы поворота руля, а в качестве выходных сигналов — отработанный угол, Рассогласование, по которому работает следящая система, — разность потребного и текущего значений углов; а=6, — б.
Рис. 2.7. Замкнутая схема рулевьгх машинок: ия — управлякицее воздействие; иа — сигнал рассогласования; ио, сигнал обратной связи; о — — отклонение руля В рулевой привод (рулевую машинку, рис. 2.7) входят: усилитель сигналов, преобразователь сигналов и исполнительный мотор-редуктор. Замкнутая рулевая машинка, кроме того, имеет сравнивающее устройство, вырабатывающее сигнал ошибки, и потенциометрический или индукционный датчик обратной связи. Дополнительно для улучшения динамики могут использоваться последовательные и параллельные корректирукнцие устройства.
Привод должен обладать следующими динамическими и статическими характеристиками в соответствии с техническими условиями: ° максимальным углом отклонения органов управления; ° максимальной угловой скоростью перемещения органов управления; ° точностью отработки заданного угла отклонения рулей (установившаяся ошибка); ° располагаемым моментом двигателя; ° запаздыванием по фазе на рабочей частоте.
Расчет привода состоит из двух основных этапов: 1) энергетический расчет; 2) синтез корректирующих устройств, который позволит удовлетворить заданные требования к приводу, Энергетический расчет позволяет выбрать исполнительный двигатель, обеспечивающий требуемую мощность двигателя по техническому заданию. Завышение мощности приводит к увеличению стоимости следящей системы, а занижение — к снижению ее надежности. Потребную мощность двигателя найдем по значению эквивалентного момента для наиболее типичного режима работы следящей системы.
В качестве такого режима выберем О = 02 а|па„~, где О~ — максимальная амплитуда угла поворота вала; а, круговая частота вращения выходного вала, Угловые скорости и ускорение определяются по формулам: 02(г) = 02пихив созвав~~ 02(~) = — Озшахоэв Бш ~Овг 2 б9 Обозначим максимальное значение углового ускорения вала а2пих 02тпвхшв ° Тогда при постоянных моментах нагрузки М, и моментах от сил сухого трения М, эквивалентный момент рассчитывают по соотношению где 1р — передаточное число механической передачи; ц — КПД механической передачи; ӄ— момент инерции нагрузки; 1„— момент инерции двигателя; ч =1+ 1рП вЂ” коэффициент, учитывающий момент инерции зубчатых колес механической передачи между двигателем и нагрузкой; ӄ— момент инерции механической передачи редуктора. Мощность на валу двигателя определяют по номинальному значению ~1~п— ~ дв где 3.
— коэффициент, учитывающий возможное длительное повышение нагрузки (Х„= 0,7...0,8 для электрических двигателей постоянного тока; Х„-, = 0,8...0,9 для гидравлических двигателей и управляемых электрических двигателей переменного тока). Для определения мощности на валу двигателя используем следующую формулу: Р, = 9 81.1(Г'М„а где а,, — максимальная угловая скорость вращения вала двигателя. Мощность, потребляемая двигателем, Р Рлъ— ЧлВ где Ч~, — КПД двигателя, 70 Синтез корректирующих устройств проведем по общим мето- дикам синтеза, описанным в пособии 12, гл. 1 — 31 и гл.
1 настояще- го пособия. В зависимости от используемой энергии все рулевые приводы подразделяют следующим образом; ° электрические; ° гидравлические; ° пневматические, Электрические приводы выполняют в виде: ° электрических двигателей постоянного тока; ° двухфазных двигателей переменного тока с полым ротором, Передаточную функцию электрических двигателей постоянно- го тока можно представить как 0дв (~) ~дв Ц ( Я ) 3 ( Т ~ К 2 + 2 ~ Т 5 + 1 ) а передаточную функцию переменного тока — как Одв(~) х~дв ~3„Я к(Тд,х+ 1) (2.17) Угловое перемещение рулей отличается от линейного перемещения порции гидравлического привода передаточным числом механической передачи 1. Поэтому уравнение устройств механической передачи представим в виде 5(~) = гх„(~), откуда Гидравлический привод состоит из устройства управления и силового цилиндра. В устройство управления входит соленоид с подвижным якорем и гидравлическим усилителем с поступательно перемещающимся золотником, Передаточная функция гидропривода [61 ~1' О- ю(Т~~ю~ + 2~„~7~к+1) Кр.
6'р (Я) ~(Тр. 1 ~ + 1)(ТР ~ + 1) (2.20) Наряду с рулевыми машинками с жесткой обратной связью используют машинки с изодромной обратной связью. Передаточная функция рулевой машинки с изодромной обратной связью Кр.м (Тр.ма + 1) 11рм(~)— ~(Тр 1~ + 1)(ТР ю + 1) (2,21) При длинных трубопроводах подачи воздуха илн масла в рулевой машинке возникает явление запаздывания сигнала и передаточные функции будут выглядеть так: К еат 11'р.м (а)— ~(Тр, ~~ + 1)(Тр, ~ + 1) Кр, (Тр, к+1)е" 6'р,м(Ю) я(ТР 1~ + 1)(Тр,м~ + 1) (2,22) где т — время «чистого» запаздывания. Примерные числовые значения постоянных времени различных типов рулевых машинок (электрических, гидравлических, пневматических) приведены в работе |б, табл. 3~.
Иногда эту передаточную функцию представляют в виде колебательного звена: Кр. ~Р- г Тр,мл +2~р,мТр,мю+1 (2.23) При решении задач проектирования передаточную функцию рулевого привода часто представляют таким образом: и я < н и у у Е гсяяя у Е Лая ° а~ ап — яп 2 шяп (2.24) 72 Пневматический привод состоит из устройств управления (соленоиды, поляризованные реле, пневматические усилители, пневмореле) и пневматического силового цилиндра, Передаточная функция пневматического привода с жесткой обратной связью имеет вид [6! -400 -600 -З00 -1000 †12 -1400 10' 1да 1О'- 10' Рис. 2.8.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
