Лекции Леонов В.А. (часть 2) (564337), страница 8

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

Текст из файла (страница 8)

В соответствии с иерархическим принципом, системы нижестоящего уровня функционируют по командам, исходящим из систем вышестоящего уровня.

Компоновка СШУ, структура и параметры ее контуров непосредственно зависят от аэродинамической компоновки ВС, ее аэродинамических и конструктивных характеристик.

Для современных комплексов систем управления характерна функциональная избыточность, проявляющаяся в том, что управление ВС может осуществляться несколькими способами. Этих способов четыре.

Лекция 13.

1. Автоматическое управление траекторией

Все общие режимы полета, за исключением взлета и посадки, программируются в вычислителе навигационного комплекса. С момента включения автоматики, управление движением ВС производится по отклонениям от программы полета, определяемым в навигационном комплексе. Система траекторного управления вырабатывает на основе этих отклонений команды в системе уровня II в виде заданных значений углов тангажа, крена, курса (или перегрузок) и заданного режима работы двигателя. Эти команды отрабатываются системами стабилизации путем соответствующих воздействий на рули и рычаг управления двигателем, осуществляемых с помощью приводов. По такой же схеме происходит управление и в режимах автоматического взлета и посадки. Только здесь все функции управления возлагаются на автоматику взлета и посадки. При автоматическом управлении полетом пилот выполняет функции включения тех или иных систем и общего контроля за ходом выполнения операции.

2. Управление траекторным движением по командному прибору

Управление пилотом производится вручную – посредством воздействия на рычаги управления и сектор газа. Стратегия управления траекторным движением вырабатывается при этом системами уровня III. Так же, как и в рассмотренном выше способе управления, требуемую условную ориентацию ВС определяют здесь системы целенаправленного управления траекторией. Однако, приведение ВС в заданное угловое положение (отработку заданных углов тангажа и крена или перегрузки и крена) теперь осуществляет пилот, а не системы автоматической стабилизации. Требуемое управление производится с помощью командного прибора системы индикации. На стрелки командного прибора подаются сигналы рассогласования, и в задачу пилота входит обнуление этих сигналов путем соответствующего перемещения рычагов управления. Решение задачи стабилизации вручную пилотом облегчается функционированием СШУ, в частности СУУ, а при необходимости обеспечения устойчивости по скорости может включиться автомат тяги.

3. Автоматическая стабилизация параметров движения

При этом способе пилотирования стратегия управления траекторией центра масс (ЦМ) ВС вырабатывается пилотом. Ориентируясь по пилотажно-навигационным (не командным) приборам систем индикации, пилот сообразно обстановке и этапу полета вызывает тот или иной из режимов стабилизации, выполняемых системами уровня II и автоматом тяги. Управление ВС по намеченной пилотом логике производится посредством его манипуляций с задающими устройствами (рукояткой, задатчиком автомата тяги, кнопкой вызова режимов и т.д.). Автоматика функционирует в составе систем уровней I и II.

В течение полета приходится неоднократно переходить от режима автоматического управления к штурвальному и наоборот. Эти «переходы» требуют адаптации пилота. С целью упрощения пилотирования иногда совмещают различные виды управления. Такая возможность может использоваться на переходных фазах управления и для исправления работы САУ с помощью СШУ. Такой тип управления, при котором пилот управляет рычагами управления совместно с работой САУ, получил название «совмещенное управление».

4. Полуавтоматическое управление по пилотажно-навигационным приборам или земным ориентирам

При этом способе управления автоматика выполняет функции только улучшения пилотажных характеристик ВС (системы уровня I), а пилот управляет ВС с помощью СШУ, решая все задачи управления полетом. Автоматика выполняет при этом только функцию улучшения пилотажных характеристик ВС (системы уровня I).

8.1.Улучшение пилотажных характеристик в продольном движении

Улучшение пилотажных характеристик осуществляется автоматами продольного управления, путевой устойчивости и их составными частями: демпферами тангажа, крена и рыскания. Системы автоматического управления носят многоконтурный характер с различными перекрестными связями и с целью упрощения исследований обычно рассматриваются сначала раздельно. Рассмотрим приближенный анализ работы демпфера тангажа в изолированном продольном движении.

Лекция 14. 8.1.1. Демпфер тангажа

Работа демпфера тангажа с электродистанционным управлением (ЭДУ) может быть представлена схемой (см.рис.44). Здесь обозначены: МТЭ – механизм триммерного эффекта; ДП – датчик перемещений штурвала; - передаточный коэффициент в системе продольного управления; - составляющая отклонения (стабилизатора) руля высоты, обусловленная отклонением штурвала пилотом; ДУС – датчик угловой скорости тангажа ;

- коэффициент усиления в законе управления демпфера тангажа (автомата)

= ; = - ; фактически - является передаточным коэффициентом демпфера и >0 для ВС нормальной схемы; ЭГП – электрогидравлический привод, объединяющий функции сервопривода (преобразователя электрических сигналов в механическое перемещение) и рулевого привода (непосредственно воспринимающего усилия от шарнирных моментов); наклонными черточками и уголками изображены степени резервирования конструктивных элементов САУ и электрических связей с целью повышения безопасности их функционирования, принимая во внимание, что в цифровых каналах управления степень резервирования обычно выше чем в аналоговых каналах; математической моделью движения ВС является передаточная функция (см.(5.24))

; - соединение (сумматор) с заштрихованной частью означает, что обратная cвязь отрицательная; W (p) - описывает динамику гироскопического датчика угловой скорости (ДУС), т.е. связь измеренных значений с истинными; ЭГП – представляется своей передаточной функцией , на вход которого подается сигнал , а на выходе линейное перемещение штока, управляющее стабилизатором, с целью создания потребного угла отклонения руля высоты .

При отклонении руля высоты выходная величина (p) связана с (p) соотношением , а (p) связана с (p) с помощью передаточной функции , т.е. в результате для последовательного соединения двух звеньев (ЭГП и ВС) имеем

или

(8.1)

Обозначим W (p) передаточную функцию «объекта» без автомата W (p)= (p)/ и

W (p) = (p)/ (p) - передаточную функцию регулятора W (p) = (p)/ (p)

.

Пусть разрезана обратная связь (как указано на рис. 44.б) и

(p)= (p)- (p);

(p)/W (p)= (p)- (p);

(p)/W (p) = (p)-W (p) (p).

Откуда

(p).

В результате получаем выражение для передаточной функции замкнутой системы в зависимости от передаточной функции объекта и передаточной функции регулятора с отрицательной обратной связью

. (8.2)

В частности при отсутствии регулятора ( =1) и наличии только одной отрицательной обратной связи соответствует передаточная функция разомкнутой системы ; ≡ и связь между замкнутой и разомкнутой системами выражается следующей зависимостью

= . (8.3)

Анализ устойчивости замкнутой системы, так же как и разомкнутой определяется характеристическим уравнением (см. раздел 5.3.2) для демпфера (на основании знаменателя (8.2))

1+ =0 (8.4)

Для динамической устойчивости движения ВС с демпфером при p=iω корни характеристического многочлена должны располагаться в левой полуплоскости, не находясь на оси ординат (корни не должны быть чисто мнимыми).

Здесь заметим, что в структурной схеме управления (рис.46.б) принято (-K ) в обратной связи, чтобы передаточная функция разомкнутой системы была положительной, учитывая что .

При отклонении руля высоты демпфером (при фиксированном штурвале) появится прирост коэффициента момента тангажа (индекс «изм» в дальнейшем будем опускать)

Δm = , (8.5)

где = .

Так как >0, <0, то автомат увеличивает демпфирование продольного движения (уменьшает | |). В результате при соответствующем выборе значения коэффициента в системе «ВС-демпфер» можно обеспечить требуемое изменение коэффициента демпфирования ξ (см. раздел 5.3.2) или степени устойчивости по перегрузке σ (см (2.26), (2.27)). Таким образом, демпфер является по существу простейшим автоматом, улучшающим устойчивость, но ухудшающим характеристики управляемости: X , R .

Степень статической устойчивости по перегрузке с фиксированным штурвалом с учетом работы демпфера изменится на величину (принимая во внимание, что: = , см. раздел 2.5).

Δσ = (8.6)

Степень статической устойчивости по перегрузке ВС с фиксированным штурвалом (σ_nф) при включенном демпфере тангажа станет равной

σ_nф=σ +σ =σ + , (8.7)

где σ определяется по формуле (2.26) или (2.27).

Лекция 15. 8.1.2. Автомат продольной устойчивости

С помощью демпфера тангажа можно благоприятно влиять на характеристики устойчивости ВС. Однако радикальное изменение этих характеристик (например, для статически неустойчивого ВС) с помощью только одной обратной связи по не представляется возможным. Эффективно влиять на характеристики устойчивости и управляемости ВС можно, если ввести дополнительно обратную связь по приращению перегрузки Δn_y, а также автоматически регулировать коэффициент передачи K = .

Автоматы с такой структурой называются автоматами продольного управления (АПУ).

Пусть:

, (8.8)

где Δn = n -1. Возможны и другие законы управления, например,

, (8.9)

который здесь рассматривается не будет. В (8.8) и (8.9) приняты обозначения

Δn = Δ / и Δα=Δ /C ; K , K , K - передаточные коэффициенты автоматов, положительные для ВС нормальной схемы (обычно n n ).

Рассмотрим функциональную и структурную схемы статического АПУ с законом управления (8.8).

Характеристики

Список файлов лекций