Диссертация (785777), страница 33
Текст из файла (страница 33)
4.7, а также нарис. А.8–А.11.По результатам этих экспериментов видно, что чем больше собственная частота эталонноймодели, тем больше ошибки слежения в переходном процессе: она возрастает отпри0:1 град.!эм = 1:5 1/с до 2:1 град. при !эм = 4 1/с. Также заметно увеличение расхода рулейпри большом заданном быстродействии. Эксперименты, результаты которых приведены нарис.
А.8–А.11, выполнялись для ГЗЛА. Эффективность элевонов в функции руля высоты уданного ЛА невелика, кроме того, значительные отклонения рулей расходуются на балансировку на разных углах атаки. В связи с этим представляется разумным ограничить частотуЭМ значением!эм = 2 1/с, чтобы оставить некоторый запас по отклонению рулей.Полученные результаты показывают также, что в некоторых случаях достигается установленное ограничение привода по скорости (60 град/с), что сказывается на переходномпроцессе (рис. А.11) и может приводить к неустойчивости в случае большого отклонения отжелаемого движения. Для уменьшения используемой скорости привода можно увеличить постоянную времениTпр в эталонной модели, но это может привести к росту запаздывания всистеме, при этом (при заданном приводе) чем больше собственная частота эталонной модели!эм , тем на большей части времени переходного процесса будет сказываться влияние привода.4.1.5 Адаптивное управление с эталонной моделью применительнок угловому движению ЛА1.
Для оценки свойств получаемой адаптивной системы с ЭМ была проведена серия вычислительных экспериментов. Часть результатов этих экспериментов была уже представленавыше. В частности, на рис. 4.4 применительно к ГЗЛА X-43 (полет при Mвлияние точности НС-модели на характеристики получаемого НК.179= 6) было показаноРИС. 4.7. Результаты вычислительного эксперимента для системы управления с эталонной моделью применительно к перспективному ГЗЛА для оценки влияния собственнойчастоты!эмэталонной модели (!эмрежим полетаM= 1:5, ступенчатый задающий сигнал по углу атаки,= 6, H = 30 км). Обозначения: — угол атаки, град; eотслеживания заданного угла атаки, град;!z— ошибка— угловая скорость тангажа, град/с;—командный сигнал привода («сигнал») и угол отклонения элевонов («положение»), град;d=dt — угловая скорость отклонения элевонов, град/с; t — время, с180Результаты, представленные на рис.
А.1–А.4 применительно к этому же ЛА, демонстрируют эффект от введения компенсирующего контура в состав адаптивной системы с ЭМ.2. Дополнительные данные показаны на рис. А.12–А.16. В частности, рис. А.12 показывает, как влияет на характеристики системы управления с ЭМ и компенсатором недостаточная точность НС-модели. Видно, что несмотря на несовершенство используемой НС-модели,качество управления остается достаточно высоким (значения ошибки отслеживания лежатв диапазоне от0:2 град до +0:2 град), хотя и менее высоким, чем при более точной НС-модели.
В этом заслуга компенсатора, без которого в данном случае значения ошибки становятся недопустимо большими.3. Данные, представленные на рис. А.13, А.14 и А.15 демонстрируют работу системыуправления с ЭМ и компенсатором под воздействием традиционно используемого ступенчатого воздействия по задающему сигналу, а на рис. А.16 показана работа такой системыдля последовательности ступенчатых изменений задающего сигнала, следующих через промежутки времени, в течение которых предыдущее возмущение уже парировано, т.
е. эти ступенчатые воздействия можно считать изолированными. Такого рода проверка динамическихсвойств управляемой системы остается важной и для систем рассматриваемого в данной работе класса, поскольку позволяет наглядно наблюдать и оценивать характер реакции системыуправления при возникновении некоторого возмущающего воздействия.Однако в современной практике тестирования нелинейных систем принято вместо изолированных ступенчатых возмущающих воздействий, характерных для линейных систем, использовать более сложные входные (задающие) сигналы, позволяющие выполнять тестирование в существенно более жестком режиме. А именно, задается входной сигнал, который частои значительно изменяется по величине, поэтому системе управления приходится начинать реагировать на некоторое i-е возмущение еще до того, как завершился переходный процесс,связанный с реагированием на (i1)-е возмущение (возможно также и на (i 2)-е, (i 3)-е,.
. . ). Другими словами, при таком подходе к тестированию систему заставляют реагироватьпостоянно не на одно какое-то возмущение, а на их комбинацию («смесь»), компоненты которой находятся на разных стадиях завершения переходных процессов, порожденных ими,причем комбинация эта постоянно меняется случайным образом. Здесь системе управленияприходится работать в значительно более сложных условиях, чем при традиционном ступенчатом воздействии, но данный подход лучше отвечает природе задач, возникающих приуправлении нелинейными системами, действующими в условиях неопределенности. Напри181мер, атмосферная турбулентность, воздействуя на ЛА, не будет «дожидаться», пока системауправления отработает ее предыдущее воздействие.По этой причине в примерах тестирования алгоритмов адаптивного управления, рассматриваемых ниже, в основном используется сложное задающее воздействие с входным сигналом, который меняется, как правило, часто и на значительную величину.Задающий сигнал по углу атаки, отслеживание которого должна обеспечить рассматриваемая система управления, строился при этом по тем же правилам, что и командный сигнал привода органа управления при формировании обучающего набора для НС-модели (см.разд.
2.3). А именно, формировалась случайная последовательность ступенчато изменяемыхотслеживаемых значений угла атаки, при частых и существенных перепадах между соседнимизначениями элементов данной последовательности. Такой подход призван обеспечить возможно большее разнообразие состояний моделируемой системы (чтобы покрыть по-возможностиравномерно и плотно все пространство состояний системы), а также возможно большее разнообразие перепадов соседних по времени состояний (чтобы максимально достоверно отразитьв алгоритме управления, реализуемом НК, динамику объекта).4.
На рис. А.17–А.21 показана работа системы управления с ЭМ и компенсатором дляслучая, когда в качестве объекта управления рассматривался самолет F-16 и последовательновозникали две отказные ситуации, приводившие к смещению центра масс самолета, а такжек уменьшению эффективности его органа управления продольным движением.На рис. А.22 показано, как адаптивная система управления с ЭМ и компенсатором справляется с влиянием двух последовательных отказов, существенно влияющих на динамику ГЗЛАX-43.
Первый из них приводит к смещению центровки на 10% назад (приt = 20 с), второй— к уменьшению на 50% эффективности органа управления продольным движением (приt = 50 с). Видно, что использованная схема адаптации обеспечивает работу с незначительнойошибкой (e 0:05 град) до момента возникновения первой отказной ситуации. Адаптацияк изменению динамики объекта, вызванному этой ситуацией, происходит достаточно быстро(примерно за 1.2–1.5 с). Ошибка теперь (до момента возникновения второй отказной ситуации) стала больше, но она укладывается, в основном, в диапазон e 0:2 град, устойчи-вость работы системы сохранена.
После второго отказа устойчивость сохранена, но значенияошибки становятся довольно значительными (e 0:5 град).На рис. А.23–А.27 показаны результатов аналогичных вычислительных экспериментов дляГЗЛА NASP.1825. В рассмотренных выше вычислительных экспериментах использовалась модель движения ЛА вида (3.13) с единственной управляющей переменной a . Связь между углом атакии тягой P в этой модели вводилась через значения коэффициента момента тангажа mz (; P )(см. рис. 3.3), дополнительные эффекты от влияния тяги на угол атаки и угла атаки на тягу неучитывались, управление тягой также не вводилось.Для того, чтобы оценить значимость факторов, исключенных из рассмотрения в серииэкспериментов, описанной выше, была выполнена еще одна серия вычислительных экспериментов, проведенная также применительно к ГЗЛА X-43, который совершал крейсерскийполет при числе Маха M= 6.В этой серии модель движения имела вид (3.14), т.
е. было учтено взаимовлияние углаатаки и тяги, а для парирования ошибок по углу атаки и тангенциальной (скоростной) перегрузке в дополнение к управлению по углу атаки (командный сигнал'at ) было введенотакже и управление по тяге двигателя (командный сигнал Ærud ).6. Был рассмотрен ряд вариантов комбинаций используемых задающих сигналов по обоим каналам, применение схем с компенсатором и без него в одном или обоих каналах. Всеварианты рассматривались для схемы адаптивного управления с эталонной моделью. В числоэтих вариантов вошли следующие:1. Постоянная заданная перегрузка nxa= 0, заданный угол атаки — случайный.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
