Диссертация (785901), страница 16

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

Текст из файла (страница 16)

Для дискретноймодели использовались циклограммы работы СДУ, определенные ранее.Для подтверждения правильности результатов, полученных с помощью этойсистемы, были проведены расчеты частотных характеристик аналитическоймодели системы управления самолета и частотных характеристик на основеSimulink-модели самолета с помощью частотного анализатора. Сравнение этихчастотных характеристик приведено на рис. 2.11–2.19. Видно, что совпадениеаналитическихчастотныххарактеристиканалоговоймоделиСДУихарактеристик, полученных с помощью частотного анализатора, очень хорошее,что говорит о корректности аналитической модели СДУ.Однойизпроблем,возникающихприопределениичастотнойхарактеристики с помощью модели самолета с СДУ в среде Simulink, являетсяточностьчисленногоинтегрированияуравненийдвижения.Так,прииспользовании шага интегрирования t = 0,01 с, при частоте входного сигнала97f = 10 Гц на один период колебаний приходится лишь 10 точек, чтонедостаточно.

Это может приводить к отличию частотных характеристикSimulink-модели от характеристик аналитической модели на высоких частотах(см. рис. 2.20).Данное затруднение может быть преодолено двумя путями. Во-первых,можно уменьшить шаг численного интегрирования. Во-вторых, при расчетечастотных характеристик аналитической модели можно внести поправку начисленное интегрирование путем использования вместо оператора Лапласа sпсевдооператораs* 1  1 1   ,T zz  e sT ,где T – шаг интегрирования.Вышеупомянутыечастотныехарактеристикибылирассчитаныдлянескольких режимов из общего списка анализируемых режимов (см.

таблицу 2.2).Эти режимы соответствуют области режимов полета самолета, приведенной нарис. 2.10.При разработке цифровых систем управления очень важную роль играетопределение требований к допустимым запаздываниям в трактах различныхсигналов.После того как определены максимальные допустимые запаздывания восновных каналах СДУ (угловая скорость тангажа – отклонение руля высоты,нормальная перегрузка – отклонение руля высоты, угловые скорости крена ирыскания – отклонения элеронов и руля направления и т. д.), можно определитьосновные параметры временной диаграммы работы системы управления (частотаобновления информации по основным сигналам, частота обновления информациивычислителей СДУ, максимальные допустимые запаздывания в линиях передачиинформации и т. д.).98Таблица 2.2 Основные режимы самолета МС-21№РежимН, мM11,13Vs4000,223578911121314151617181,13Vs1,23Vs1,23Vs1,3Vs1,3Vs1,3Vsq  1000кг/м2VМО1,3Vs1,3VsМcrММО1,3Vs400400400400400500050005000500011000110001100011000стаб,з,пр,градградград1824792501824450003628691003628450000079250004500000785000078500007850000450000077500007750000775000045000XT, град0,1711,55–10,490,4510,64–1,680,1711,67–10,580,4510,76–1,700,176,93–8,580,456,080,060,176,91–8,570,456,070,060,176,68–5,070,456,28–1,410,176,96–5,190,456,55–1,410,176,06–4,870,455,69–1,400,174,98–4,300,454,65–1,280,172,18–2,760,451,98–0,920,176,63–5,060,456,23–1,400,174,08–4,320,453,78–1,330,173,24–3,940,452,94–1,330,173,03–3,720,452,73–1,290,175,51–4,730,170,210,1680,350,260,4740,510,660,350,750,800,820,55m, кг99Предельная и эксплуатационная области полёта самолёта МС-21-300для минимальной перегоночной массы m=45000 кг12000100009000MD = 0.89MMO = 0.8211000800070001.3 VsН, м 6000Vs50004000VD = 700 км/ч3000VMO = 600 км/ч2000VsVF1000000.10.20.30.40.50.60.70.80.91МРисунок 2.10 – Области режимов полета для самолета МС-21Рисунок 2.11 – Режим VМО-ММО.

Самолет без системы управления.Вход – отклонение руля высоты, выход – нормальная перегрузка100Рисунок 2.12 – Режим VМО-ММО. Самолет без системы управления.Вход – отклонение руля высоты, выход – угол атакиРисунок 2.13 – Режим VМО-ММО. Самолет без системы управления.Вход – отклонение руля высоты, выход – угловая скорость тангажаРисунок 2.14 – Частотные характеристики системы «самолет – системауправления», разомкнутой по рулю высоты. Режим VМО-ММО.

Хт = 0,25.Сравнение характеристик, полученных из моделей самолета в Simulink и DASIS101Рисунок 2.15 – Частотная характеристика разомкнутой системы «самолет –система управления с интегральным контуром». Маневрирование. РежимVМО-ММО. Хт = 0,25. Размыкание по рулю высоты. Запаздывание в канале z – varРисунок 2.16 – Запасы устойчивости системы «самолет – система управленияс интегральным контуром». Маневрирование. Режим VМО-ММО. Хт = 0,25.Размыкание по рулю высоты.

Запаздывание в канале z – varРисунок 2.17 – Верификация расчетной модели. Входное воздействие –отклонение руля направления. Выход – угловая скорость рыскания.Самолет без СДУ. Режим VМО-ММО102Рисунок 2.18 – Верификация расчетной модели. Частотная характеристикаразомкнутой системы. Размыкание по элеронам. Контур руля направлениязамкнут. Нет запаздываний. Режим VМО-ММОРисунок 2.19 – Частотная характеристика разомкнутой системы «самолет –система управления». Режим VМО-ММО.

Запаздывание в каналах x и y – var.Размыкание по элеронам. Контур руля направления замкнутРисунок 2.20 – Частотная характеристика разомкнутой системы «самолет –система управления». Режим VМО-ММО. Запаздывание в каналах x и y – var.Размыкание по рулю направления. Контур элеронов замкнут1032.1.1 Определение максимальных допустимых временных запаздыванийв каналах угловой скорости тангажа и нормальной перегрузкиКак показывает опыт, наиболее критичным трактом с точки зренияустойчивости замкнутой системы является тракт «угловая скорость тангажа –отклонение руля высоты». Кроме того, важным является тракт «нормальнаяперегрузка – отклонение руля высоты».

Это объясняется тем, что продольныйканал является наиболее чувствительным к изменению параметров системы(прежде всего временному запаздыванию) и алгоритмы управления в немнаиболее сложные и включают интегральные звенья. Поэтому ограничения навременные запаздывания, полученные для продольного канала, можно применятьдля путевого и поперечного каналов. Для определения максимальной допустимойвременной задержки в канале угловой скорости тангажа был проведен анализустойчивости замкнутой системы в продольном канале при варьируемыхзапаздываниях в трактах угловой скорости и нормальной перегрузки.Рисунок 2.21 – Расчетная схема анализа устойчивости замкнутой системыВкачествепараметровобластиустойчивостииспользовалиськоэффициенты усиления в трактах угловой скорости тангажа и нормальнойперегрузки на входе в СДУ (рис.

2.21). Точка Rny = Rz = 1 соответствует штатнойработе системы. Наиболее критичным режимом для выбора предельного значениявременного запаздывания является режим VD-MD, т. е. точка пересечения кривыхVD и VD (см. рис. 2.10). На рис. 2.22–2.25 приведены области устойчивостизамкнутой системы при варьировании запаздывания в тракте угловой скороститангажа при разных временах запаздывания в тракте нормальной перегрузки.

Наэтом режиме требуется наличие устойчивости замкнутой системы «самолет –104СДУ», поэтому запаздывание в тракте угловой скорости тангажа  = 0,1 с.является недопустимым, поскольку приводит к потере устойчивости.Весьма интересен вопрос о форме областей устойчивости. На всех режимахимеется пересечение низкочастотной и высокочастотной границ устойчивости иточке пересечения соответствует две частоты потери устойчивости. Результатычисленного моделирования движения самолета с СДУ с коэффициентамиусиления, соответствующими угловой точке пересечения, свидетельствуют оналичии незатухающих колебаний с примерно постоянным уровнем, в которыхнаблюдаются две гармоники (рис. 2.26).а) Запаздывание  n – 0,0 сyв) Запаздывание  n – 0,1 сyб)  n – 0,05 сyг)  n – 0,2 сyРисунок 2.22 – Области устойчивости.

Статический запас устойчивости m z  0 .CyРежим VD-MD105а) Запаздывание  n – 0,0 сб)  n – 0,05 сyyв) Запаздывание  n – 0,1 сг)  n – 0,2 сyyРисунок 2.23 – Области устойчивости. Статический запас устойчивостиCmz  0,15 . Режим VD-MDyа) Добротность привода Dпр – 15 1/сб) Добротность привода Dпр – 25 1/сРисунок 2.24 – Области устойчивости при различных значениях добротностипривода. Статический запас устойчивости mzC  0,15 . Режим VD-MD.Запаздывание в канале Ny – 0,05 сy106а) Запаздывание  n – 0,0 сб)  n – 0,1 сyyв)  n – 0,20 сyРисунок 2.25 – Области устойчивости. Статический запас устойчивостиmz y  0,15 . Режим VМО-MМОCНа рис. 2.22–2.23 приведены области устойчивости замкнутой системы«самолет – СДУ» на режиме VD-MD, полученные для запасов устойчивостиmz y  0Cиmz y  0,15Cсоответственно.Снижениезапасастатическойустойчивости приводит к сужению области устойчивости.На рис.

2.24а, б приведены области устойчивости замкнутой системы«самолет–СДУ» при разных значениях добротности привода. Видно, чтоувеличение добротности до значения Dпр = 25 увеличивает запас устойчивости поамплитуде с Rz = 1,7 до Rz = 2,6.107На рис. 2.25 приведены области устойчивости замкнутой системы «самолет– СДУ» на режиме VMO-MMO при запасе устойчивости mzC  0,15 . Приyзапаздывании в канале угловой скорости тангажа  = 0,1 с запас устойчивости поамплитуде составляет всего 25 %, что представляется недостаточным.Рисунок 2.26 – Бигармонический характер потери устойчивости,соответствующий угловой точке области устойчивостиСокращение областей устойчивости не является единственным критериемвыбора максимального допустимого времени запаздывания.

Характеристики

Список файлов диссертации