Диссертация (785901), страница 17

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

Текст из файла (страница 17)

Другими критериямиявляются:− сильное возмущение переходного процесса вследствие запаздывания;− неспособность или неудовлетворительное выполнение функции СДУ вкоторой данный сигнал рассматривается;− невозможность выполнить эффективный контроль сигнала.Рассмотрим эти факторы более подробно, применительно к разнымсигналам для разных режимов полета и при разных центровках.

На рис. 2.27приведены переходные процессы самолета в крейсерском полете при ступенчатомотклонении рычага управления по тангажу при различных запаздываниях в108канале угловой скорости тангажа. При запаздывании z  0...0,05 с переходныепроцессы практически не отличаются от эталонных кривых, соответствующихнулевому запаздыванию. При бóльших запаздываниях это отличие становитсязаметным.

Эта же тенденция наблюдается и для других режимов, но более остроона проявляется для режимов с большими скоростными напорами (VMO и VD – см.рис. 2.27, 2.29). Очевидно, что поведение самолета, наблюдающееся на рис. 2.27при    0 ,2 с , неприемлемо.zДля того, чтобы дать количественную меру возмущения переходногопроцесса, т. е.

разницы между реальным и эталонным процессами, можновоспользоваться различными видами функциональных норм. Пусть y(t) и yref(t) –реальный и эталонный процессы соответственно. Разницамежду нимиnorm( y(t )  yref (t ))  norm( y(t )) может быть оценена одним из следующихспособов:norm(y(t ))  y(t )    dy(t ) / dt ,где:T  y (t ) 2 dt y (t )  sqrt T0,2  yref (t ) dt 0T – характерное время переходного процесса (время затухания).Данная норма обеспечивает относительную безразмерную величину,характеризующую среднеквадратичное отклонение реального процесса отидеального за характерное время переходного процесса.

Будем называть ееинтегральной нормой возмущения переходного процесса. Можно видеть, что этанорма является суммой возмущений самого выходного сигнала и его производнойпо времени с весом  . Выбор этого весового коэффициента зависит от спецификизадачи и определяется параметрами переходного процесса (время срабатывания изатухания). Очень часто бывает трудно обосновать выбор этого коэффициента,поэтому берут самый простой случай  = 0.109a) Запаздывание в канале угловой скорости – 0,0 сб) Запаздывание в канале угловой скорости – 0,05 св) Запаздывание в канале угловой скорости – 0,1 сРисунок 2.27 – Переходные процессы по нормальной перегрузке в системе«самолет – СДУ».

Режим VMO-MMO. Rny = 1,0, Rz = 1,0. Запаздывание в каналенормальной перегрузки – 0,1 с, в канале угловой скорости тангажа – var110Другая норма возмущения переходного процесса может быть определенаследующим образом:norm( y(t )) max( y(t ) ).max( yref (t ))  min yref (t )Она также определяет безразмерную относительную величину, характеризующуюмаксимальное отклонение реального процесса от идеального за наблюдаемыйпериод. Эту величину мы будем называть пиковой нормой возмущенияпереходного процесса.На рис.

2.28 приведены интегральные нормы возмущений переходногопроцесса по нормальной перегрузке, угловой скорости тангажа и углу атаки длярежима VD-MD. При использовании обычного порога допустимого возмущения,составляющего 10 % от исходного процесса, можно получить величинудопустимого запаздывания в канале угловой скорости тангажа ~ 0,06-0,07 с.Рисунок 2.28 – Интегральная норма возмущения переходных процессов.Режим VD-MD, задняя центровка. Запаздывания  n  0,0 ,  z – vary111Интегральная и пиковая нормы не являются единственными показателямивозмущения переходного процесса, которое может принимать различные формы.Для запаздывания в канале обратной связи по угловой скорости тангажахарактерным является появление колебательности в переходных процессах, чтоможет выражаться в появлении дополнительных экстремумов или точекпересечения с эталонным процессом (рис.

2.29–2.31).Рисунок 2.29 – Количество экстремумов и пересечений с эталонным процессом.Нормальная перегрузка. Режим VD-MD, передняя центровка.Запаздывания  n  0,0 ,  z – varyНапример,рис. 2.30–2.31демонстрируютизменениеколичестваэкстремумов в переходном процессе и количество пересечений с эталоннымпроцессом в зависимости от запаздывания в канале угловой скорости тангажа.Там же приведено поведение возмущенного переходного процесса. Видно, чтопри запаздывании ~ 0,05 с наблюдается рост параметров переходного процесса,характеризующих его колебательность.112Рисунок 2.30 – Количество экстремумов и пересечений с эталонным процессом.Угловая скорость тангажа.

Режим VD-MD, передняя центровка.Запаздывания  n  0,0 ,  z – vary113Рисунок 2.31 – Количество экстремумов и пересечений с эталонным процессом.Угол атаки. Режим VD-MD, передняя центровка. Запаздывания  n  0,0 ,  z – vary114а) Запаздывание в канале нормальной перегрузки – 0,0 сб) Запаздывание в канале нормальной перегрузки – 0,10 св) Запаздывание в канале нормальной перегрузки – 0,20 сРисунок 2.32 – Переходные процессы по нормальной перегрузке.Режим VMO-MMO, передняя центровка. Запаздывания  n – var,   z  0,05 сy115На рис.

2.32 приведены переходные процессы по нормальной перегрузкепри запаздывании в канале угловой скорости тангажа  z  0,05 с и приизменении запаздывания в канале перегрузки на режиме VD-MD. Основнымэффектом увеличения запаздывания в канале нормальной перегрузки являетсяувеличение заброса переходного процесса (рис. 2.33). Это особенно важно дляанализа эффективности ограничителя максимальной перегрузки. В частности, изза увеличения заброса самолет выходит на значения нормальной перегрузки,превышающие предельные значения.Рисунок 2.33 – Демонстрация работы ограничителя нормальной перегрузки.Уровень заброса.

Режим VD-MD. Запаздывания  n – var,   z  0,05 сyТак, при запаздывании  n  0,2 с самолет выходит на перегрузку ny = 2,8yпри предельном значении ny max = 2,5. Если взять 10 %-й порог превышения, т. е.ny = 2,65, то предельное допустимое запаздывание в канале нормальнойперегрузки составит величину  n  0,1 с . Таким образом, можно установитьyпредельноедопустимоезапаздываниесоставляющее  n  0,1...0,15 с .yвканаленормальнойперегрузки,1162.1.2 Определение максимальных допустимых временных запаздыванийв каналах угловых скоростей крена и рысканияПроведем анализ влияния запаздываний в каналах угловых скоростейкрена и рыскания на устойчивость замкнутой системы «самолет–СДУ»аналогично тому, как это было сделано в продольном движении для каналовугловой скорости тангажа и нормальной перегрузки.

Как и в случае продольногодвижения, для анализа устойчивости будем использовать разработаннуюаналитическую модель самолета и СДУ, созданную с использованием системыDASIS.Дляверификациихарактеристикмоделианалитическойбыломоделипроведеноимодели,сравнениесозданнойчастотныхвсредеMatlab/Simulink. Результаты приведены на рис. 2.16–2.18, они позволяютговорить о хорошем совпадении характеристик, и о корректности аналитическоймодели.

С использованием аналитической модели был проведен расчет областейустойчивости замкнутой системы «самолет–СДУ». В качестве координатиспользовались суммарные коэффициенты в каналах угловых скоростей крена ирыскания – K  x и K  , аналогично тому, как это было сделано для продольногоyдвижения. Данные области устойчивости приведены на рис. 2.34.Можно сделать вывод, что замкнутая система обладает достаточнымизапасамиустойчивостидажепризапаздыванииx ~  y ~ 0,2 с .Этоподтверждает исходное предположение, что запаздывание в канале угловойскорости наиболее критично для продольного канала и требования кзапаздыванию, сформированные для канала угловой скорости тангажа, будутзаведомо достаточны для каналов угловых скоростей крена и рыскания.Поскольку датчики угловых скоростей строятся как блок датчиков для трех осей,то, в силу вышесказанного, предлагается использовать в качестве требования кмаксимальномуx ~   y ~ 0,07 с .запаздываниювканалеугловыхскоростейвеличину117Рисунок 2.34 – Области устойчивости.

Режим VD-MD. Запаздывание – varКак и в случае продольного движения, запаздывание в трактах обратныхсвязей приводит к искажению переходных процессов. Для того чтобыколичественно оценить меру возмущения переходного процесса, т. е. разницумежду реальным и эталонным процессами, воспользуемся пиковой нормой:norm(y(t )) max( y(t ) )max( yref (t ))  min yref (t ),которая определяет безразмерную относительную величину, характеризующуюмаксимальное отклонение реального процесса от идеального за наблюдаемыйпериод. Эту величину мы будем называть пиковой нормой возмущенияпереходного процесса.

На рис. 2.35–2.36 приведены пиковые нормы возмущенийпереходного процесса по углу скольжения, угловым скоростям крена и рысканиябоковой перегрузке, углам отклонения элеронов и руля направления для режимаVD.Прииспользованииобычногопорогадопустимоговозмущениясоставляющего 10 % от исходного процесса (критичным является отклонениеруля направления) можно получить величину допустимого запаздывания вканалах угловых скоростей крена и рыскания в ~ 0,13 с.118Рисунок 2.35 – Режим VD. Ступенчатое отклонение штурвального колеса.Оценка пиковой нормы параметров бокового движенияРисунок 2.36 – Режим VD. Ступенчатое отклонение педалей.Оценка пиковой нормы параметров бокового движенияНа рис. 2.37–2.38 приведены переходные процессы в боковом канале приступенчатом откорнении педалей и штурвального колеса при запаздывании вканалах угловых скоростей крена и рыскания     0,2 с и в идеальномxyслучае на режиме VD-MD.

При таком запаздывании наблюдается заметное119возмущениепереходныхпроцессовиосновнымэффектомувеличениязапаздывания в каналах угловых скоростей крена и рыскания является увеличениезаброса переходного процесса.Рисунок 2.37 – Режим VD. Ступенчатое отклонение педалей.Параметры бокового движения в идеальном случае и при запаздываниив каналах угловых скоростей крена и рыскания – 0,2 с120Рисунок 2.38 – Режим VD. Ступенчатое отклонение штурвального колеса.Параметры бокового движения в идеальном случае и при запаздываниив каналах угловых скоростей крена и рыскания – 0,2 с1212.2 Определение максимальных допустимых периодов обновлениясигналов СДУ с учетом эффективности работы системы контроляЧрезвычайно важным фактором, определяющим выбор максимальногодопустимогозапаздываниявтрактахуправляющихсигналов,являетсяэффективность работы системы контроля.

Характеристики

Список файлов диссертации