Диссертация (785901), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Все сигналы являются выходными сигналами блоков расчета частныхфункций системы управления. Каждая частная функция имеет входы, и контрольчастной функции системы управления включает контроль всех входных сигналов.Если один из самых важных входов частной функции отказал (см. алгоритмсчетчика отказов), то эта функция потеряна.Обнаружение отказа основной системы управления выполнено на двухуровнях. Во-первых, отказ может быть вызван потерей внешней информации иликонтролируемым отказом вычислителя основного управления.
В этом случае264данныйвычислительобеспечиваютнулевыепризнакиисправностисоответствующих выходных сигналов.Во-вторых, отказ основной систем управления может быть обнаружен вБУКах, при контроле выходных сигналов вычислителя в случае, когда системаконтроля не может обнаружить его отказ.Существуют временные ограничения для обнаружения отказа основногоуправления и перехода на резервное.
Максимальное время, за которое долженбыть обнаружен отказ, оценивается следующим образом. Пусть отказ проявляетсяв том, что на вход привода идет большой по величине ложный сигнал, так чтопривод отклоняется с максимальной скоростью. Через некоторое время системаконтроля обнаруживает отказ и привод идет в обратную сторону. На рис.
5.35приведены переходные процессы при различных временах обнаружения отказа.Рисунок 5.35 – Определение максимально допустимого времениопределения отказа; V = VDСистема контроля должна функционировать таким образом, чтобы самолетне мог выйти за границы предельной области. Для оценки максимальногодопустимого времени обнаружения отказа был рассмотрен полет на предельнойскорости VD.
Наиболее критичным представляется выход нормальной перегрузкиза границу предельной области, т. е. Ny = 2,5. Видно, что при времениобнаружения отказа 0,3 с. перегрузка превышает предельное значение, амаксимальное время обнаружения отказа составляет ~ 0,25 с.2655.6 Использование бортовой математической модели для контроля летнойситуации и оценки безопасности траекторийВ настоящее время идет постоянное увеличение интенсивности воздушногодвижения. Это ведет к уменьшению интервалов по времени и расстоянию междусамолетами, что, в свою очередь, ведет к увеличению риска столкновений.Поскольку безопасность полетов зависит в большой степени от действий экипажа,очень важно, чтобы члены экипажа были обеспечены надежной информацией олетной ситуации.
Данная информация должна быть полной, но не избыточной,чтобы не перегружать экипаж и обеспечить быстрое и однозначное пониманиеопасностей и оперативные действия по их устранению. Весьма важно иметьвозможности прогноза развития летной ситуации, чтобы обеспечить экипажсоответствующей информацией заблаговременно, обратить его внимание наопасные факторы и, в случае необходимости, скорректировать действия экипажа.В качестве составной части системы траекторной безопасности полетаразрабатываютсясистемыконтролялетнойситуациииформированиярекомендаций, позволяющие экипажу избежать опасных ситуаций [1, 4-5, 7, 10,82-90].
Такие системы должны: оценивать летную ситуацию и возможность конфликтов с факторамирельефа, воздушного движения и неблагоприятных атмосферных явлений; формировать ряд возможных траекторий разрешения конфликтов, которыемогут быть реализованы самолетом в его текущем состоянии и конфигурации; сортировать эти траектории в соответствии с выбранными приоритетами; проводить анализ конфликтов с факторами метеоусловий и воздушногодвижения.
Наилучшая траектория рекомендуется экипажу. Для обеспеченияфункций траекторной безопасности система должна иметь информацию: данные о положении и скорости самолета от навигационных систем; трехмерной карты рельефа местности;266 заданные маршруты полета и схемы захода на посадку от системысамолетовождения; данные о других участниках воздушном движении от бортовых систем(ACAS, ADS-B,…) и от наземных пунктов УВД; информацию о погодных условиях от метеолокатора, наземных источниковинформации и других самолетов.Для получения этой информации самолет должен иметь надежные средства связи.Рисунок 5.36 Система контроля летной ситуации и обеспечения траекторнойбезопасности полета.Система траекторной безопасности (рис.
5.36) выполняет следующие функции:1. На основании информации о пространственном и угловом положениисамолета и его скорости, а также данных о ветре производится расчетпрогнозируемой траектории самолета.2. Производится расчет рельефа местности под прогнозируемой траекторией сиспользованием цифровой карты местности. Анализируется конфликтностьтраектории с рельефом, т.е. пересечение траектории с поверхностью.2673. На основании данных о воздушном движении и атмосферных явленияхвдоль траектории проводится оценка опасности продолжения полета вдольданной траектории.4. При наличии конфликтов траектории с одним из факторов (рельеф,воздушноедвижениеиметеоявления)проводитсяихразрешение,т.е.генерируются траектории облета.5. Проводится анализ сгенерированных траекторий с целью оценки ихреализуемости и предпочтительности, который включает следующие этапы:a) Предварительный расчет основных параметров полета вдоль анализируемойтраектории [10, 11], для определения в какой области - нормальной,эксплуатационной или предельной реализуется данная траектория.
Еслипараметры полета вдоль траектории выходят за предельную область,траектория считается нереализуемой.b) Реализуемыетраекториисортируютсяпоихприоритету,которыйопределяется следующими факторами: в какой области полетов реализуется траектория (нормальная ->эксплуатационная - > предельная); близость к границе области; безопасность (близость к земле, минимальный интервал междусамолетами, опасность атмосферных факторов); сложность траектории (количество и интенсивность управляющихвоздействий).Поскольку расчет параметров траектории, выполненный в п. «а» являетсяприближенным,тонесколькотраекторийснаибольшимприоритетоманализируются более детально с использованием бортовой математическоймодели самолета (рис.
5.37). Для этого выполняются виртуальные полеты вдольтраекторий и полученная информация о параметрах движения используется длявыбора траектории. Процедура прогноза движения на десятки секунд впереддолжна выполняться за время порядка одной секунды, т.е. гораздо быстрее268реального времени. Поэтому эта функция является весьма ресурсоемкой с точкизрения вычислительных возможностей и выполнение целого ряда полетов вдольтраекторий возможно только при использовании параллельных вычислений.Рисунок 5.37 Структура бортовой математической модели самолета.В работе основное внимание уделяется реализуемости сгенерированныхтраекторий с использованием бортовой математической модели самолета.
Вчастности, при выполнении виртуального полета проводится непрерывныймониторинг параметров полета в соответствии с алгоритмом, приведенным нарис. 5.38. Общая схема организации анализа траекторий с помощью бортовойматематической модели приведена на рис. 5.39. После того как генератортраекторийсформировалвозможныетраекториисамолетанеобходимореализовать виртуальный полет вдоль них. Для этого производится расчетнормальной и продольной перегрузок и угла крена, которые будут использоватьсядалее как входные сигналы системы траекторного управления.
По сути дела этоаналог автопилота и автомата тяги, с тем отличием, что данная система работаетво всех областях режимов полета, включая предельную.269Рисунок 5.38 Определение реализуемости траектории.Рисунок5.39Общаясхемаанализаторатраекторийспомощьюматематической модели.Поскольку зависимость заданных параметров траектории известна заранее, товозможно провести фильтрацию этих сигналов с целью внесения опережения.Исходя из заданной траектории, можно произвести расчет заданной высоты,вертикальной скорости в земной системе координат, нормальной перегрузки.270Если эту перегрузку подать как заданную на вход системы дистанционногоуправления модели самолета, то система отработает перегрузку с запаздыванием,что приведет к ошибкам отработки заданной вертикальной скорости и высоты.При внесении опережения при фильтрации заданного сигнала запаздывание вотработке заданной перегрузки значительно уменьшается и отработка заданнойвертикальной скорости и высоты производится гораздо эффективнее.
Однако издесь со временем накапливаются ошибки из-за того что система работает вразомкнутом контуре. Для устранения этого недостатка применяется коррекциякомандного сигнала по рассогласованию с заданной траекторией, сходные с теми,которые используются в автопилоте.Рисунок 5.40 Моделирование виртуального полета – облета препятствия спомощью бортовой математической моделиНа рис.
5.40 приведен пример моделирование виртуального полета – облетапрепятствия с помощью бортовой математической модели. После того, как решенвопрос с отработкой заданной траектории математической моделью, встает271вопрос о реализуемости траекторий. Иными словами, необходимо выработатькритерии, по которым можно судить, является траектория реализуемой или нет.При этом следует принять во внимание реализацию следующих событий: траектория отрабатывается с заданной точностью без выхода параметровдвижения за границы нормальной, эксплуатационной и предельнойобластей; параметры полета остаются внутри предельной области, но самолет не всостоянииотработатьзаданнуютраекторию–ошибкиотработкипревышают допустимые пределы; параметры полета остаются внутри предельной области, но происходитстолкновение с земной поверхностью; параметры полета выходят за границы предельной области.Следует отметить, что современные системы управления включают в себяэффективные средства защиты области режимов полета и практически недопускают выход параметров за границы предельной области.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
