Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Системы управления летательными аппаратами и их силовыми установками..pdf
Скачиваний:
59
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
4.55 Mб
Скачать

борту ЛА жидкостного двигателя баки ЛА заполнены топливом, которое при движении аппарата колеблется. Эти колебания могут привести к воз­ никновению расходящихся колебаний корпуса ЛА, что недопустимо.

Все вышеизложенное обусловливает необходимость постановки на борт системы автоматического управления, решающей поставленные задачи.

1.2. Функциональная схема системы стабилизации

Угловое движение и движение центра масс Л А взаимосвязаны. Одна­ ко в связи с тем, что частоты углового движения и движения масс отлича­ ются примерно на порядок, можно условно разделить эти два движения. В соответствии с данным положением систему стабилизации разделяют на две системы: систему стабилизации углового движения Л А (СУС) и сис­ тему стабилизации движения центра масс (ССЦМ). СУС и ССЦМ пред-

Рис. 1.2

ставляют собой системы автоматического регулирования с обратной свя­ зью, как в непрерывном, так и дискретном исполнении. Принципиальное отличие указанных выше вариантов исполнения заключается в том, что в первом случае для управления применяется аналоговое вычислительное устройство, во втором случае - дискретное, в качестве которого использу­ ется бортовая цифровая вычислительная машина. На рис. 1.2 представлена типовая функциональная схема системы стабилизации аналогового типа, а на рис. 1.3 - дискретного типа. На рисунках обозначено: ЧЭ - чувстви­ тельный элемент; АВ У - аналоговое вычислительное устройство; БЦВМ - бортовая цифровая вычислительная машина; РП - рулевой привод; РО - рулевой орган; ОР - объект регулирования; А/К - преобразователь аналогкод; К/А - преобразователь код-аналог.

Рис. 1.3

Принципиально работа аналоговой системы стабилизации не отлича­ ется от работы дискретной системы и заключается в следующем.

Чувствительный элемент измеряет угловые либо линейные параметры движения ЛА, которые в аналоговом либо дискретном виде поступают в вычислительное устройство, где осуществляется преобразование входного сигнала с целью обеспечения требований к устойчивости, качеству регу­ лирования и точности системы. Выходная информация с вычислительного устройства после преобразования в аналоговую форму поступает на руле­ вой привод, который воздействует на рулевые органы ЛА, в результате че­ го происходит уменьшение отклонений параметров движения Л А от про­ граммных значений.

Следует отметить, что при использовании в системе стабилизации дискретного рулевого привода преобразователь код-аналог отсутствует. В этом случае дискретно-аналоговое преобразование происходит в самом рулевом приводе.

Известно, что в дискретной системе стабилизации, содержащей циф­ ровую вычислительную машину (см. рис. 1.3), происходят два процесса: квантование сигнала по времени и квантование сигнала по уровню.

Исследование и проектирование системы автоматического управле­ ния при одновременном учете указанных выше факторов является весьма сложной задачей. Поэтому можно сделать следующее допущение. На предварительном этапе эскизного проектирования не учитывается процесс квантования сигнала по уровню. В этом случае цифровая система стабили­ зации движения Л А (см. рис. 1.3) преобразуется в импульсную (рис. 1.4), отличие которой от Цифровой заключается в том, что преобразователь ана­ лог-код заменяется импульсным элементом (прерывателем), осуществ­ ляющим квантование сигнала по времени, преобразователь код-аналог - запоминающим устройством (ЗУ), осуществляющим восстановление не­ прерывного сигнала из импульсного, а бортовая ЦВМ - дискретным вы­ числительным устройством (ДВУ).

Рис. 1.4

В остальном работа функциональной схемы системы стабилизации импульсного типа аналогична работе цифровой схемы.

1.3. Уравнения движения летательного аппарата

Рассмотрим линеаризованные уравнения ЛА как жесткого, твердого

тела.

Угловое движение Л А описывается уравнением моментов, а движение центра масс - уравнением сил [ 1].

Уравнения бокового движения:

У = ~byZz ~

 

Ьуф + М у ,

(1*1)

z —~~b22z ~

Fz

(1*2)

Уравнения нормального движения:

 

 

Д9 + Ь^уУ +

Д9 +

Д9 + 6g§5 = М $ ,

(1.3)

У + Ьууу + Ьу§Д9 + by$ = Fy,

(1.4)

где ij/ - угол рысканья;

ДЭ - отклонение угла тангажа; z - боковое отклонение;

у - отклонение по нормали к траектории; 5 - отклонение рулевых органов ЛА:

Му,М$ - приведенные возмущающие моменты;

FZbFy - приведенные возмущающие силы.

Так как уравнения бокового и нормального движения Л А аналогичны, то физический смысл коэффициентов уравнений (1.1) - (1.4) рассмотрим на примере бокового движения. Эти коэффициенты характеризуют сле­ дующее:

Ъщ - влияние движения центра масс Л А на угловое движение при

полете Л А в атмосфере; буф - демпфирование при угловом движении ЛА в атмосфере;

Ьуj/y - степень собственной статической устойчивости ЛА;

6ц,6- эффективность рулевых органов ЛА, коэффициент при управ­ ляющем моменте;

Ъ22 ~ демпфирование при линейном перемещении ЛА в атмосфере;

bZy - влияние углового движения ЛА на движение центра масс, то есть коэффициент при боковой составляющей силы тяги и аэро­ динамической силы;

bz5- коэффициент при управляющей силе, развиваемой рулевыми ор­ ганами ЛА.

Приведенный возмущающий момент

(1.5)

где Му - возмущающий момент,

1у- момент инерции ЛА относительно оси ОУ i связанной системы ко­ ординат.

Приведенная возмущающая сила

Fz = — ,

0 -6)

т

 

где т - масса ЛА.

Fz - возмущающая сила.

Коэффициенты уравнений, описывающих нормальное движение ЛА, имеют аналогичный физический смысл.

Графики изменения основных коэффициентов уравнений ЛА приве­

дены на рис. 1.5.

 

 

 

Уравнение

канала

вращения

имеет

следующий вид:

 

 

 

Ф

^ффф

= ^ф •

(1*7)

Здесь бфф характеризует демпфирование при

развороте ЛА в атмосфере; 6ф5 - эффектив­ ность управляющих органов.

Приведенный возмущающий момент

- м ф

М ф= - ^ ,

( 1.8)

* X

 

где Мфвозмущающий момент;

1Х- момент инерции ракеты относительно ее продольной оси.

Как видно из зависимостей (1.1) - (1.8), уравнения движения ЛА име­ ют достаточно громоздкий вид, что весьма осложняет процедуру исследо­ вания системы стабилизации аналитическим способом. Однако, рассмот­