Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Кашин Г.М. Автоматическое управление продольным движением упругого самолета

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
10.78 Mб
Скачать

На рис. 5.20 показано изменение рассчитываемых парамет­ ров корректирующего устройства.

Для реализации может быть рекомендовано корректирующее устройство со средними постоянными значениями коэффициен­ тов полиномов числителя и знаменателя:

 

 

- у р2+ 2С] — Р + 1

В 2р 2 +

В р + 1

Ci)j

COj

\ У к . Л р > А2Р2 + Аур + 1 _ф_

1

 

 

2

JC-2 + 2С2 — Р + 1

 

 

2

“ 2

11

р 2 4-2-0,3 р + 1

122 и У

 

'■ 1

 

1

(5.27)

 

182 ^

 

18

 

Параметры

корректирующих устройств выбираются такими,

что

^

= А

= 0,б.

 

 

“2

Сг

 

 

Частотные

характеристики

корректирующего

устройства

с передаточной функцией вида

(5.27) показаны на рис. 5.21. Из

Рис. 5.20.

Значения

Рис. 5.21. Частотные

характеристики

параметров корректи-

корректирующего

устройства

рующего

устройства

 

 

этих характеристик видно, что при помощи такого корректирую­ щего устройства можно получить фазовое опережение выход­ ного сигнала на 60°.

Необходимое опережение по фазе без изменения амплитуды

можно получить при помощи нелинейного корректирующего уст­ ройства ф-ячейки.

230

Корректирующее устройство с ф-ячейкой и кривые измене­ ния сигналов показаны на рис. 5.22. Как видно из рисунка

5.22, б, выходной сигнал ф-ячейки

у— х, когда sign х — sign х\

у=^ 0, когда sign х ф sign гг.

Рис. 5. 22. Процессы в корректирующем устройстве с ф-ячейкой

Выходной сигнал ивых корректирующего устройства (рис. 5. 22, в) определится соотношением

^вых— "WbxT" 2у.

Тогда

Мвых = «вх, при sign х = sign i;

«вых = — «их, при sign х ф sign X.

Пунктиром показан результирующий осредненный выходной сигнал корректирующего устройства uve3.

8 *

231

Нели функцию Ывых(0 разложить в тригонометрический ряд,

то

ирез(*)= ивхо ( —

sin 0)^ -|—

eos u>t---- —cos 3«rf-f- . . . j ~

V 2

зт»

jx

J

— Ивх0(0.5 sin urf-j-0,32 coscotf)=

 

= иВХо (a sin u)t-\- b cos ut) = uBXo A sin (urf-f-ep),

(5. 28)

где

 

 

 

A = ] / a 2

- | - ^ = 0,6;

cp = arctg— = 33°.

 

Следовательно, если входной сигнал ивх управляется сигна­ лом производной йвх, то на выходе получим сигнал с фазовым

Рис. 5.23. Схема моделирования корректирующего устройства с ^-ячейкой

опережением на 30°. В случае, когда управляющий сигнал фор­ мируется с помощью корректирующего устройства, фазовый сдвиг гр и коэффициент усиления А будут другими. Максималь­ ное опережение фазы получается в случае, когда мупР= й Вх-

Схема моделирования корректирующего фазоопережающего устройства с ф-ячейкой показана на рис. 5.23.

_ _ _ _ _ _ _k(f) _ _ _ _ _ _ _

/

к-&(Гур+1)

К ЪТгр 3НТ1+Тг)р1+р+К(р

г3р+1

Т^рг+1Х,&Г$р+1 >т р

 

'rrfpl+2 'lttTitp+1

*"

*~

- /

T fp t + Z ljT s P + f

 

wpyc(p)

Рис. 5.24. Схема стабилизации угловой скорости самолета с коррек­ тирующим устройством

Оценим эффект корректирующего устройства при включении его в контур угловой скорости (рис. 5.24). Передаточная функция

Пр2 + 2UTjP + 1

1

 

1

р + 1

-------------

р 2 + 2 - 0 , 3

122

^

12

и

W K.Y(P )=

 

 

 

 

Т \ р 2 + 2 ^ Т ър + 1

!82 Р2 + 2 ' 0 ’ 5

18

Р + 1

 

2 3 2

выбирается

из

условия

уменьшения фазового запаздьквания

в области частот среза (1,5—2 Гц) привода.

 

 

Характеристическое уравнение этой системы будет

 

где

^i^ip) — as ^ Jr aiP1Jr- ■■~\~aiPJr ao— О,

(5.29)

 

 

 

 

 

 

 

 

а ^ Т , Т гТяТ \Т ь\

 

 

 

 

 

 

 

«т=[2С *7*

 

 

 

 

 

 

 

 

«6= [Т\ (Л + Т2 + Т3) + 2С»7* (7\72 -

 

 

 

 

_1_'9г Т \Т2. (Т Т 4 - Т Т 4 ^ т Т \4-

■ Т ■Т Т Т \4 - Т Т Т Т 2 ■

I ^ Л»S7 5

I 7 # I 7

I 7 2

I 7 I 7 3

I 7 2 7 3 / 1

7 #

7 I 7 2 7

3J I 7 I 7 2 7

3 ' 8 >

а&~~ [7^ (1 +

T3k ))-f- 2С$ 7^ (Т, -|- ^ +

73) +

Т,Тг + Т1Т3+

+ Татя] П +

а д

[Г|

(Г1 + 7’2 + 7’3)+

2 и П

(^17'2 + Г2Г3 +

7'17’з)+

+ ТУУ’з)] + 7 |

(Г1Г2 +

Г1Гз+ 7 '2Г3)+ 2С4^ Г 1Г2Г3;

 

«4 = [(Т\ + Щ 7* Т3) к(у) + 2С, 7* + Т, + Г2 + Г3]

+

+ [Т\ (1 + T3k (у))+ 2С3 7* (Т, +

Г2 + Т3)+ 7\Г2 + ГХ3 +

+Т- + 7 | (7ф+ Г2 + 7\,) + 2С*7* (7лГ2 + 7\Га + Т2ТЯ)+

 

 

Л-т,тгт3,

« з= [(2С*7* +

7’3)О Д +

1] 71+2С5Г, [(7| + 2C*7*7’3)A(Y)+

+ 2С,Г, + Г1 +

Г2 + 7’3] +

Г? (1 + 7'3*(y))+ 2C*7 * (7'1 + 7’2+ Г з)+

+

Т,тг ттхт3-I т;г3+ к - к (у ) Ц TVT\-

ch — T\k (у)4"2C,75[(2C^74 4r T3)k(Y)+ 1] + (7'| +2C47’*7’3)A(Y)+

+ 2 ^ ^ + Г 1+ / 2+ Г з + ^ ( у )^ 7 ’,2С474 + ^ (у )^ П ; a i = 2C57,5&('Y)-(-(2C47,£ + 7 ’3)^(у )+ \-\-kk(y)k^Tv-\-

+ kk(y)kb 2С4Г4; a0 = ( l + ^ ) ^ ( y ) .

Определитель запишем в виде

М (х; у, к (у) ; k )= A 2(x\ k (у); k)+ A i(y0; у; k(y); k)

при х = р 2-, при уо=р; у — р2.

23 3

Определим границы устойчивости системы на тех же режи­ мах полета (5.21) и (5.22)

режим № 1

А 2 (х ; ft(у ); ft) = х4+ 12 •103 х3 + [6,7 •106+ 1,7 •105 ft(y)]x2 +

+ [4,24108 + 5,75 • 107ft(y) + 1,1 • 1СР kk (у) ]х+

+ 2,5 • 109 ft (у) + 1,62 • 109 ft ft (у);

Ai(y0-, У, ft (у); ft) =г/о{г/3 + [1970 + 13,2/г

+ [3,9 • 105 + 1,8 • 104 &(у) + 6,6-104 ft ft (у)]у +

+ 1,3 • 105+ 1,6-106 ft(y) +9,7 -106 ft ft (у)};

режим № 2

А2(х; ft(у); ft) = х4 + 12103 х3 + [5,35-106+ 1,7-Ю5 ft(y)]x2 +

+[42,7 • 106 + 42,4 • 10й ft (у) +13,5 ■106 ft ft(у) +

+2,4- 108ft(y) +33,7- 106ftft(y);

■Ai(y0\ у\ ft (у); ft) =Уо {г/3+ [1790 +13,8 ft (у) ]у2 +

+[2,3 • 105+ 1,6 • 104ft (у) +8,7 • 103 ftft (у)]г/ +

+ 12,5-105+ 1,6-105 ft(y) + 1,26-106 ft ft(y)}.

На рис. 5.25 показаны кривые ft(y)=f(ft) для режимов по­ лета № 1 и № 2. Сравнение их с соответствующими кривыми на

рис. 5. 17 показывает, что система с корректирующим

устройст­

вом имеет зависимости

в у )

 

 

 

 

—1— <CU.

 

 

 

 

 

dk

в

этом

случае

плавное.

Изменение зависимости ft(y)=/(ft)

На всех режимах

полета (см.

рис.

5.25)

при

значениях

ft>fta в системе устанавливается режим автоколебаний высокой, почти постоянной частоты и малой амплитуды

= У у \ = 22

рад/с

 

В системе отсутствуют неустойчивые состояния. На

рис. 5. 26

и 5.27 показано изменение корней

полиномов (5.20)

и (5.29)

замкнутой системы стабилизации угловой скорости без корректи­ рующего и с корректирующим устройством прй ft(y) = 18 с-1. Из этих кривых видно поведение всех отдельных звеньев в зам­ кнутой системе. Сравнивая соответственно кривые на рис. 5.26 и 5.27, видим, что в системе с корректирующим устройством автоколебания на обоих режимах наступают с большой и по­ стоянной частотой ©а — сок.у=22 рад/с- Граница устойчивости определится корректирующим устройством, когда £к.у= 0- Демп­ фирование колебательных движений выше. Это приводит

234

к уменьшению интегральной квадратичной оценки параметров

^ и А. Без

корректирующего устройства граница

устойчивости

и частота

автоколебаний соа= соПр определяются

параметрами

 

-х7у k(r),c-1

 

Рис. 5.25. Кривые границ устойчивости замкнутой системы стабилизации угловой скорости с корректи­ рующим устройством

привода (см. рис. 5.26). На рис. 5.28 показаны значения инте-

оо

тральных квадратичных оценок /& = §$dt при различных значе-

о

ниях параметров корректирующего устройства.

На режиме № 2 из-за влияния зоны нечувствительности при­ вода появляются низкочастотные (0,7—1 Гц) слабодемпфированные колебания малой амплитуды. Для устранения этого яв­ ления целесообразно в корректирующем устройстве предусмот­

23 5

реть нелинейный компенсирующий элемент, как это показано на рис. 5. 19,6. Такое включение нелинейного элемента в цепь кор­ ректирующего устройства даст улучшение переходного процесса на режимах малых скоростных напоров и уменьшение интег­ ральной квадратичной оценки /»' (см. рис. 5.28, кривая 1).

О

0

3

1.0

1 .5

2 ,0

К

 

 

 

б)

 

 

 

Рис. 5.26. Изменение параметров (корней) замкну­ той системы стабилизации угловой скорости без корректирующего устройства

На рис. 5.29 показаны переходные процессы в замкнутой

системе стабилизации угловой скорости 4 скоростного легкого са­ молета с корректирующим устройством при разных значениях коэффициента k в прямой цепи. Из кривых рис. 5. 28, а и б сле­ дует, что для поддержания оптимального качества регулирова­ ния на всех режимах полета коэффициент усиления k должен из­ меняться в 7—10 раз.

2 3 6

а>;а>

О

0 ,5

1,0

1,5

5

0)

Рис. 5.27. Изменение параметров (корней) замкнутой системы ста­ билизации угловой скорости с корректирующим устройством

Рис. 5. 28. Интегральные квадратичные оценки / „ = j &2dt

о

при различных значениях частоты со5

Рис. ^5.29. Процессы в замкнутой системе стабилизации угловой скоро­

сти О при различных значениях коэффициента k в прямой цепи (система с корректирующим устройством)

23 8

5 . 5 .

ДИНАМ ИЧЕСКИ Е СВОЙСТВА СИСТЕМ Ы СТАБИЛИЗАЦИИ

УГЛО ВЫ Х ДВИ Ж ЕН И Й ТЯЖ ЕЛОГО УПРУГОГО САМ ОЛЕТА

 

И В Ы Б О Р

М ЕС Т А УСТАНОВКИ

ДАТЧИКОВ

При

выборе места

установки датчиков

критерием может

быть качество регулирования и границы устойчивости в области

двух

параметров — нелинейного коэффициента

усиления при­

вода

/г (у) и коэффициента усиления k в прямой

цепи контура

стабилизации угловой скорости. Рассмотрим, как изменяются границы устойчивости системы стабилизации угловой скорости

самолета в зависимости от места установки датчика . угловой скорости на фюзеляже.

Рис. 5. 30. Структурная схема системы стабилизации угловой скорости са­ молета с учетом первого тона упругих колебаний

Структурная схема стабилизации угловой скорости самолета показана на рис. 5. 30. Ее передаточная функция

kWnp(p;k(y)) ^02 (Р) + W оз(Р) ^х -57,3

Р

W J23 I Р ) :

1 + kWUp (р; k(y)) Щ2(Р) + Щз G * ) | ^ 5 7 ’ 3

Р

(5. 30)

Из анализа знаменателя передаточной функции следует, что запас устойчивости, а следовательно, и качество регулирования определяются тремя факторами: величинойкоэффициента уси­ ления и прямой цепи k, качеством привода (в том числе его не­

линейной

характеристикой — k ( y ) ) и значениями частных

про­

изводных форм

в местах установки датчиков.

 

 

 

дх

 

Определим влияние указанных параметров.

2 на

1. ДУС расположен в носовой части фюзеляжа (точка

рис. 3. 5)

-^--57,3 = 0,9 град/м.

 

дх

Тогда

А 2 ( х ; k ( y ) ; k ) = х 3+,[565+16,1 -&(у)]*2 +

+[ 16800 + (8500 + 198 k) k (у) + (32200 + 1810 k ) к (у) = 0;

23 9

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ