книги / Системы управления летательными аппаратами и их силовыми установками

2KK >KJ„.

Данные зависимости показывают, что устойчивость канала тан­ гажа может быть обеспечена выбором значений параметров автомата

стабилизации: К0, Т0, Кн, Тп, Тк.

Используя условия устойчивости (14.49), построим области ус­ тойчивости канала тангажа в плоскости параметров Тк и К0 и срав­

Области устойчивости дискретного канала тангажа представ­ лены на рис. 14.8. Как видно на рисунке, область устойчивости за­ ключена между гиперболами, построенными по выражениям (14.50)

Сравнивая области устойчивости ка­ налов рыскания и тангажа, можно отметить, что область устойчивости канала тангажа меньше за счет огра­ ничения ее кривой 2.

Оценим влияние на области ус­ тойчивости коэффициента передачи интегратора Кн. Если Кп стремится к 0, то кривая 2 превращается в ось ординат и области устойчивости ка­

нала тангажа совпадают с областями устойчивости канала рыскания, т.е. при бесконечно малом влиянии интегратора отличие областей устойчивости каналов тангажа и рыскания отсутствует.

При бесконечно большом коэффициенте передачи интегратора (Кн -> оо) кривая 2 превращается в кривую 1, построенную по вы­ ражению (14.50), т.е. область устойчивости канала тангажа исчезает.

Таким образом, увеличение коэффициента передачи интегра­ тора обусловливает ухудшение качества регулирования и в конечном счете может привести к потере устойчивости системы.

Задача состоит в выборе оптимального значения Кп, удов­ летворяющего требованиям точности и устойчивости канала тангажа.

Глава 15 ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТА УГЛОВОЙ

СТАБИЛИЗАЦИИ ЛА

15.1.Функциональная схема автомата стабилизации

Всостав АС входят следующие основные элементы (рис. 15.1): гироприбор (ГП), измерявший угол разворота ЛА; преобразователь аналог - код, состоящий из датчика угла (ДУ), преобразующего угол

вэлектрический сигнал, и преобразователя напряжение - код (НК);

Рис. 15.1

бортовая цифровая вычислительная машина, в которую входит пре­ образователь координат (ПК) для исключения вредного взаимовлия­ ния каналов СУС, дискретное корректирующее устройство (ДКУ) и дискретный интегратор (ДИ) в канале тангажа; преобразователь код - аналог и рулевой привод.

15.2.Принцип действия преобразователей аналог - код

Всистемах управления ЛА в основном используются преоб­

разователи аналог - код двух типов: преобразователи считывания и преобразователи последовательного счета.

Принцип действия преобразователей считывания основан на использовании в них в качестве датчиков угла кодирующих дисков или барабанов с нанесенными на них масками двоичных кодов. При повороте диска (барабана) с него снимается параллельный двоичный

сить 100 %. Например, если устройство съема информации (показано пунктиром) находится на границе чисел 3 и 4, то будет выдана ин­ формация, соответствующая числу 7. Подобная ошибка является не­ допустимой. Для уменьшения данной ошибки в преобразователях считывания вместо двоичного кода применяется двоично-цикличе­ ский код - код Грея. Маска кода Грея приведена на рис. 15.3, б. На рисунке видно, что при переходе от одного числа к другому в ко­ де Грея происходит изменение только в одном разряде. В таком слу­ чае ошибка неоднозначности равна величине младшего разряда чис­ ла, т.е. 1.

2°

21

22

2°

21

22

Рис. 15.3

Таким образом, в кодирующих дисках используется код Грея, но в состав преобразователя считывания должно входить устройство, преобразующее код Грея в двоичный код, потому что БЦВМ воспри­ нимает только двоичный код. Преобразование кода Грея в двоичный код осуществляется в соответствии с алгоритмом

где ак, Ьк - соответственно младшие разряды двоичного кода и кода Грея. Например, необходимо преобразовать в двоичный код число 9. В коде Грея число 9 записывается в виде 1101. Зная, что число 9 не­ четное (информацию о четности числа можно получить при кодиро­

Недостатком данных преобразователей можно также считать необходимость наличия специального устройства, обеспечивающего выдачу информации при уменьшении угла поворота диска.

Накапливающие преобразователи пока ограниченно использу­ ются в системах управления ракет (применяются только в системах телеконтроля).

Циклические преобразователи представляют собой преобра­ зователи типа напряжение - код. С датчиков угла, конструктивно выполненных отдельно от преобразователя, поступает электрический сигнал, амплитуда которого зависит от угла поворота ротора датчика относительно статора. Данный сигнал поступает на преобразователь.

Таким образом, в циклических преобразователях происходит пре­ образование полного значения измеряемого угла в код, причем данное преобразование осуществляется, как правило, с промежуточным пре­ образованием амплитуды в фазу, частоту, временной интервал.

К достоинству данных преобразователей можно отнести от­ сутствие ошибок неоднозначности и систематических ошибок.

Недостатком является необходимость наличия специального датчика угла.

Циклические преобразователи нашли широкое применение в цифровых системах стабилизации движения ракет. Примером их использования является фазовый преобразователь угла (ФПУ), при­ меняемый в системах угловой стабилизации различных ЛА.

15.3. Принцип действия фазового преобразователя угла

Фазовый преобразователь угла предназначен для преобразо­ вания входного сигнала, амплитуда которого зависит от угла разво­ рота ЛА, в фазу выходного сигнала и затем - во временной интервал. Функциональная схема преобразователя угол - фаза - временной ин­ тервал представлена на рис. 15.5.

В качестве датчиков углов, информация с которых поступает на ФПУ, в бортовых системах, как правило, используются многополюс­ ные вращающие трансформаторы - индукционное редуктосины (ИР).

Использование индукционных редуктосинов позволяет сущест­ венно повысить точность измерения угла, так как измерение проис­ ходит в пределах одной пары полюсов. При больших углах отклоне­ ния возникает проблема неоднозначности выдачи преобразователем информации, которая разрешается использованием счетчиков точно­ го и грубого отсчета.

Работает преобразователь следующим образом. На статоре дат­ чика угла ИР имеются три обмотки: обмотка питания, которая намо­ тана на каждом зубце статора, синусная и косинусная обмотки, на­ мотанные на разных зубцах статора. При вращении ротора относи­ тельно статора происходит изменение воздушного зазора, и на выходе датчика угла возникают два напряжения, одно из которых пропорционально синусу, а другое - косинусу угла поворота ротора относительно статора. Пределы измерения угла определяются разме­ рами рубцов ротора и статора, т.е. числом пар полюсов. Выходная информация ИР периодически повторяется. Для повышения точно­ сти измерения угла число пар полюсов ИР берется значительным (например, 45), поэтому пределы измерения угла при повороте на одно зубчатое деление обычно невелики (для рассматриваемого при­ мера они равны 4°).

Итак, при измерении угла поворота ротора относительно ста­

здесь Us, Uc - соответственно сигналы на выходе синусной и коси­ нусной обмоток;

Ф - угол поворота ротора ИР;

to - частота питающего напряжения; ЛГ,, К2 - коэффициенты передачи;

Um - максимальное значение напряжения питания.

Данные сигналы поступают на преобразователь амплитуда - фа­ за ФПУ (ПАФ), где происходит преобразование амплитуды входного сигнала в фазу выходного.

Эпюры сигналов на входе и выходе элементов ФПУ представ­ лены на рис. 15.6.

ПАФ является основным элементом ФПУ, поэтому рассмотрим его работу подробнее. ПАФ, как правило, представляет собой фазо­ сдвигающие цепочки. Схема ПАФ совместно с датчиком угла приве­ дена на рис. 15.7. Сигналы, снимаемые с синусной и косинусной об­

С ,=С2.

Запишем зависимости для падений напряжений на нагрузочных