Модель автопилота

В рамках данной главы в качестве прототипа используется стандартная модель автопилота вертолета одновинтовой схемы, реализованная в виде четырех отдельных каналов (контуров) управления [7.7]:

• канал управления по высоте (H);

• канал управления по направлению ();

• канал управления по крену ();

• канал управления по тангажу ();

Каждый канал рассматривается как отдельная замкнутая система в предположении о том, что влияние отдельного канала на другие отсутствует.

Коротко остановимся на особенностях работы автопилота в различных каналах.

Режим стабилизации предназначен для компенсации воздействия возмущающих факторов и стабилизации параметров движения вертолета, соответствующих текущей балансировочной траектории.

Допустим, что вертолет совершает прямолинейный горизонтальный полет. Под действием возмущающих факторов вертолет начинает отклоняться по направлению. В автопилот управления поступает 2 сигнала из бортового интегрированного комплекса (БИК): с навигационной системы – сигнал направления * - и с датчика угловой скорости – сигнал угловой скорости. Эти сигналы суммируются, усиливаются и поступают на рулевой агрегат, который перемещает орган управления (в данном случае изменяет шаг рулевого винта) на величину_рв, пропорциональную входному сигналу. Под действием изменения шага рулевого винта вертолет начинает возвращаться к первоначальному положению, следовательно, уменьшается сигнал*, а вслед за ним и шаг рулевого винта_рв. При возвращении вертолета в первоначальное положение, если порции изменения шага рулевого винта_рввыбраны правильно в зависимости от сигналов* и(в случае отсутствия постоянно действующих возмущений), имеют место равенства, т.е. автопилот возвращает вертолет в первоначальное положение, и шаг рулевого винта становиться прежним.

Таким образом, стандартный закон стабилизации в данном канале имеет следующий вид:

; (7.17)

где - передаточное число автопилота по углу направления (коэффициент пропорциональности между величиной изменения шага рулевого винта и сигналом угла);- передаточное число автопилота по угловой скорости направления (коэффициент пропорциональности между величиной изменения шага рулевого винта и сигналом угловой скорости).

Для вертолета соосной схемы принцип работы автопилота остается прежним, лишь в качестве управляющего воздействия выступает разница угловых скоростей основных винтов вертолета.

В каналах крена и тангажа режим законы стабилизации аналогичны.

Режим стабилизации по высоте отличен от описанных выше режимов и состоит в следующем. Вертолет совершает полет на определенной высоте. Под действием каких-либо возмущений вертолет начинает менять высоту. Электрический сигнал, пропорциональный изменению барометрической высоты Н, поступает с корректора высоты навигационной системы в автопилот. В автопилоте он усиливается и воздействует на рулевой агрегат, который изменяет общий шаг на величину _ош, пропорциональную сигналу изменения высоты, таким образом, что вертолет начинает возвращаться на прежнюю высоту. Далее все происходит аналогично тому, что описано для канала направления.

Стандартный закон стабилизации в канале высоты имеет следующий вид:

, (7.18)

где - передаточное число автопилота по высоте (коэффициент пропорциональности между величиной изменения общего шага несущего винта и барометрическим изменением высоты).

Следует иметь ввиду, что при действии на вертолет постоянного возмущения для парирования его требуется какое-то перемещение органов управления ⁰_ош и, следовательно (в установившемся режиме ), ц.м. вертолета отклоняется от стабилизируемого положения на величинуH, являющуюся статической ошибкой стабилизации:

(7.19)

В (7.19) i – передаточное число по углу (высоте) данного канала.