МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Установочные тексты лекций по дисциплине

"Локальные системы управления " для специальности (специализации) 210100

"Управление и информатика в технических системах"

Часть 1

Составил: доцент кафедры № 301,

канд. техн. наук Мулин П.В.

Утверждено

на заседании кафедры № 301

“ ” ___________ 200 г.

Москва

2006

Часть 1 (лекции – 18 часов, срс – 13 часов, зачет)

Тема 1. (4 ч., срс 1 ч.)

1. Общая характеристика управления полетом. Принципы разработки больших систем (систем управления полетом)

Любой самолет осуществляет полет по определенным этапам. Это:

1.- взлет;

2.-набор высоты;

3.- крейсерский полет (полет по заданному маршруту);

4.- смена высоты крейсерского полета с сохранением скорости (смена эшелона);

5.- разгон или торможение на постоянной высоте;

6.- снижение с торможением;

7.- заход на посадку;

8.- полет по глиссаде посадки и приземление. См. рис.

Z

Реализация целей этапов производится вследствие соответствующего управ-ления движением. Движение с-та как твердого тела характеризуется шестью степенями свободы - тремя вращательными и тремя поступательными. Каждый этап полета, каждый маневр характеризуется заданным законом изменения тех или иных фазовых координат. Поэтому управление полетом производится по принципу соответствующего регулирования фазовых координат.

Управление полетом может быть ручным, полуавтоматическим и авто- матическим. Задачи управления можно разделить на три уровня:

- обеспечение требуемой устойчивости и управляемости;

- стабилизация тех или иных фазовых координат;

- целенаправленное управление траекторией.

Процесс управления полетом определяется информационным взаимодействием при выполнении операций наблюдения, обработки информации, формировании цели системы, построения траектории и выработки сигналов управления. Бортовая система управления представляет собой человеко-машинный комплекс в составе летчика (экипажа), информационно-управляющих устройств кабины, датчиков и информационных систем, математического обеспечения БЦВМ навигационного комплекса, систем автоматического управления, реализующих принципы алгоритмизации и автоматизации режимов управления.

В основе разработки больших систем лежит концепция системного подхода и целевого управления. Использование этой концепции требует четкого представления о цели, условиях разработки и использования системы, а также о формировании критерия, позволяющего оценить степень достижения этой цели разрабатываемой системой. Концепция целевого управления требует обеспечения максимально возможного при данных условиях и ограничениях качества решения основной задачи (цели) системы в целом.

Одним из методов решения такого рода задач большой размерности является теория многоуровневого иерархического управления. Идея решения состоит в декомпозиции и формировании максимально упрощенных локальных задач, составляющих нижний уровень управления, с координацией последних для обеспечения решения основной задачи (цели) системы в целом. Ограничения и критерии качества решения частных задач различных иерархических уровней и разных локальных подсистем, входящих в бортовую систему управления, должны быть заданы так, чтобы оптимизация этих частных критериев и обеспечила максимизацию общего критерия качества работы системы в целом. Т.е. критерии качества каждого уровня иерархии должны задаваться в соответствии с «потребностями» более высокого уровня управления, т.е. исходя из более общей постановки задачи.

Выделение уровней в иерархической системе формально описывается следующим образом. Пусть система описывается векторным дифференциальным уравнением в форме Коши

,

где - вектор координат состояния системы; - вектор управляющих воздействий; - вектор возмущений.

Вектор состояния разбивают на два субвектора . Субвектор характеризует состояние верхнего (старшего) уровня, а субвектор описывает состояние нижнего или исполнительного уровня (локальной системы). Процедура деления на уровни не поддается полной формализации. Обычно к верхнему уровню относят те координаты и процессы, которые непосредственно влияют на решение главной задачи (целевой функции). Применительно к системам управления полетом характерным является выделение в качестве верхнего – траекторного уровня, нижнего – пилотажного. В результате оптимизации верхнего уровня получаются зависимости и программы, которые рассматриваются как задающие воздействия для нижнего уровня. Нижний уровень строится по принципу оптимальной в определенном смысле отработки задающих воздействий, сформированных на верхнем уровне, и представляет собой локальную систему стабилизации.