- •Часть I.
- •11.2.3. Решение линейных дифференциальных уравнений
- •11.2.5. Исследование управляемого движения с помощью
- •Лекция 1.
- •Введение. Предмет курса
- •Характеристики Земли, ее атмосферы (см. Рис.1)
- •Лекция 2.
- •Аэродинамические силы и продольный момент изолированного крыла
- •Пример 1 (см. Рис. 10).
- •Пример 2.
- •Пример 3 (рис.11).
- •Лекция 3.
- •Полная аэродинамическая сила и продольный момент ла
- •4 Рис. 16 .1 Аэродинамические характеристики крыла
- •4.2 Системы координат и углы, определяющие положение ла в пространстве
- •Лекция 4.
- •4.3 Полная аэродинамическая сила всего ла
- •Примеры
- •4.4.Полный момент ла, обусловленный аэродинамическими силами
- •Уравнения движения ла
- •5.1 Уравнения движения в векторной форме
- •Лекция 5.
- •5.2 Уравнения движения ла в скалярной форме
- •Кинематические уравнения. Связь между углами
- •6. 1 Кинематические уравнения движения центра масс (цм) ла можно получить, разложив векторное уравнение
- •6.2 Кинематические уравнения, описывающие вращение ла относительно нормальной системы координат (рис.24) Вид по стрелке а
- •Лекция 6.
- •Уравнения движения центра масс ла в частных случаях
- •7.1 Полёт без крена и скольжения относительно сферической невращающейся Земли при отсутствии ветра
- •7.2 Полет без крена и скольжения относительно плоской невращающейся Земли при отсутствии ветра.
- •7.3 Горизонтальный полет с креном и без скольжения
- •7.4 Перегрузка. Уравнения движения центра масс в безразмерной форме
- •Лекция 8.
- •8.2 Установившийся набор высоты. Скороподъемность ла
- •8.3 Особенности летных характеристик и динамики вертолета
- •Лекция 9.
- •8.4. Диапазон высот и скоростей полета вертолета
- •8.5 Установившееся снижение самолета. Планирование
- •8.6 Виражи.
- •8.7 Правильный вираж (без скольжения, с креном и постоянной скоростью).
- •Лекция 10.
- •Методы наведения при атаке воздушной цели
- •9.1 Область возможных атак по методу погони
- •Лекция 11.
- •9.2 Движение ракеты в плотных слоях атмосферы
- •Лекция 12.
- •10. Устойчивость и управляемость движения
- •10.1. Виды устойчивости движения
- •10.2. Статическая и динамическая устойчивость и управляемость ла
- •Лекция 13.
- •10.3. Управление движением ла. Использование автоматических средств управления
- •Лекция 14.
- •10.4. Показатели статической устойчивости и управляемости
- •Лекция 15.
- •10.5 Диапазон центровок ла
- •11.Исследование возмущённого движения ла
- •11.1 Уравнения возмущённого движения ла
- •Лекция 16.
- •11.2 Математические методы исследования
- •11.2.1 Решение линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами классическим методом
- •11.2.2 Алгебраические критерии устойчивости
- •Лекция 17.
- •11.2.3 Решение линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами операторным методом
- •Пример.
- •11.2.4 Исследование управляемого движения с помощью передаточных функций
- •11.2.5 Исследование управляемого движения с помощью частотных характеристик
- •Литература Основная
- •Дополнительная
Лекция 13.
10.3. Управление движением ла. Использование автоматических средств управления
В любом процессе управления участвует объект управления и управляющая система. Для нашего случая объектом является ЛА. В режиме автоматического управления управляющей системой является автопилот; а в режиме ручного (штурвального) управления – летчик с необходимым комплексом пилотажно-навигационных приборов.
Процесс управления осуществляется по замкнутому контуру, в котором ЛА можно рассматривать как звено системы управления.
Если управляющей системой является автопилот, то в совокупности с ЛА они образуют систему автоматического управления – САУ. Упрощенно структуру САУ можно представить в виде схемы (см. рис.55), на которой yзад=(Jзад, Hзад, nyaзад,…)
В соответствии с yф – yзад = ε – рассогласованием вырабатывается закон управления “u”, который в виде сигнала поступает на рулевой привод и отклоняет орган управления dо.у. для устранения рассогласования.
Замкнутая система «ЛА – автопилот» должна быть устойчивой и обеспечивать высокое качество процесса управления, т.е. обладать достаточной точностью и быстродействием при выполнении требований безопасности полета. При этом должны максимально использоваться маневренные свойства ЛА, упрощаться пилотирование на всех режимах полета.
Р
При ручном управлении летчик сравнивает фактические значения yф параметров (nx, ny, nz, α, J, V, H…) и др. с желаемыми для выполнения того или иного маневра yжел. При рассогласовании он отклоняет соответствующие органы управления dо.у непосред-
ственно через тяги от рычага управления для обратимой системы или через силовой привод – бустер для необратимой системы управления. Схема управления следующая (см. рис.56)
Рис. 56
Так как возможности конструктивной компоновки ЛА и летчика ограничены, то обычно применяют автоматические системы управления для помощи летчику. Для этой цели в систему ручного управления вводят автомат регулировки управления (АРУ), меняющий передаточный коэффициент рулевого тракта и градиент загрузки рычагов управления (АРЗ – автомат регулировки загрузки) по режимам и условиям полета, МТЭ – механизм траекторного эффекта и др.
Эти автоматы не формируют сами отклонение органов управления dо.у., но меняют соотношение между отклонением органа управления и соответствующего рычага управления летчиком в зависимости от измеренных значений высоты, скорости полета. Например, одно из соотношений – передаточный коэффициент рулевого тракта определяется как:
где Xл – перемещение рычага (ручки, педали) летчиком. Меняя автоматически величину Кш по режимам полета, АРУ –изменяет характеристику управляемости- расход рычага управления на выполнение того или иного маневра. АРУ, АРЗ– облегчают пилотирование на различных режимах полета (уменьшают усилия и улучшают различные характеристики управляемости).
Для улучшения устойчивости и управляемости АРУ, АРЗ недостаточно и необходима быстродействующая автоматическая система, работающая параллельно с летчиком, обеспечивая приемлемые характеристики устойчивости и управляемости. Такая система улучшения устойчивости и управляемости (СУУ) формирует дополнительные управляющие сигналы и в итоге – управление в соответствии с измеренными параметрами движения ЛА.
В зависимости от решаемых задач СУУ, в них применяются автоматы различных типов. Простейшими из автоматов являются автоматы демпфирования или демпферы. Они состоят из датчиков ωx ωy ωz угловых скоростей крена, рыскания и тангажа (ДУС), исполнительных механизмов, позволяющих параллельно летчику и независимо от него формировать сигнал на отклонение органа управления. Суммарное отклонение органа управления складывается из отклонения летчиком dо.у.л.. и демпфером (автоматом) dо.у.а.:
dо.у.= dо.у.л.+ dо.у.а., (10.2)
где dо.у.а.=Кω ω.
Для канала тангажа это ωz , для крена - ωx , для рыскания - ωy . Кω – коэффициент усиления. Знак dо.у.а. выбирается так, чтобы гасить, демпфировать возникшее вращение.
Возвращение на исходный режим полета обеспечивает более сложный автомат – автомат устойчивости, в котором сигнал dо.у.а. формируется по изменению не только угловой скорости, но и углового отклонения - ∆α ,∆β или отклонения перегрузок ∆ny , ∆nz . Например, для автомата продольной устойчивости (канал тангажа) руль высоты отклоняется по закону:
dв.a. = Кω ωz + Кα ∆α (10.3)
при измерении датчиком отклонения угла a или
dв.a. = Кω ωz + Кn ∆ny (10.4)
при измерении акселерометром отклонения перегрузки от расчетного значения в опорном движении. Подбором n) -добиваются улучшения динамических характеристик ЛА как объекта управления.