система управления боковым движением летательного аппарата

Классы МПК:G01C23/00 Комбинированные приборы, определяющие более чем одну навигационную величину, например для авиации; комбинированные устройства для измерения двух и более параметров движения, например расстояния, скорости, ускорения
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):Акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро"
Приоритеты:
подача заявки:
1994-05-31
публикация патента:

Использование: относится к авиационному приборостроению, в частности к системам управления, обеспечивающим обход препятствий рельефа местности летательными аппаратами в маловысотном полете. Сущность изобретения: система управления содержит датчик бокового отклонения. Дополнительно введены задатчик параметров замкнутого контура, блок формирования сигнала прогнозирования и блок формирования сигнала управления и параметрических производных 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

Формула изобретения

1. Система управления боковым движением летательного аппарата, содержащая последовательно соединенные по первому и второму выходам входам датчик координат и скоростей и первый блок разности, а также задатчик параметров бокового отклонения, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены задатчик параметров замкнутого корпуса, блок формирования сигнала прогнозирования и блок формирования сигнала управления и параметрических производных, на первый пятый входы которого подключены соответственно первый пятый выходы задатчика параметров бокового отклонения, на один и другой входы которого подключены соответственно первый и третий выходы датчика координат и скоростей, причем первый пятый выходы задатчика параметров замкнутого контура подключены к первому пятому входам блока формирования сигнала прогнозирования, на третий вход первого блока разности подключен первый выход блока формирования сигнала управления и параметрических производных, второй пятый выходы которого подключены соответственно к шестому девятому входам блока формирования сигнала прогнозирования, на десятый вход которого подключен четвертый выход датчика координат и скоростей, выход блока формирования сигнала прогнозирования подключен к четвертому входу первого блока разности, а на шестой вход блока формирования сигнала управления и параметрических производных подключен третий выход датчика координат и скоростей.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок формирования сигнала управления и параметрических производных выполнен в виде второго блока разности, первого блока умножения, блока возведения в степень, блока суммирования, на первый четырнадцатый входы которого подключены соответственно первый десятый выходы блока умножения, первый и второй выходы блока формирования сигнала управления и параметрических производных, первый и второй выходы второго блока разности, на первый пятый выходы блока формирования сигнала управления и параметрических производных подключены соответственно первый четвертый выходы блока суммирования и одиннадцатый выход первого блока умножения, на первый девятый входы которого подключены первый третий выходы блока возведения в степень, шестой, первый и второй входы блока формирования сигнала управления и параметрических производных и первый третий выходы второго блока разности, на первый пятый входы которого соответственно подключены первый пятый входы блока формирования сигнала управления и параметрических производных, шестой вход которого подключен также к входу блока возведения в степень.

3. Система по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что блок формирования сигнала прогнозирования выполнен в виде второго блока умножения, блока извлечения корня квадратного, блока суммирования и разности, на первый пятнадцатый входы которого подключены первый четырнадцатый выходы блока умножения и пятый вход блока формирования сигнала прогнозирования, на выход которого подключен пятый выход блока суммирования и разности, первый четвертый выходы которого подключены соответственно к третьему пятому входам блока деления и девятому входу блока умножения, на первый восьмой входы которого подключены соответственно первый четвертый, шестой девятый входы блока формирования сигнала прогнозирования, десятый вход которого подключен к первому входу блока деления, первый четвертый выходы которого подключены к десятому - тринадцатому входам второго блока умножения, пятнадцатый выход которого подключен к шестому входу блока деления, между вторым входом которого и первым выходом блока суммирования и разности включен блок извлечения корня квадратного.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к авиационному приборостроению, в частности к системам управления, обеспечивающим обход препятствий рельефа местности летательными аппаратами в маловысотном полете.

Известны системы управления, обеспечивающие отработку заданного бокового отклонения, приведенные в книгах Байбородина Ю.В. "бортовые системы управления полетом" М. Транспорт, 1975 [1][2]

В качестве прототипа принимается система, описанная в [2]

Структурная схема данной системы, приведенная на фиг.1, содержит задатчик параметров бокового отклонения (ЗПБО), датчик координат и скорости (ДКС), блок разности (БР).

Сигнал заданного бокового отклонения Z3, выдаваемый программно или вручную оператором с выходом ЗПБО, поступает на третий вход БР, на первый и второй входы которого с первого и второго выходов ДКС поступают сигналы текущего бокового отклонения Z и текущей боковой скорости система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108.

На выходе БР формируется сигнал система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108, подаваемый в смежную систему стабилизации, имеющий передаточную функцию:

система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108

где

Zy управляющий сигнал,

g ускорение силы тяжести,

C1, C2 постоянные коэффициенты,

p оператор дифференцирования.

При система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108

в замкнутом контуре навигации будет движение

Z(B4P4 + B3P3+B2P2 +B1P+1)=ZR(p)=Z3.

Если Z3 является заданной траекторией обхода препятствий - функцией времени, например, Z3= Asinсистема управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108t, а R(p)=(Tp+1)4, то амплитуда по Z3 имеет вид:

система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108

соответственно, например, при T2система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 207910820,05, A=1000 погрешность dAz0,1A=100 м, наличие таких погрешностей, например, в режиме обхода препятствий является недостатком системы прототипа, так как существенно уменьшает показатели безопасности.

Технико-экономичиским эффектом, достигаемым при использовании предлагаемого технического решения, является повышение точности управления. Достигается это тем, что в систему управления, содержащую последовательно соединенные по первому и второму выходам-входам датчик координат и скоростей и первый блок разности, а также задатчик параметров бокового отклонения, дополнительно введены задатчик параметров замкнутого контура, блок формирования сигнала прогнозирования и блок формирования сигнала и параметрических производных, на первый-пятый входы которого подключены соответственно первый-пятый выходы задатчика параметров бокового отклонения, на один и другой вход которого подключены соответственно первый и третий выходы датчика координат и скоростей, причем первый-пятый выходы задатчика параметров замкнутого контура подключены к первому-пятому входам блока формирования сигнала прогнозирования, на третий вход первого блока разности подключен первый выход блока формирования сигнала управления и параметрических производных, второй-пятый выходы подключены к шестому-девятому входам блока формирования сигнала прогнозирования, на десятый вход которого подключен четвертый выход датчика координаты и скорости, выход блока формирования сигнала прогнозирования подключен к четвертому входу первого блока разности, а на шестой вход блока формирования сигнала управления и параметрических производных подключен третий датчик координат и скоростей.

На фиг.1 представлена блок-схема прототипа, обозначения входящих блоков приведены выше; на фиг.2 блок-схема предлагаемой системы, содержащей:

1- датчик координат и скоростей ДКС:

2 Первый блок разности БР1, 3 задатчик параметров бокового отклонения ЗПБО, 4 блок формирования сигнала управления и параметрических производных БФСУПП, 5 блок формирования сигнала прогнозирования БФСП, 6 задатчик параметров замкнутого контура ЗПЗК; на фиг.3 блок-схема БФСУПП 4, содержащего:

7 второй блок разности БР2, 8 первый блок умножения БУ1, 9 блок возведения в степень БВС, 10 блок суммирования БС;

на фиг.4 блок-схема БФСП 5, содержащего:

11 второй блок умножения БУ2, 12 блок суммирования и разности БСР, 13 блок извлечения корня квадратного БИКК, 14 блок деления БД.

Система работает следующим образом.

С первого и второго выходов ДКС1 сигнал боковой координаты Z и боковой скорости система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108 поступают соответственно на первый и второй входы БР1 (2).

С третьего выхода ДКС1 сигнал продольной координаты "X" поступает на шестой вход БФСУПП 4 и на один вход ЗПБО 3, на другой вход которого поступает сигнал боковой координаты Z. В соответствии с координатами местоположения Z, X с ЗПБОЗ по первому-пятому выходам выдаются через дискетное значение "d" дискретные параметры трех точек опорной траектории обхода препятствий:

система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108

При этом, если Z3(х)=a01x+a2x2+a3x3+a4x4,

система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108

Z31 a0 + a1d + a2d2 + a3d3 + a4d4,

Z32 a0 + 2a1d + 4a2d2 + 8a3d3 + 16a4d4,

Z31 a1 + 2a2d + 3a3d2 + 4a4d3.

Параметры Z30, система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108, Z31, Z32, система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108 поступают на первый пятый входы БФСУПП 4, в котором (см. фиг. 3):

первый вход (сигнал Z30 a0) подключен к первому входу БР2(7), к пятому входу БУ1(8) и к одиннадцатому входу БС10;

второй вход (сигнал система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108 ) подключен ко второму входу БР2(7), к шестому входу БУ1(8) и к двенадцатому входу БС10;

третий вход (сигнал Z31) подключен к третьему входу БР2(7);

четвертый вход (сигнал Z32) подключен к четвертому входу БР2(7);

пятый вход (сигнал система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108 ) подключен к пятому входу БР2(7);

шестой вход (сигнал x) подключен ко входу БВС9 и к четвертому входу БУ1(8).

В БР2(7) по поступившим сигналам на трех элементах разности формируются сигналы (при d const):

система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108

Сигнал a2 с первого выхода БР2(7) поступает на седьмой вход БУ1(8) и на тринадцатый вход БС10, сигнал a3 со второго выхода БР2(7) поступает на восьмой вход БУ1(8) и на четырнадцатый вход БС10, сигнал a4 с третьего выхода БР2(7) поступает на девятый вход БУ1(8).

В БВС9 на трех элементах возведения в степень формируются сигналы x2, x3, x4, которые с первого-третьего выходов БВС9 поступают на первыйoCтретий входы БУ1(8), в котором на элементах умножения формируются сигналы: a1x; a2x2; a3x3; a4x4; 2a2x; 3a3x2; 4a4x3, 6a3x; 12a4x2, 24a4x, которые с первого-десятого выходов БУ1(8) поступают на первый-десятый входы БС10, и сигнал система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108 с одиннадцатого выхода БУ1(8) поступает на пятый выход БФСУПП 4.

В БС10 на элементах суммирования формируются сигналы:

f0 Z3(x) a0 + a1x + a2x2 + a3x3 + a4x4,

система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108

Сигналы f0, f1, f2, f3 с первого-четвертого выходов БС10 поступают соответственно на первыйoCчетвертый выходы БФСУПП 4. Сигнал f0 Z3(x) с первого выхода БФСУПП 4 поступает на третий вход БР1(2).

Сигналы параметрических производных (по параметру X) f1, f2, f3, f4 со второго-пятого выходов БФСУПП 4 поступают на шестой-девятый входы БФСП5, на первый-пятый входы которого с первого-пятого выходов ЗПЗК6 поступают сигналы заданных постоянных величин B1, B2, B3, B4, 1.

При движении с постоянным модулем скорости V const

система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108

система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108

система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108

система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108

В БФСП 5 (см. фиг.4):

первый-четвертый входы (сигналы B1, B2, B3, B4) подключены к первому-четвертому входам БУ2(II);

пятый вход (сигнал "I") подключен к пятнадцатому входу БСР12;

шестой-девятый входы (сигналы f1, f2, f3, f4) подключены соответственно к пятому-восьмому входам БУ2(II);

десятый вход (сигнал V) подключен к первому входу БД14.

В БУ2(11) на элементах умножения формируется сигнал f21 который с первого выхода БУ2(11) поступает на первый вход БСР12, где на элементе суммирования формируется сигнал (1 + f21 ), который с первого выхода БСР12 поступает на третий вход БД14 и на вход БИКК13, где формируется сигнал система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108 поступающий на второй вход БД14, в котором в соответствии с зависимостью (1) формируется сигнал система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108 который с первого выхода БД14 поступает на десятый вход БУ2(11), где в соответствии с зависимостью (2) формируется сигнал система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108 и соответственно сигнал система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108 который с одиннадцатого выхода БУ2(11) поступает на одиннадцатый вход БСР12.

Сформированный в БУ2(11) сигнал система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108 с пятнадцатого выхода БУ2(11) поступает на шестой вход БД14, где формируется реализующий зависимость (3) сигнал система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108 который со второго выхода БД14 поступает на одиннадцатый вход БУ2(11), где формируется сигнал система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108 который с двенадцатого выхода БУ2(11) поступает на двенадцатый вход БСР12.

В БУ2(11) формируются сигналы система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108, которые со второго и третьего выходов БУ2(11) поступают на второй и третий входы БСР12, где формируется сигнал система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108, который со второго выхода БСР12 поступает на четвертый вход БД14, где формируется реализующий зависимость (5) сигнал система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108, который с третьего выхода БД14 поступает на двенадцатый вход БУ2(11), где формируется сигнал система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108, который с тринадцатого выхода БУ211 поступает на тринадцатый вход БСР12.

В БУ2(11) формируются сигналы система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108, которые с четвертого и пятого выходов БУ2(11) поступают на четвертый и пятый входы БСР12, где формируется реализующий зависимость (6) сигнал система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108, который с четвертого выхода БСР12 поступает на девятый вход БУ2(22), где формируются сигналы система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108, которые с шестого-десятого выходов БУ2(11) поступают на шестой-десятый входы БСР12 где формируется сигнал

система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108,

который с третьего выхода БСР12 поступает на пятый вход БД14, реализующий зависимость (7), где формируется сигнал система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108, который с четвертого выхода БД14 поступает на тринадцатый вход БУ2(11), где формируется сигнал система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108, который с четырнадцатого выхода БУ2(11) поступает на четырнадцатый вход БСР12, где формируется прогнозирующий сигнал система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108, который с пятого выхода БСР12 поступает на выход БФСП 5 и с выхода БФСП 5 сигнала Zn поступает на четвертый вход БР1(2), где формируется сигнал управления Zy Z3K1 + ZnK1 ZK1 ZpK2, подаваемый в смежную систему стабилизации с передаточной функцией

система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108

В замкнутом контуре управления будет движение

система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108

откуда следует, что при система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108 Z Z3, т.е. действительное движение по Z полностью повторяет заданное.

При расхождении коэффициентов, например, если Z(Tp+1)4= Z3(система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108p+1)4, где система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108 = T+система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108, система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108 система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108 0,1T при Z3= Asinсистема управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108t будет система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108, соответственно погрешность система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108AZ= 0,2Aсистема управления боковым движением летательного аппарата, патент № 20791082T2, и при A 1000 м, T2система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 20791082= 0,05 система управления боковым движением летательного аппарата, патент № 2079108AZ= 10 м это на порядок меньше, чем в системе-прототипе, поэтому свидетельствует о достижении технико-экономического эффекта.

Примеры технического исполнения приведены:

блоков БР, БС, БСР, БД, БУ, ЗПЗК в книге И.М. Тетельбаума, Ю.Р. Шнейдера "Практика аналогового моделирования, М. Энергоатомиздат, 1981, стр. 24,181,182,204;

блок БВС, БИКК в книге В.Б. Смолова "Функциональные преобразователи информации" Л. Энергоатомиздат, 1981, стр. 38, 54;

блока ЗПБО в книге И.Н. Белоглазова и др. "Основы навигации по геофизическим полям", М. Наука, 1985, стр. 24 29;

блока ДКС в книге М.А. Кирста "Навигационная кибернетика полета", М. Воениздат, 1971 г. стр. 23,155.

Класс G01C23/00 Комбинированные приборы, определяющие более чем одну навигационную величину, например для авиации; комбинированные устройства для измерения двух и более параметров движения, например расстояния, скорости, ускорения

способ подготовки инерциальной навигационной системы к полету -  патент 2529757 (27.09.2014)
система управления общесамолетным оборудованием -  патент 2528127 (10.09.2014)
комплексная корреляционно-экстремальная навигационная система -  патент 2525601 (20.08.2014)
способ и бортовая система обеспечения минимумов дистанций продольного эшелонирования по условиям турбулентности вихревого следа -  патент 2525167 (10.08.2014)
многофункциональный тяжелый транспортный вертолет круглосуточного действия, комплекс бортового радиоэлектронного оборудования, используемый на данном вертолете -  патент 2524276 (27.07.2014)
информационно-управляющая система робототехнического комплекса боевого применения -  патент 2523874 (27.07.2014)
комплекс бортового оборудования вертолета -  патент 2520174 (20.06.2014)
система и способ определения пространственного положения и курса летательного аппарата -  патент 2505786 (27.01.2014)
малогабаритная бесплатформенная инерциальная навигационная система средней точности, корректируемая от системы воздушных сигналов -  патент 2502049 (20.12.2013)
способ функционирования топопривязчика в режиме контрольно-корректирующей станции -  патент 2498223 (10.11.2013)
Наверх