- •Жанжеров Е.Г.
- •1.1. Назначение системы стабилизации летательных аппаратов
- •1.2. Функциональная схема системы стабилизации
- •1.4. Возмущения, действующие на летательный аппарат в полете
- •1.5. Рулевые органы летательного аппарата
- •СТАБИЛИЗАЦИЯ УГЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ ЖЕСТКОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
- •2.1. Структурная схема системы стабилизации
- •2.5. Анализ точности дискретного канала рысканья системы угловой стабилизации
- •2.6. Способ повышения точности стабилизации движения летательного аппарата по каналу тангажа
- •РУЛЕВЫЕ ПРИВОДЫ СИСТЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ
- •4.1. Функциональная схема рулевого привода
- •4.2. Принцип действия рулевых машин
- •4.3. Передаточные функции рулевых машин
- •4.4. Передаточная функция рулевого привода
- •Глава 5
- •5.1. Влияние упругих колебаний корпуса на угловое движение летательного аппарата
- •5.3. Структурная схема системы угловой стабилизации упругого летательного аппарата
- •5.4. Явление транспонирования частоты в системе угловой стабилизации упругого летательного аппарата
- •5.6. Условия стабилизации четных и нечетных тонов упругих колебаний корпуса летательного аппарата
- •5.8. Методика выбора частоты квантования при стабилизации нескольких тонов упругих колебаний корпуса
- •Глава 6
- •6.1. Уравнения движения летательного аппарата при учете колебаний жидкого топлива
- •'Pvefp
- •6.3. Стабилизация углового движения летательного аппарата при учете колебаний топлива в баках
- •СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ДВИЖЕНИЯ ЦЕНТРА МАСС ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
- •7.1. Принципы построения системы стабилизации
- •7.2. Выбор закона управления системы боковой стабилизации
- •7.3. Анализ динамики системы боковой стабилизации
- •8.1. Понятие о квантовании сигнала по уровню
- •8.4. Динамика системы стабилизации при учете нелинейности рулевого привода
- •МЕТОДЫ ЧИСЛЕННОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ
- •Интегрирование по правилу прямоугольников
борту ЛА жидкостного двигателя баки ЛА заполнены топливом, которое при движении аппарата колеблется. Эти колебания могут привести к воз никновению расходящихся колебаний корпуса ЛА, что недопустимо.
Все вышеизложенное обусловливает необходимость постановки на борт системы автоматического управления, решающей поставленные задачи.
1.2. Функциональная схема системы стабилизации
Угловое движение и движение центра масс Л А взаимосвязаны. Одна ко в связи с тем, что частоты углового движения и движения масс отлича ются примерно на порядок, можно условно разделить эти два движения. В соответствии с данным положением систему стабилизации разделяют на две системы: систему стабилизации углового движения Л А (СУС) и сис тему стабилизации движения центра масс (ССЦМ). СУС и ССЦМ пред-
Рис. 1.2
ставляют собой системы автоматического регулирования с обратной свя зью, как в непрерывном, так и дискретном исполнении. Принципиальное отличие указанных выше вариантов исполнения заключается в том, что в первом случае для управления применяется аналоговое вычислительное устройство, во втором случае - дискретное, в качестве которого использу ется бортовая цифровая вычислительная машина. На рис. 1.2 представлена типовая функциональная схема системы стабилизации аналогового типа, а на рис. 1.3 - дискретного типа. На рисунках обозначено: ЧЭ - чувстви тельный элемент; АВ У - аналоговое вычислительное устройство; БЦВМ - бортовая цифровая вычислительная машина; РП - рулевой привод; РО - рулевой орган; ОР - объект регулирования; А/К - преобразователь аналогкод; К/А - преобразователь код-аналог.
Рис. 1.3
Принципиально работа аналоговой системы стабилизации не отлича ется от работы дискретной системы и заключается в следующем.
Чувствительный элемент измеряет угловые либо линейные параметры движения ЛА, которые в аналоговом либо дискретном виде поступают в вычислительное устройство, где осуществляется преобразование входного сигнала с целью обеспечения требований к устойчивости, качеству регу лирования и точности системы. Выходная информация с вычислительного устройства после преобразования в аналоговую форму поступает на руле вой привод, который воздействует на рулевые органы ЛА, в результате че го происходит уменьшение отклонений параметров движения Л А от про граммных значений.
Следует отметить, что при использовании в системе стабилизации дискретного рулевого привода преобразователь код-аналог отсутствует. В этом случае дискретно-аналоговое преобразование происходит в самом рулевом приводе.
Известно, что в дискретной системе стабилизации, содержащей циф ровую вычислительную машину (см. рис. 1.3), происходят два процесса: квантование сигнала по времени и квантование сигнала по уровню.
Исследование и проектирование системы автоматического управле ния при одновременном учете указанных выше факторов является весьма сложной задачей. Поэтому можно сделать следующее допущение. На предварительном этапе эскизного проектирования не учитывается процесс квантования сигнала по уровню. В этом случае цифровая система стабили зации движения Л А (см. рис. 1.3) преобразуется в импульсную (рис. 1.4), отличие которой от Цифровой заключается в том, что преобразователь ана лог-код заменяется импульсным элементом (прерывателем), осуществ ляющим квантование сигнала по времени, преобразователь код-аналог - запоминающим устройством (ЗУ), осуществляющим восстановление не прерывного сигнала из импульсного, а бортовая ЦВМ - дискретным вы числительным устройством (ДВУ).
Рис. 1.4
В остальном работа функциональной схемы системы стабилизации импульсного типа аналогична работе цифровой схемы.
1.3. Уравнения движения летательного аппарата
Рассмотрим линеаризованные уравнения ЛА как жесткого, твердого
тела.
Угловое движение Л А описывается уравнением моментов, а движение центра масс - уравнением сил [ 1].
Уравнения бокового движения:
У = ~byZz ~ |
|
—Ьуф + М у , |
(1*1) |
z —~~b22z ~ |
Fz • |
(1*2) |
|
Уравнения нормального движения: |
|
|
|
Д9 + Ь^уУ + |
Д9 + |
Д9 + 6g§5 = М $ , |
(1.3) |
У + Ьууу + Ьу§Д9 + by$ = Fy, |
(1.4) |
где ij/ - угол рысканья;
ДЭ - отклонение угла тангажа; z - боковое отклонение;
у - отклонение по нормали к траектории; 5 - отклонение рулевых органов ЛА:
Му,М$ - приведенные возмущающие моменты;
FZbFy - приведенные возмущающие силы.
Так как уравнения бокового и нормального движения Л А аналогичны, то физический смысл коэффициентов уравнений (1.1) - (1.4) рассмотрим на примере бокового движения. Эти коэффициенты характеризуют сле дующее:
Ъщ - влияние движения центра масс Л А на угловое движение при
полете Л А в атмосфере; буф - демпфирование при угловом движении ЛА в атмосфере;
Ьуj/y - степень собственной статической устойчивости ЛА;
6ц,6- эффективность рулевых органов ЛА, коэффициент при управ ляющем моменте;
Ъ22 ~ демпфирование при линейном перемещении ЛА в атмосфере;
bZy - влияние углового движения ЛА на движение центра масс, то есть коэффициент при боковой составляющей силы тяги и аэро динамической силы;
bz5- коэффициент при управляющей силе, развиваемой рулевыми ор ганами ЛА.
Приведенный возмущающий момент
(1.5)
где Му - возмущающий момент,
1у- момент инерции ЛА относительно оси ОУ i связанной системы ко ординат.
Приведенная возмущающая сила
Fz = — , |
0 -6) |
т |
|
где т - масса ЛА.
Fz - возмущающая сила.
Коэффициенты уравнений, описывающих нормальное движение ЛА, имеют аналогичный физический смысл.
Графики изменения основных коэффициентов уравнений ЛА приве
дены на рис. 1.5. |
|
|
|
Уравнение |
канала |
вращения |
имеет |
следующий вид: |
|
|
|
Ф |
^ффф |
= ^ф • |
(1*7) |
Здесь бфф характеризует демпфирование при
развороте ЛА в атмосфере; 6ф5 - эффектив ность управляющих органов.
Приведенный возмущающий момент
- м ф
М ф= - ^ , |
( 1.8) |
* X |
|
где Мфвозмущающий момент;
1Х- момент инерции ракеты относительно ее продольной оси.
Как видно из зависимостей (1.1) - (1.8), уравнения движения ЛА име ют достаточно громоздкий вид, что весьма осложняет процедуру исследо вания системы стабилизации аналитическим способом. Однако, рассмот