Летательный аппарат как объект регулирования

              Введение жесткой обратной связи, кроме обеспечения пропорциональности угла отклонения руля величине управляющего сигнала, снижает постоянную времени рулевого привода, т.е. увеличивает его быстродействие. Частота собственных колеба­ний рулевого привода должна быть примерю на порядок вы те частоты угловых колебаний ЛА.

Блок чувствительных элементов

              Характеристиками датчиков являются передаточные функции и методические погрешности. Статические погрешности датчиков должны быть меньше допустимых погрешностей процессов управ­ления. Динамические погрешности датчиков, определяемые по передаточным функциям, в полосе пропускания контура ЛА - АП должны быть малы.

Для измерения углов тангажа, рыскания и крена ЛА применяются свободные гироскопы (на беспилотных ЛА с малым временем полета), корректируемые трехстепенные гиро­скопы и гироскопические системы типа гировертикалей, гироскопов направления, курсовертикалей, пространственных гиростабилизированных платформ. Иногда (для беспилотных ЛА) для измерения угла применяются двухстепенные интегрирующие гиро­скопы.

При исследовании системы стабилизации ЛА - АП датчики углов будем считать безынерционными звеньями, полагая, что:

Передаточная функция имеет вид:

где Ur - напряжение, снимаемое с гироскопического датчика, угла; - коэффициент передачи гироскопа; - угол, изме­ряемый гороскопом.

Измерение угловых скоростей ЛА осуществляется двухстепенными или трехстепенными гиротахометрами (ГТ). В последние годы для этих целей начали приме­нять ГТ, построенные на базе лазерных и вибрационных гироско­пов. ГТ на базе обычного и вибрационного гироскопа можно рас­сматривать как колебательное звено. Однако, если собственная частота ГТ выбрана порядка 10 - 50 Гц, то такой прибор будет иметь малые динамические погрешности при измерении угловых колебаний ЛА по тангажу, рысканию и крену, происходящих с ча­стотой, обычно не превышающей несколько герц. Уравнение дат­чика угловой скорости, частота собственных колебаний которого во много раз превышает частоту изменения измеряемой угловой скорости, при исследовании системы ЛА - будем запи­сывать в виде:

где Uгт - напряжение, снимаемое о ГТ; - коэффициент передачи ГТ; - измеряемая угловая окорооть.

              Передаточная функция гиротахометра имеет вид:

Структурная схема летательный аппарат – автопилот

              Объединив вместе структурные схемы летательного аппарата, блока чувствительных элементов, рулевого привода можно получить структурную схему системы летательный аппарат – автопилот, представленную на рисунке 6.

Рисунок 6. Структурная схема ЛА - АП

              Для исследования данной схемы ее упростить.

Получим упрощенную схему системы ЛА – АП представленную на рисунке 7.

Рисунок 7. Упрощенная схема ЛА – АП

ЛАФЧХ разомкнутой системы летательный аппарат – автопилот

              Разомкнутая система показана на рисунке 8.

Рисунок 8. Разомкнутая схема ЛА – АП

Зададимся коэффициентами передачи, взяв среднее значение.

              Исходя из этого на основании выше изложенных формул постоянная времени блока чувствительных элементов Т= с, постоянная времени рулевого привода =с, коэффициент передачи рулевого привода , степень затухания рулевого привода   =.

              ЛАФЧХ разомкнутой системы представлена в приложении 2.По ЛАФЧХ можно сделать вывод, что с выбранным коэффициентом усиления система устойчива, так как ЛЧХ пересекает ось 0 Дб значительно левее чем ФЧХ пересекает положение -180º. Запас по модулю составляет Дб, запас по фазе всего º. Для нормальной работы системы необходимо чтобы запас по фазе был не меньше 60º а запас по модулю не меньше 10Дб.[1]

              Для увеличения запаса по фазе необходимо произвести корректировку системы увеличением Ку, тем самым поднимая ЛАЧХ. ЛАФЧХ скорректированной системы с увеличенным коэффициентом представлена в приложении 2 сплошной линией. По полученной ЛАФЧХ запас по фазе составляет º ,а запас по амплитуде  Дб. Таким образом с Ку = мы получили устойчивую систему с хорошим запасом устойчивости.