- •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
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство образования
Пермский государственный технический университет
Е.Г. ЖАНЖЕРОВ
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫ МИ АППАРАТАМИ И ИХ СИЛОВЫ МИ УСТАНОВКАМ И
Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия
Пермь 2005
УДК 692.7.016 ББК 39.67 Ж27
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор Е.В. Славное; исполняющий директор ПНППК В.С. Ермаков
Жанжеров Е.Г.
Ж27 Системы управления летательными аппаратами и их силовыми установками: Учеб, пособие / Перм. гос. техн. ун-т. - Пермь, 2005.- 124 с.
Приведены общие сведения о системах стабилизации летательных ап паратов (ДА), уравнения движения ЛА. Рассмотрены вопросы, касающиеся исследования динамики системы стабилизации при учете углового движе ния ЛА, упругих колебаний корпуса ЛА, колебаний жидкого топлива в ба ках ЛА. Представлен материал по анализу устойчивости и точности системы стабилизации движения центра масс ЛА. Изложена методика выбора зако нов управления, обеспечивающих удовлетворение требований, предъявляе мых к качеству регулирования процессов в системах стабилизации. Рас смотрены вопросы учета влияния нелинейностей автомата стабилизации на работу системы.
УДК 692.7.016 ББК 39.67
© Пермский государственный технический университет, 2005
ВВЕДЕНИЕ
Современная техника управления движущимися объектами достигла весьма высокого уровня совершенства. Особенно наглядны достижения в области построения систем управления летательными аппаратами различ ных классов и различного назначения, которые обусловлены высоким уровнем развития теории управления (методов анализа и синтеза подоб ных систем), элементной базы систем управления, электроники, средств автоматики, цифровых вычислительных средств.
Задача, решаемая при управлении полетом летательных аппаратов, за ключается в обеспечении доставки полезного груза из начальной точки в конечную, которая может быть расположена на земной поверхности, в воздушном или космическом пространстве. В соответствии с вышеизло женным система управления должна выполнять следующие функции: на ведения (навигации) и стабилизации. Под наведением (навигацией) пони мается задание в процессе полета летательного аппарата программного движения, под стабилизацией - отработка программного движения. Сис тема управления летательными аппаратами состоит из системы наведения для баллистических и зенитных ракет, системы навигации для самолетов, крылатых ракет и системы стабилизации.
В настоящем учебном пособии изложен материал, посвященный принципам построения, а также методам анализа и синтеза систем стаби лизации летательных аппаратов.
Системы стабилизации летательных аппаратов представляют собой системы автоматического управления с обратной связью. В их состав вхо дят чувствительные элементы, вычислительные и исполнительные устрой ства. В качестве чувствительных элементов, как правило, используются гироскопические Приборы и акселерометры. Они решают задачу измере ния угловых и линейных параметров движения летательных аппаратов, та ких как углы рыскания, тангажа, крена, а также продольных, вертикальных и боковых ускорений и скоростей. Вычислительные устройства, в качестве которых используются бортовые вычислительные машины (бортовые ком пьютеры), предназначены для реализации в них алгоритмов управления, обеспечивающих устойчивость системы и требуемую точность отработки программного движения. Вопросам синтеза данных алгоритмов в настоя щем учебном поспбИи уделено основное внимание. Значительное место в пособии занимает Материал, посвященный рулевым приводам - исполни тельным элементам систем стабилизации. Рассмотрены типы рулевых при водов, используемЫХ в системах стабилизации, влияние их инерционности
инелинейности статических характеристик на динамику системы. Для ис следования динамики системы используются частотные методы, основан ные на применении современного математического аппарата z- и w-npe- образований. При изложении материала реализован принцип «от простого к сложному», поэтому пособие в равной степени может быть использовано как студентами аэрокосмических и авиационных вузов, так и аспирантами
инаучными работниками, занимающимися исследованием и проектирова нием систем управления летательных аппаратов.
Глава 1
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМЕ СТАБИЛИЗАЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНЫ Х АППАРАТОВ
1.1. Назначение системы стабилизации летательных аппаратов
Система стабилизации летательных аппаратов (Л А ) выполняет сле
дующие основные функции:
1. Осуществляет программные развороты по углам тангажа и враще
ния.
2.Стабилизирует движение ЛА относительно центра масс.
3.Подавляет упругие колебания корпуса ЛА.
4.Подавляет колебания жидкого наполнения баков Л А при использо вании жидкостного реактивного двигателя.
5.Стабилизирует движение центра масс ЛА.
Поясним подробнее данные функции.
В процессе полета Л А с целью его определенной ориентации осуще ствляется программный разворот по углам тангажа и вращения.
Программный разворот по углу тангажа производится либо в функции времени t (рис. 1.1, а), либо в функции кажущейся скорости w (рис. 1.1, б). В первом случае полет ЛА осуществляется по жесткой траек тории, во втором - по гибкой. Разворот по углу вращения ф выполняется в функции времени.
Рис. 1.1
В полете на Л А действуют различные возмущения, которые приводят к отклонениям углов разворота ЛА, а также параметров движения (скоро стей, координат) от программных значений. Следует уменьшать данные отклонения до допустимых пределов.
В процессе полета Л А под действием различных сил его корпус может изгибаться, что приводит к возникновению упругих колебаний корпуса. Эти колебания могут иметь расходящийся характер, в результате чего в конечном счете может произойти деформация и излом корпуса ЛА. Возни кает задача эффективного подавления этих колебаний. При наличии на