RU35448U1 - Interactive test bench for on-board automatic stabilization system for a small-sized unmanned aerial vehicle of a helicopter type - Google Patents

Description

20051301802005130180

Интерактивный стенд отработки бортовой системы автоматической стабилизации малогабаритного беспилотного летательного аппаратаInteractive test bench for on-board automatic stabilization system of a small-sized unmanned aerial vehicle

вертолетного типаhelicopter type

Полезная модель относится к области технических средств и методики экспериментальной отработки бортовых систем стабилизации и управления движением беспилотных летательных аппаратов в режиме реального времени (РВ). что необходимо, например, при создании системы управления беспилотным летательным аппаратом на этапе натурного моделирования и натурных испытаний. Реализована, предлагаемая система в виде интерактивного стенда.The utility model relates to the field of technical means and methods for experimental development of on-board stabilization and motion control systems for unmanned aerial vehicles in real time (RV). which is necessary, for example, when creating a control system for an unmanned aerial vehicle at the stage of full-scale modeling and full-scale tests. Implemented, the proposed system in the form of an interactive stand.

Известны системы управления беспилотными летательными аппаратами (БПЛА), обобщенная схема которых представлена, например, в 1, стр. 4.Known control systems for unmanned aerial vehicles (UAVs), a generalized scheme of which is presented, for example, in 1, p. 4.

Система управления беспилотным летательным аппаратом содержит следующие основные части, размещаемые на борту БПЛА:The unmanned aerial vehicle control system contains the following main parts placed on board the UAV:

-систему автопилотирования (автопилот),- autopilot system (autopilot),

радиолокационное устройство обнаружения и самонаведения или радиолокационный координатор,homing radar or radar coordinator,

-вычислительную систему (бортовую цифровую вычислительную машину (ЦВМ)),-computing system (on-board digital computer (digital computer)),

а также наземную часть аппаратуры, представляющую из себя нульт управления, размещаемый стационарно на земле или на подвижном носителе БПЛА и осуществляющий предстартовый контроль и трансляцию полетного задания на борт БПЛА.as well as the ground part of the equipment, which is a control unit located stationary on the ground or on a UAV mobile carrier and performing pre-launch control and broadcasting the flight mission on board the UAV.

Командует включением и режимами работы всех подсистем бортовая ЦВМ. которая получает от внутренних и внешних источников информацию и в соответствии с реализованными в ней алгоритмами принимает решение об управлении БПЛА путем изменения или коррекции управляющих сигналов (автопилота).Commands the inclusion and operating modes of all subsystems on-board computer. which receives information from internal and external sources and, in accordance with the algorithms implemented in it, makes a decision on UAV control by changing or correcting control signals (autopilot).

Близким по технической сущности аналогом предлагаемой полезной модели, является система для прогнозирования результатов натурных испытаний беспилотного летательного аппарата 2. Система предназначена для воспроизведения и дополнения натурных испытаний беспилотных летательных аппаратов (ЛА) испытаниями на земле в условиях максимального приближения к реальным условиям эксплуатации. Для прогнозирования и дополнения результатов натурных испытаний комплексные испытательные системы оснащаются функциональными системами сбора и обработкиA similar technical essence of the analogue of the proposed utility model is a system for predicting the results of full-scale tests of an unmanned aerial vehicle 2. The system is designed to reproduce and supplement the full-scale tests of unmanned aerial vehicles (LA) with tests on the ground at the maximum approximation to actual operating conditions. To predict and supplement the results of field tests, complex test systems are equipped with functional systems for collecting and processing

МПК G05B23/00IPC G05B23 / 00

данных для принятия решений о работоспособности системы управления (СУ) ЛА. Система для прогнозирования содержит имитатор летательного аппарата, имитатор радиовысотомера, первый динамический стенд, на платформе которого установлены измерители углов, радиолокационный визир, установленный на платформе второго динамического стенда и связанный по радиоканалу с имитатором углового движения объекта наблюдения, имитатор радиосигналов, первый и второй имитаторы упругости, датчики угловых скоростей, измеритель ускорений, устройство выработки сигналов управления, имитатор пункта управления и рулевые механизмы. В имитаторе ЛА по исходным данным вырабатываются сигналы о положении ЛА и объекта наблюдения в пространстве, их относительных скоростях движения. В соответствии с получаемым сигналом дальности между ЛА и объектом наблюдения имитатор радиосигнала вырабатывает сигнал, эквивалентный отраженному от обьекта наблюдения. Этот сигнал поступает в антенну радиолокационного визира, в котором вырабатываются сигналы измеренных углов азимута и места цели объекта наблюдения, которые вместе с сигналами, получаемыми на выходах датчиков угловых скоростей, измерителей углов, линейных ускорений и имитатора радиовысотомера поступают в устройство выработки сигналов управления. В устройстве выработки сигншюв управления вырабатываются сигналы управления силовыми приводами рулевых механизмов ЛА. Происходит отклонение исполнительного элемента рулевого механизма, и сигнал, снимаемый с его выхода и пропорциональный углу закладки соответствующего руля, поступает на вход имитатора летательного аппарата, замыкая контур управления исследуемой СУ. Система останавливается оператором через расчетное заранее время, соответствующее встрече ЛА и объекта наблюдения, и фиксируется величина промаха в вертикальной и боковой плоскостях, по которым делаются выводы о качестве СУ ЛА. В этой системе-аналоге предельно упрощаются кинематические схемы имитаторов движения ЛА и относительного углового движения объекта наблюдения, исключаются ошибки имитаторов внешней среды, что позволяет достичь высокой точности воспроизведения процессов функционирования СУ ЛА и, соответственно, высокой достоверности результатов испытаний в лабораторных условиях.data for making decisions about the health of the control system (SU) of the aircraft. The forecasting system includes a simulator of an aircraft, a simulator of a radio altimeter, a first dynamic stand, on the platform of which angular meters are installed, a radar sighting device mounted on the platform of the second dynamic stand and connected via a radio channel to a simulator of the angular movement of the observation object, a radio signal simulator, the first and second elasticity simulators , angular velocity sensors, acceleration meter, control signal generation device, control room simulator and steering mechanisms. In the aircraft simulator, according to the initial data, signals are generated about the position of the aircraft and the object of observation in space, their relative speeds. In accordance with the received range signal between the aircraft and the object of observation, the radio signal simulator generates a signal equivalent to that reflected from the object of observation. This signal enters the antenna of the radar sighting device, in which the signals of the measured azimuth angles and the target location of the observation object are generated, which, together with the signals received at the outputs of the angular velocity sensors, angle meters, linear accelerations, and the radio altimeter simulator, enter the control signal generation device. In the device for generating control signals, control signals for power drives of the aircraft steering mechanisms are generated. There is a deviation of the steering element actuator, and a signal removed from its output and proportional to the corner of the corresponding steering wheel bookmark is fed to the aircraft simulator input, closing the control loop of the control system under study. The system is stopped by the operator after the estimated time in advance, which corresponds to the meeting of the aircraft and the object of observation, and the magnitude of the miss is fixed in the vertical and lateral planes, according to which conclusions are made about the quality of the control aircraft. In this analogue system, the kinematic schemes of aircraft motion simulators and relative angular motion of the object under observation are extremely simplified, errors of environmental simulators are eliminated, which allows to achieve high accuracy of the reproduction processes of the aircraft control system and, therefore, high reliability of test results in laboratory conditions.

Недостатком известной системы являются неполная достоверность прогнозирования вследствие ошибок, вносимых имитаторами, вследствие неполного учета воздействия ряда существенных факторов на аппаратуру исследуемой системы управления ЛА 2. Кроме того, все испытания СУ ЛА с этой системой, не смотря на большой объем статистических данных, являются лишь моделью поведения реачьногоA disadvantage of the known system is the incomplete reliability of forecasting due to errors made by the simulators, due to the incomplete consideration of the influence of a number of significant factors on the equipment of the investigated aircraft control system 2. In addition, all tests of the control aircraft with this system, despite the large amount of statistical data, are only a model behavioral

аппарата, тогда как предлагаемый стенд обеспечивает испытания наиболее адекватные действительности, так как отработка СУ ЛА (в частности, ее системы стабилизации) производится в режиме натурных испытаний, в реальном полете.apparatus, while the proposed stand provides the tests that are most adequate to reality, since the development of the SU aircraft (in particular, its stabilization system) is carried out in the field tests, in real flight.

В отличие от вышеописанной системы, предлагаемый стенд содержит не имитаторы составных частей ЛА, а сопрягается с реальным аппаратом. Поэтому он относится ближе к системам отработки систем автоматического управления (САУ) при натурных испытаниях.In contrast to the system described above, the proposed stand does not contain simulators of the components of the aircraft, but is interfaced with a real device. Therefore, it refers closer to the systems for developing automatic control systems (ACS) during field tests.

В качестве прототипа (аналогичной системы, совпадающей с предлагаемой но большинству признаков) выбрана радиоуправляемая модель вертолета с ручным управлением 3, стр. 46 - 70 и гироскопом, осуществляющим автоматическую стабилизацию аппарата относительно центра масс в канале управления по курсу.As a prototype (a similar system that matches the one proposed for most of the features), a radio-controlled model of a helicopter with manual control 3, p. 46 - 70 and a gyroscope that automatically stabilizes the device relative to the center of mass in the control channel along the course is selected.

Недостатком прототипа является отсутствие возможности отработки системы стабилизации БПЛА, в частности, и всей САУ в целом в режиме реального времени.The disadvantage of the prototype is the lack of the possibility of testing the stabilization system of the UAV, in particular, and the entire self-propelled guns in general in real time.

В предлагаемом интерактивном стенде присутствуют: бортовая САУ, резервная система управления, а также наземный пульт управления, соединенный с бортовыми системами ЛА по каналу беспроводной передачи цифровых данных. Интерактивный стенд успещно апробирован в сопряжении с модернизированной (увеличенной) спортивной радиоуправляемой авиамоделью вертолета, но может быть использован и для любых других типов БПЛА. Ограничение составляет лищь тот факт, что БПЛА должен перемещаться в радиусе действия канала беспроводной передачи цифровых данных. Особенностью предлагаемого стенда является то, что для связи бортовых систем и наземного пульта управления могут использоваться стандартные открытые интерфейсы и протоколы связи, реализованные, например, на базе беспроводной сети RadioEthernet.The proposed interactive stand includes: an on-board self-propelled guns, a backup control system, as well as a ground control panel connected to the on-board systems of the aircraft via a wireless digital data transmission channel. The interactive stand was successfully tested in conjunction with the upgraded (enlarged) sports radio-controlled aircraft model of the helicopter, but can be used for any other type of UAV. The only limitation is the fact that the UAV must move within the range of the channel for wireless transmission of digital data. A feature of the proposed stand is that standard open interfaces and communication protocols, for example, based on the RadioEthernet wireless network, can be used to communicate between onboard systems and the ground control panel.

Технический результат в предлагаемом стенде заключается в обеспечении возможности интерактивной отработки системы стабилизации БПЛА. в частности, и всей САУ в целом, в том числе на этапе натурных испытаний.The technical result in the proposed stand is to enable interactive testing of the UAV stabilization system. in particular, and the entire self-propelled guns in general, including at the stage of full-scale tests.

Сущность полезной модели заключается в том, что в интерактивный стенд отработки системы стабилизации малогабаритного беспилотного летательного аппарата, содержащий устройство вычисления навигационных параметров, устройство вычисления значений управляющих воздействий, объединенные магистралью информационного обмена с запоминающим устройством, связанным по отдельным линиям с приемником спутниковой навигационной системы для получения навигационных данных, с приемо-передающим устройством беспроводной передачиThe essence of the utility model lies in the fact that the interactive test bench for the stabilization system of a small-sized unmanned aerial vehicle contains a device for calculating navigation parameters, a device for calculating the values of control actions, combined by an information exchange line with a storage device connected via separate lines to a satellite navigation system receiver to obtain navigation data, with a wireless transceiver

цифровых данных, с устройством сопряжения, к входам которого подключен аналогово-цифровой преобразователь и выходы приемника сигналов резервной системы управления, а к выходам устройства сопряжения подключено устройство коммутации, к входом которого также подключены выходы с первого по N-й приемника сигналов резервной системы управления, где аналогово-цифровой преобразователь служит для оцифровки сигналов, полученных по аналоговым каналам от измерительных преобразователей связанных с датчиками параметров движения, выходы управляющих сигналов с первого по N-й приемника сигналов резервной системы управления соединены с соответствующими входами устройства сопряжения, входы с первого по N-й передатчика управляющих сигналов резервной системы управления соединены с соответствующими выходами устройства вычисления значений управляющих сигналов для рулевых машин, входы которого соединены с соответствующими выходами пульта резервной системы управления, выключатель резервной системы управления соединен с передатчиком управляющих сигналов резервной системы управления и формирует сигнал управления устройством коммутации, (N+l)-й выход приемника сигналов резервной системы управления соединен с управляющим входом устройства коммутации, которое производит подключение входов усилительно-преобразовательного устройства, в зависимости от сигнала на его управляющем входе либо к выходам устройства сопряжения, либо к выходам приемника сигналов резервной системы управления, выходы усилительнопреобразовательного устройства соединены с соответствующими рулевыми машинами, устройство вычисления навигационных параметров, устройство вычисления значений управляющих воздействий, запоминающее устройство, приемник спутниковой навигационной системы, М датчиков параметров движения, М измерительных преобразователей, аналогово-цифровой преобразователь, устройство сопряжения, устройство коммутации, приемник сигналов резервной системы управления, усилительно-преобразовательное устройство, N рулевых машин составляют бортовую систему автоматического управления беспилотного летательного аппарата, введены устройства беспроводной передачи цифровых данных, при этом бортовая система автоматического управления связана по каналу беспроводной передачи цифровых данных с наземным пультом управления, который кроме задач предстартовой подготовки, имея доступ к запоминающему устройству в режиме реального времени, дает возможность производить оператору интерактивную отработку системы стабилизации.digital data, with an interface device, to the inputs of which an analog-to-digital converter and the outputs of the receiver of the signals of the backup control system are connected, and to the outputs of the interface of the device, a switching device is connected, the inputs of which are also connected from the first to the N-th receiver of the signals of the backup control system, where the analog-to-digital converter is used to digitize the signals received through the analog channels from the measuring transducers associated with the motion parameters sensors, the outputs controlling their signals from the first to the N-th receiver of the signals of the backup control system are connected to the corresponding inputs of the interface device, the inputs from the first to the N-th transmitter of the control signals of the backup control system are connected to the corresponding outputs of the device for calculating the values of the control signals for steering vehicles, the inputs of which are connected to corresponding outputs of the redundant control system console, the backup control switch is connected to the transmitter of control signals of the backup control system I generates a control signal for the switching device, the (N + l) -th output of the signal receiver of the backup control system is connected to the control input of the switching device, which connects the inputs of the amplifier-converter device, depending on the signal at its control input or to the outputs of the interface device or to the outputs of the signal receiver of the backup control system, the outputs of the power-conversion device are connected to the corresponding steering machines, the navigation calculation device parameters, a device for calculating the values of control actions, a storage device, a satellite navigation system receiver, M motion parameter sensors, M measuring transducers, an analog-to-digital converter, an interface device, a switching device, a signal receiver of the backup control system, an amplifier-converter device, N steering of machines make up the on-board automatic control system of an unmanned aerial vehicle; wireless digital transmission devices have been introduced O data, with on-board automatic control system is connected over a wireless digital data transmission to ground control, which in addition to problems of prelaunch, having access to the storage device in real time, enables the operator to produce interactive testing of the system is stable.

Использование в составе стенда устройств беспроводной передачи цифровых данных, объединяющих бортовые системы ЛА и наземный пульт управления в беспроводную вычислительную сеть, дает возможность использовать методику, по которой производится наблюдение за всеми и слежение за отдельными параметрами САУ, производится подбор законов управления, параметрический синтез САУ, без остановки БПЛА, то есть при натурных испытаниях. Тогда как традиционно процесс синтеза САУ БПЛА подразумевает моделирование и ввод законов управления на этапе предстартовой подготовки. Таким образом, предлагаемый стенд дает возможность ускорить процесс синтеза САУ БПЛА.Using as a part of the stand wireless digital data transmission devices that integrate aircraft on-board systems and the ground control panel into a wireless computer network, makes it possible to use the technique by which everyone is monitored and tracked by individual ACS parameters, control laws are selected, ACS parametric synthesis, without stopping the UAV, that is, during field tests. Whereas, traditionally, the synthesis process of UAV UAVs implies modeling and introducing control laws at the prelaunch stage. Thus, the proposed stand makes it possible to accelerate the synthesis of self-propelled guns UAVs.

Существо предлагаемого стенда поясним при помощи его функциональной схемы, представленной на фиг. 1, где обозначены:We will explain the essence of the proposed stand with the help of its functional diagram shown in FIG. 1, where are indicated:

1.- устройство вычисления навигационных параметров,1.- device for calculating navigation parameters,

2.- устройство вычисления значений управляющих воздействий,2.- a device for calculating the values of the control actions,

3.- запоминающее устройство,3.- storage device,

4.- приемник спутниковой навигационной системы,4.- receiver of satellite navigation system,

5.- приемо-передающее устройство беспроводной передачи цифровых данных,5.- transceiver wireless digital data transmission,

6.- наземный пульт управления, .- 1-й датчик параметров движения,6.- ground control panel, .- 1st motion parameters sensor,

7м - М-й датчик параметров движения, 8i.- 1-й измерительный преобразователь,7m - M-th motion sensor, 8i.- 1st measuring transducer,

8м. - М-й измерительный преобразователь,8m - Mth measuring transducer,

9.- аналогово-цифровой преобразователь,9.- analog-to-digital converter,

10.- устройство сопряжения,10.- a pairing device,

11.- устройство коммутации,11.- switching device,

12.- приемник сигналов резервной системы управления, 13.- пульт резервной системы управления,12.- receiver of the backup control system signals, 13.- remote control system control panel,

14.- устройство вычисления значений управляющих сигналов для рулевых мащин.14.- a device for calculating the values of control signals for steering cars.

15.- передатчик сигналов резервной системы управления,15.- transmitter signal backup control system,

16.- усилительно-преобразовательное устройство, 1 У - 1-я рулевая машина,16.- power-converting device, 1 U - 1st steering machine,

18.- выключатель резервной системы управления,18.- backup control switch

19.- магистраль информационного обмена,19.- highway of information exchange,

20.- бортовая САУ.20.- onboard self-propelled guns.

Датчиками параметров движения 7/ - 7м являются датчики угловой скорости (ДУС), акселерометры, магниторезистивные датчики, но крайне мере один высотомер и другие датчики.Sensors of motion parameters 7 / - 7m are angular velocity sensors (DOS), accelerometers, magnetoresistive sensors, but at least one altimeter and other sensors.

Поясним подробнее существо и назначение каждого устройства.Let us explain in more detail the essence and purpose of each device.

Устройства 1, 2, 3 приемник 4, датчики 7/- 7м, измерительные преобразователи 5/ - 8м, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 9, устройства 10, 11, 16, рулевые машины 17/ - 77,v составляют бортовую САУ 20. Структура описываемой бортовой САУ 20, находящейся в составе стенда, в основном не отличается от большинства применяемых систем управления для БПЛА. Поэтому ограничимся лишь кратким описанием ее составных частей, подробно останавливаясь на отличительных особенностях.Devices 1, 2, 3, receiver 4, sensors 7 / - 7m, measuring transducers 5 / - 8m, analog-to-digital converter (ADC) 9, devices 10, 11, 16, steering machines 17 / - 77, v comprise onboard self-propelled guns 20 The structure of the described on-board self-propelled guns 20, which is part of the stand, basically does not differ from most of the applied control systems for UAVs. Therefore, we restrict ourselves to a brief description of its components, dwelling in detail on the distinguishing features.

Для определения навигационных параметров служит интегрированная инерциально-спутниковая система навигации, объединяющая устройство 1. которое вместе с ДУС и акселерометрами может образовывать бесплатформенную инерциальную навигационную систему (БИПС), и приемник спутниковой навигационной системы (СНС) 4.To determine the navigation parameters, an integrated inertial-satellite navigation system is used, combining device 1. which, together with the remote control system and accelerometers, can form a strapdown inertial navigation system (BIPS), and a satellite navigation system receiver (SNA) 4.

Устройства 1, 2 и 3 могут быть выполнены в виде отдельных ЦВМ. Функции устройств 1,2 и 3 могут выполняться одной ЦВМ, работающей в многозадачном режиме. ЦВМ в таком случае представляет собой универсальную одноплатную ЦВМ. которая с разделением во времени воспринимает информацию по всем линиям связи, обозначенным на схеме фиг.1. Примеры реализации ЦВМ приведены в 4. В частности, на испытаниях предлагаемого стенда использовался одноплатный компьютер на базе процессора Intel 486DX 166MHz. Структурная схема и устройство бортовой ЦВМ (одного из возможных вариантов) приведены в литературе (5 стр.133). Отметим, что возможны и другие варианты построения бортовой ЦВМ и ее связи с внешними устройствами. Широко распространенным является, например, ЦВМ с магистральным интерфейсом (ГОСТ 26765.52-67). Однако тип связи ЦВМ с внешними устройствами принципиального значения для существа полезной модели не имеет.Devices 1, 2 and 3 can be made in the form of separate computers. The functions of devices 1,2 and 3 can be performed by a single digital computer operating in multitasking mode. A digital computer in this case is a universal single-board digital computer. which, with time division, perceives information on all communication lines indicated in the diagram of FIG. 1. Examples of digital computer implementation are given in 4. In particular, in tests of the proposed stand, a single-board computer based on the Intel 486DX 166MHz processor was used. The block diagram and arrangement of the on-board computer (one of the possible options) are given in the literature (5 p. 133). Note that other options for building an on-board computer and its connection with external devices are possible. Widespread is, for example, a digital computer with a backbone interface (GOST 26765.52-67). However, the type of connection of a digital computer with external devices is of no fundamental importance for a creature.

В предлагаемом стенде запоминающее устройство 3 кроме ячеек памяти содержит адаптер связи с внешними устройствами, обеспечивающее обмен данными по трем линиям связи с другими составляющими стенда. Первая линия осуществляет связьIn the proposed stand, the storage device 3, in addition to the memory cells, contains an adapter for communication with external devices, which provides data exchange over three communication lines with other components of the stand. The first line communicates

c устройством 5. Вторая линия служит для получения информации от приемника 4 сне. Третья линия объединяет запоминающее устройство 3 с устройством 10 сопряжения. Вторая и третья линии, например, могут быть выполнены в виде интерфейса RS-232. Для пояснения основных задач, выполняемых устройствами 1-3. следует рассмотреть программное обеспечение (ПО) устройств 1-3. ПО устройства 1 решает задачу навигации, (т.е. находит основные навигационные параметры для определения местоположения либо в местной горизонтальной системе координат, либо в географических координатах, составляющих скорости аппарата.), комплексируя данные от датчиков 7/ - 7м параметров движения и приемника 4 СНС по второй и третьей линиям соответственно. ПО устройства 2 вычисляет значения управляющих воздействий для рулевых машин 171 - 77л; согласно соответствующему закону управления, под которым подразумевают требуемую зависимость выходных сигналов рулевых мащин 77/-/ 7л от совокупности входных сигналов, получаемых от датчиков 7/ - 7м параметров движения и устройства 1. Примеры различных технических и аналитических реализаций законов управления представлены в 6. Управляющие сигналы (7.V7 c7y,v для рулевых машин вырабатываются устройством 2 по данным устройства 1 и данным от наземного пульта 6 управления (командам оператора), и передаются по третьей линии в устройство 10. Запоминающее устройство 3 содержит в себе все оперативно используемые данные, которыми с разделением во времени оперируют все подключенные к магистрали 19 устройства, логически устройство 3 может быть выполнено в форме разделяемой памяти. Весь обмен данными между вышеописанными устройствами производится через запоминающее устройство 3. доступное к изменению в каждый момент времени для изменения либо по программе устройства 2, либо через приемо-передающее устройство беспроводной передачи цифровых данных оператором пульта 6 вручную в режиме РВ (для варианта с использованием RadioEthernet скорость связи между запоминающим устройством 3 и пультом 6 до 10Мбит/с). Последнее обстоятельство наряду с вышеописанной возможностью слежения с использованием высокоскоростного радиоканши дает основание считать данный стенд интерактивным. Устройство 5 может быть выполнено в виде СВЧ приемо-передатчика, находится на борту БПЛА, подключено к запоминающему устройству 3 первой линией и осуществляет высокоскоростную связь пульта 6 управления с устройством 3. Примером такой связи может быть реализация при помощи радиомодемов или при помощи RadioEthernet. При этом следует обрати гь внимание, что первая линия осуществляет связь по стандартному сетевому интерфейсу.c device 5. The second line is used to receive information from the receiver 4 sleep. The third line combines the storage device 3 with the device 10 pairing. The second and third lines, for example, can be made in the form of an RS-232 interface. To explain the main tasks performed by devices 1-3. should consider the software (software) devices 1-3. The device 1 software solves the navigation problem (i.e., it finds the main navigation parameters for determining the location either in the local horizontal coordinate system or in the geographical coordinates that make up the speed of the device.), Combining data from the 7 / - 7m motion parameters sensors and receiver 4 SNA in the second and third lines, respectively. The device 2 software calculates the values of the control actions for steering machines 171 - 77l; according to the relevant control law, which means the required dependence of the output signals of the steering cars 77 / - / 7l on the set of input signals received from the sensors 7 / - 7m of the motion parameters and device 1. Examples of various technical and analytical implementations of the control laws are presented in 6. Control signals (7.V7 c7y, v for steering cars are generated by device 2 according to device 1 and data from the ground control panel 6 (operator’s commands), and transmitted along the third line to device 10. device 3 contains all operatively used data that all devices connected to the highway 19 operate with time division, logically device 3 can be made in the form of shared memory. All data exchange between the above devices is made through storage device 3. accessible to change in every moment of time for changing either according to the program of device 2, or via a transceiver of wireless digital data transmission by the operator of the console 6 manually in the PB mode (for Option using RadioEthernet communication speed between the storage device 3 and the remote 6 to 10 Mbps). The latter circumstance, along with the above-described tracking capability using a high-speed radio channel, gives reason to consider this stand interactive. The device 5 can be made in the form of a microwave transceiver, located on board the UAV, connected to the storage device 3 by the first line and provides high-speed communication of the control panel 6 with the device 3. An example of such communication can be realized using radio modems or using RadioEthernet. In this case, it should be noted that the first line communicates via a standard network interface.

то есть в случае реализации устройств 1-3 в виде ЦВМ устройство 5 для нее является сетевым устройством, и связь с устройством 5 может осуществляться по интерфейсу lObaseT.that is, in the case of devices 1-3 being implemented as a digital computer, device 5 for it is a network device, and communication with device 5 can be carried out via the lObaseT interface.

Наземный пульт 6 управления в виде устройства ввода/вывода выполняет функции контрольно-проверочной аппаратуры предстартовой подготовки БПЛА и является одновременно пультом управления и интерактивной отладки САУ (в части системы стабилизации) в режиме полунатурных/натурных испытаний. Пульт 6 представляет собой устройство ввода/вывода для отображения телеметрической информации БПЛА и передачи корректирующих и управляющих данных в запоминающее устройство 3, связан с устройством 5 радиоканалом. В данном случае радиоканал может быть реализован, например, на базе сети RadioEthernet. осуществляющей объединение устройств 1-3, выполненных в виде одной ЦВМ. и пульта, реализованного на базе портативного компьютера, в беспроводную вычислительную сеть.The ground control panel 6 in the form of an input / output device performs the functions of pre-launch UAV pre-launch training control equipment and is simultaneously a control panel and interactive debugging of self-propelled guns (in terms of the stabilization system) in the semi-natural / full-scale tests mode. The remote control 6 is an input / output device for displaying telemetric information of the UAV and transmitting corrective and control data to the storage device 3, connected to the device 5 by a radio channel. In this case, the radio channel can be implemented, for example, on the basis of the RadioEthernet network. combining devices 1-3, made in the form of one digital computer. and a remote control, implemented on the basis of a laptop computer, into a wireless computer network.

Устройство приемника 4 СПС, работающего по сигналам GPS и ГЛОНАСС. описано, например в 7. Следует отметить, что для увеличения точности определения навигационных данных приемником СПС его необходимо использовать в паре со вторым приемником на земле в дифференциальном режиме. В данном случае приемник сне может быть любым малогабаритным, удовлетворяющим бортовую систему питания по потребляемой мощности и передающий навигационную информацию в стандарте NMEA-0183 с частотой не менее 1Гц. Отметим, что система подачи электропитания на фиг. 1 не указана.Device receiver 4 ATP, working on GPS and GLONASS. described, for example, in 7. It should be noted that to increase the accuracy of determining navigation data by an ATP receiver, it must be used in tandem with a second receiver on the ground in differential mode. In this case, the sleep receiver can be any small-sized one, satisfying the on-board power supply system in terms of power consumption and transmitting navigation information in the NMEA-0183 standard with a frequency of at least 1 Hz. Note that the power supply system of FIG. 1 is not specified.

Основу навигационной системы в предлагаемом стенде представляет БИПС. состоящая из микромеханических ДУС с акселерометров, и устройства 1. Более предпочтительным является вариант использования в составе БИПС устройства 1. выполненного в виде ЦВМ, поскольку рещение задачи навигации достаточно трудоемко. Кроме того, дополнительную информацию об ориентации БПЛА дают магниторезистивные датчики. Магниторезистивные датчики также используются для ориентации по азимуту. Однако для реализации стабилизации относительно центра масс БИПС не является неотъемлемой частью, ввиду чего в составе стенда не показана.The basis of the navigation system in the proposed stand is BIPS. consisting of micromechanical TLS with accelerometers, and device 1. It is more preferable to use device 1. made in the form of a digital computer as a part of the BIPS, since the solution of the navigation problem is rather laborious. In addition, magnetoresistive sensors provide additional information about UAV orientation. Magnetoresistive sensors are also used for azimuth orientation. However, for the implementation of stabilization relative to the center of mass, the SIPS is not an integral part, which is why it is not shown in the composition of the stand.

Отметим, что для управления БПЛА по высоте в системах прототипах используется высотомер, показания которого в вертикальной плоскости могут оказаться точнее, чем у гироинтегратора и даже приемника 4 СПС в дифференциальном режиме, однако для существа предлагаемой модели это значения неNote that to control the UAV in height in the prototype systems, an altimeter is used, the readings of which in the vertical plane can be more accurate than that of the gyro integrator and even receiver 4 of the ATP in differential mode, however, for the essence of the proposed model, these values are not

имеет. В данном случае данные о высоте определяются при помощи баровысотомера. а на малых высотах (до 4 метров) может использоваться более точный ультразвуковой высотомер.It has. In this case, the height data is determined using a bar altimeter. and at low altitudes (up to 4 meters), a more accurate ultrasonic altimeter can be used.

Датчики параметров движения 7i - 7м могут состоять из 3-х основных групп и Л/ измерительных преобразователей, осуществляющих сьем, первичную обработку информации с чувствительных элементов датчиков и передачу ее в аналоговоцифровой нреобразователь 9. При этом 1-ая группа состоит из 3-х ДУС и 3-х акселерометров, 2-ая из 2-х двухосевых магниторезистивных датчиков. 3-я из 2-х высотомеров. Количество датчиков во второй и третей группе может варьироваться в зависимости от их степени точности и чувствительности, так как они могут быть объединены по той или иной схеме комплексирования 8. Это не является существенным для данной полезной модели. В 1-ой группе три ДУС, являющиеся непременной составляющей БИНС, задействованы в контуре стабилизации аппарата относительно центра масс. В связи с этим количество этих датчиков может быть больше на число кратное трем.Sensors of motion parameters 7i - 7m can consist of 3 main groups and L / measuring transducers that carry out the primary processing of information from the sensitive elements of the sensors and transfer it to an analog-digital transmitter 9. 9. In this case, the first group consists of 3 DLS and 3 accelerometers, the 2nd of 2 biaxial magnetoresistive sensors. 3rd of 2 altimeters. The number of sensors in the second and third groups may vary depending on their degree of accuracy and sensitivity, since they can be combined according to one or another complexing scheme 8. This is not essential for this utility model. In the first group, three TLS, which are an indispensable component of the SINS, are involved in the stabilization loop of the apparatus relative to the center of mass. In this regard, the number of these sensors can be more than a multiple of three.

В процессе работы информация с датчиков о проекциях угловой скорости на осиIn the process, information from sensors on the projections of the angular velocity on the axis

чувствительности ДУС сОд-, соу, (о-, , ..., о линейном ускорении а,., а,,, а-, a,the sensitivity of the TLS cod-, coe, (o-, ..., about linear acceleration a,., a ,,, a-, a,

векторе напряженности магнитного поля Земли Нх, Ну, Н-, высоте , /г, и сигналов а/// afi7 от ручного управления поступает на АЦП 9, далее в устройстве сопряжения 10 формируется последовательный поток данных, которые по третьей линии поступают в запоминающее устройство 3. Одновременно с этим широтно-ипульсно модулированные (ШИМ) радиосигналы всех каналов управления с приемника сигналов резервной системы 12 управления через устройство 10 и третью линию также поступают в устройство 3.the vector of the Earth’s magnetic field strength Нх, Well, Н-, height, / g, and signals a /// afi7 from the manual control are fed to the ADC 9, then a sequential data stream is generated in the interface device 10, which is transmitted to the storage device via the third line 3. At the same time, pulse-width modulated (PWM) radio signals of all control channels from the signal receiver of the backup control system 12 through the device 10 and the third line also enter the device 3.

Устройства 15 и 12 представляющие собой передатчик и приемник сигналов резервной системы управления, являются стандартными устройствами, использующимися в авиамоделизме, и в данном контексте представляют собой ручное резервное радиоуправление. Устройства 13-15 обычно выполняются в одном конструктиве. Примером передатчика и приемника могут служить изделия японской фирмы Futaba передатчик Т9СПР и приемник FP-R138DF или любой другой с РРМ (Pulse Position Modulation) или PCM (Pulse Code Modulation) модуляцией. Связь между передатчиком 15 и приемником 12, например, может осуществляться по стандарту РРМ или РСМ1024 модуляции на частоте 35 МГц. Основное отличие данных стандартов заключается в следующем. В РРМ модуляции каждый (сигнал) канаDevices 15 and 12, which are the transmitter and receiver of the signals of the backup control system, are standard devices used in aircraft modeling, and in this context are manual backup radio control. Devices 13-15 are usually performed in a single construct. An example of a transmitter and receiver are products of the Japanese company Futaba T9SPR transmitter and FP-R138DF receiver or any other with PPM (Pulse Position Modulation) or PCM (Pulse Code Modulation) modulation. The connection between the transmitter 15 and the receiver 12, for example, can be carried out according to the standard PPM or PCM1024 modulation at a frequency of 35 MHz. The main difference between these standards is as follows. In PPM modulation, each (signal) channel

управления задается импульсом определенной длительности и после всех канальных импульсов идет синхронизирующая пауза до следующей посылки. В РСМ модуляции информация о каждом канале передается в виде числа, заданного с точностью от 8 до 10 разрядов, далее синхропакет, контрольная сумма и все это подается на устройство 14 вычисления значений управляющих сигналов для рулевых машин. В приемнике 12. после детектора, сигнал поступает на микроконтроллер (на схеме не показаны), который по синхропакету определяет начало посылки данных, декодирует их. проверяет контрольную сумму и в зависимости от результата решает, что делать дальше (выдать на рулевые машины, проигнорировать, перейти в режим failsafe или безопасный (данное устройство установит рулевую машину в положение, заданное вами ранее в надел де, что это спасет модель) и т.д.). Следует отметить, что выбор того или иного стандарта модуляции существенного значения для данной полезной модели не имеет, ввиду чего приемник 12 сигналов резервной системы управления упрощенно обозначен на фиг. 1 в виде одного блока.control is set by a pulse of a certain duration and after all channel pulses there is a synchronizing pause until the next sending. In PCM modulation, information about each channel is transmitted in the form of a number specified with an accuracy of 8 to 10 bits, then a sync packet, a checksum, and all this is fed to the device 14 for calculating the values of the control signals for the steering cars. In the receiver 12. after the detector, the signal is transmitted to the microcontroller (not shown in the diagram), which determines the beginning of the data sending by the sync packet and decodes them. checks the checksum and, depending on the result, decides what to do next (give it to the steering cars, ignore it, switch to failsafe mode or safe (this device will set the steering machine to the position you set earlier in the box to save the model) and t .d.). It should be noted that the choice of one or another modulation standard is not essential for this utility model, and therefore, the receiver 12 of the signals of the backup control system is simplified in FIG. 1 as a single block.

Пульт 13 резервной системы управления служит для осуществления ручного резервного управления аппаратом посредством двух манипуляторов, имеющих две степени свободы и связанных с механическими датчиками углового положения. Сигналы управления с датчиков углового положения, содержащихся в пульте 13, поступают в устройство 14 вычисления значений управляющих сигналов для рулевых машин, в котором производится кодирование этих сигналов и преобразование к N ШИМ сигналам для дальнейшей передачи их передатчиком 15 сигналов резервной системы управления. Передатчик 15 в соответствии с ручным управлением пилотаэксперта, осуществляемого с помощью пульта 13 резервной системы управления формирует управляющие сигналы ani. ffnN и передает их по радиоканалу. При нажатии выключателя 18 в передатчике 15 формируется управляющий радиосигнал С7//Л + /, имеющий длительность больщую либо меньшую заранее выставленного порога в зависимости от положения выключателя. Далее радиосигнал ,/, получаемый приемником 12, передается на управляющий вход устройства 11 и переводит устройство 11 в состояние, при котором на входы усилительно-преобразовательного устройства 16 подаются управляющие сигналы о-у/. . ауд с выходов устройства 10. т.е. управляющих сигналов с устройства 2, либо в состояние, при котором на входы усилительно-преобразовательного устройства 16 подаются управляющие сигналы сг/// сг/уд; с приемника 12 (сигналы, полученные по радиоканалу от передатчика 15). Здесь индексы у и и обозначают сигналы с устройства 2 вычисления значений управляющихThe remote control 13 of the backup control system is used to perform manual backup control of the device by means of two manipulators having two degrees of freedom and connected with mechanical sensors of the angular position. The control signals from the angular position sensors contained in the remote control 13 enter the device 14 for calculating the values of the control signals for steering machines, in which these signals are encoded and converted to N PWM signals for further transmission by the transmitter 15 of the signals of the backup control system. The transmitter 15 in accordance with the manual control of the pilot expert, carried out using the remote control 13 of the backup control system generates control signals ani. ffnN and transmits them over the air. When the switch 18 is pressed, the control radio signal C7 // L + / is formed in the transmitter 15, having a duration longer or shorter than the pre-set threshold, depending on the position of the switch. Next, the radio signal, / received by the receiver 12, is transmitted to the control input of the device 11 and puts the device 11 in a state in which the control signals oy / are supplied to the inputs of the amplifier-converter device 16. . aud from the outputs of device 10. i.e. control signals from the device 2, or in a state in which the control signals cg /// cg / beats are supplied to the inputs of the amplifier-converter device 16; from the receiver 12 (signals received over the air from the transmitter 15). Here, the indices y and and denote the signals from the device 2 computing the values of the control

воздействий и с приемника 12 сигналов резервной системы управления соответственно. Устройство 11 представляет собой, например, набор из Л механических двухпозиционных реле, инициирующих переключение по сигналу на управляющем входе, превышающем определенный порог.actions from the receiver 12 signals of the backup control system, respectively. The device 11 is, for example, a set of L mechanical on-off relays initiating switching by a signal at a control input that exceeds a certain threshold.

Усилительно-преобразовательное устройство 16 осуществляет усиление и формирование из сигналов а,,..Л сигналы р, ..Л закладки рулей.The amplification-converting device 16 amplifies and generates from the signals a ,, .. L signals p, .. L bookmarks rudders.

Методика экспериментальной отработки бортовой системы стабилизации и управления движением БПЛА в режиме РВ с использованием интерактивного стенда выглядит следующим образом. Будет рассмотрен конкретный пример применения интерактивного стенда для малогабаритного БПЛА вертолетного типа.The methodology for experimental testing of the onboard stabilization system and UAV motion control in the RC mode using an interactive stand is as follows. A specific example of the use of an interactive stand for a small-sized helicopter-type UAV will be considered.

Основная система управления исследуемого малогабаритного вертолета автоматическая. Отрабатываемая САУ вертолета состоит, как было описано выше, из устройств 1-3, выполненных в виде ЦВМ (бортового компьютера), АЦП 9, устройств 10, И, 16, выполненных конструктивно на одной плате в виде контроллера внешних устройств, инерциальных датчиков (для отработки системы стабилизации относительно центра масс достаточно ДУС) с измерительными преобразователями 8 - 8м. пять рулевых машин 1, 172, 17з, 175, 176- В реализации данного стенда авторами полезной модели рулевые машины (РМ) функционально распределены следующим образом: рулевые машины 17i, 172, 17б, управляют положением автомата-перекоса, 174 управляет углом установки лопастей хвостового ротора, т.е. курсом, 175 - газом и общим шагом, т.е. углом установки лопастей основного ротора. Подключение приемного устройства к РМ показано на фиг.2. На фиг.2 обозначены .M - питание приемника, euKji не используется. Кроме того, в составе САУ присутствуют пульт 13. устройство 14, передатчик 15 с переключателем 18, выполненные в виде одного конструктива и приемник 12 сигналов резервной системы управления.The main control system for the small-sized helicopter under investigation is automatic. The spent helicopter self-propelled guns consists, as described above, of devices 1-3 made in the form of a digital computer (on-board computer), ADC 9, devices 10, I, 16, made structurally on one board in the form of a controller of external devices, inertial sensors (for working out the stabilization system relative to the center of mass is sufficient for TLS) with measuring transducers of 8-8 m. five steering machines 1, 172, 17z, 175, 176- In the implementation of this stand by the authors of the utility model, steering machines (RM) are functionally distributed as follows: steering cars 17i, 172, 17b, control the position of the swashplate, 174 controls the angle of the tail blades rotor, i.e. course, 175 - gas and the general step, i.e. angle of installation of the blades of the main rotor. Connecting the receiving device to the PM is shown in figure 2. Figure 2 shows .M - receiver power, euKji is not used. In addition, the structure of the self-propelled guns includes a remote control 13. device 14, a transmitter 15 with a switch 18, made in the form of one construct and a receiver 12 of signals of the backup control system.

С вертолетом сопряжен интерактивный стенд, в который входит бортовая САУ. а также наземный 6 пульт управления на базе портативного компьютера (notebook). Пульт 6 управления связан с бортовой ЦВМ, например, по сети RadioEthernet. стандартному открытому протоколу TCP/IP (протокол сеансового уровня согласно семиуровневой модели ISO OSI) в локальную вычислительную беспроводную сеть. Базовым стандартом, определяющим протоколы связи, необходимые для организации локальных беспроводных сетей (Wireless Local Aria Network - WLAN), является IEEE 802.11. Приемо-передающее устройство 5 беспроводной передачи цифровых данных реализовано в виде точки радио-доступа Access Point и связано с устройством 3 поAn interactive stand is connected with the helicopter, which includes an onboard self-propelled guns. as well as a ground-based 6 remote control based on a laptop computer (notebook). The control panel 6 is connected to the on-board computer, for example, via the RadioEthernet network. standard open TCP / IP protocol (session layer protocol according to the seven-level ISO OSI model) to a local area wireless network. The basic standard that defines the communication protocols necessary for the organization of local wireless networks (Wireless Local Aria Network - WLAN) is IEEE 802.11. The transceiver 5 of the wireless digital data transmission is implemented as an Access Point radio access point and is connected to the device 3 via

стандарту IEEE 802.3 и, таким образом, в данном случае является и конвертором данных из стандартов проводной вычислительной сети в беспроводную и наоборот.IEEE 802.3 standard, and thus, in this case, it is also a data converter from the standards of a wired computer network to a wireless one and vice versa.

Наземный пульт 6 управления, как говорилось ранее, выполняет функции предстартовой подготовки БПЛА, отображая на экране портативного компьютера необходимую информацию о составляющих САУ перед стартом ЛА. На борту аппарата автоматическая предстартовая подготовка навигационных приборов производится соответствующей частью разработанного ПО. Перед запуском БПЛА все бортовые приборы получают электропитание от внешнего источника и по результатам тестовой проверки выдают обратные сигиалы готовности (или неисправности) на пульт 6. по которым оператор принимает решение о возможности запуска БПЛА. Подготовка включает в себя тест связи со всеми составляющими САУ, прогрев датчиков, их автоматическую калибровку. После проверки исправности всех бортовых систем и агрегатов на жесткий магнитный диск либо в запоминающее устройство ЦВМ при необходимости копируется программа полетного задания с последними коррективами (в виде опорных точек маршрута в географических координатах - в общем случае). законы управления по каналам управления, а также начальные параметры этих законов. При помощи пульта 6 выставляются начальные значения инерциштьных датчиков, соответствующие полученным ранее аналитическим данным. Кроме этого с помощью пульта 6 обеспечивается наблюдение за всеми параметрами САУ и слежение за параметрами законов управления. Аппаратура предстартовой проверки и ориентации гироскопических приборов описана, например, в 10 - 13.The ground control panel 6, as mentioned earlier, performs the functions of prelaunch UAV preparation, displaying on the laptop screen the necessary information about the components of self-propelled guns before launching the aircraft. On board the device, automatic prelaunch preparation of navigation devices is performed by the corresponding part of the developed software. Before starting the UAV, all on-board devices receive power from an external source and, according to the results of the test check, give back ready-signal signals (or malfunctions) to the console 6. by which the operator makes a decision about the possibility of starting the UAV. The preparation includes a test of communication with all components of the self-propelled guns, heating of the sensors, their automatic calibration. After checking the serviceability of all on-board systems and assemblies, if necessary, the flight task program with the latest corrections is copied to the hard magnetic disk or to the memory of the digital computer (in the form of ground control points in geographical coordinates - in the general case). control laws by control channels, as well as the initial parameters of these laws. Using the remote control 6, the initial values of inertial sensors are set, corresponding to the previously obtained analytical data. In addition, using the remote control 6 provides monitoring of all parameters of the self-propelled guns and tracking the parameters of the laws of control. The equipment for prelaunch testing and orientation of gyroscopic instruments is described, for example, in 10 - 13.

Для отработки системы стабилизации по курсу конструктивно стенд может состоять из диска, имеющего вертикальную ось вращения. Подщипники вращения диска закреплены на неподвижном массивном основании. На диске неподвижно закреплён исследуемый вертолёт таким образом, чтобы ось вращения винта совпадача с осью вращения диска. То есть летательному аппарату дается только одна степень свободы.To work out the stabilization system on the course, the stand can be structurally composed of a disk having a vertical axis of rotation. Bearings of rotation of a disk are fixed on the motionless massive basis. The studied helicopter is fixedly mounted on the disk so that the axis of rotation of the screw coincides with the axis of rotation of the disk. That is, the aircraft is given only one degree of freedom.

Так как крен стабилизируется, то движение рыскания близко к плоском). Поэтому, ссылаясь на 9, движение вертолета по рысканию описывается более простым уравнением. Согласно которому, управляющее воздействие в канал рыскания вводится по законуSince the roll stabilizes, the yaw movement is close to flat). Therefore, referring to 9, the movement of the helicopter in yaw is described by a simpler equation. According to which, the control action in the yaw channel is introduced according to the law

где S - угол отклонения органа управления (рулевой машины) рысканием, (о начальное положение угла отклонения, if/ - угол рыскания, со - угловая скорость рыскания, К/ и К2- эмпирические коэффициенты.where S is the yaw angle of the control (steering gear) by yaw, (o is the initial position of the yaw angle, if / is the yaw angle, ω is the yaw rate, K / and K2 are empirical coefficients.

Особенностью отработки САУ для решения задачи курсовой стабилизации является обеспечение динамических режимов её работы, и соответственно испытания должпы проводиться в динамике. Это осложняет осуществление слежения за состоянием параметров САУ на удалении от ЛА в режиме РВ. Через высокоскоростной радиоканал, реализуемый, например, на базе RadioEthernet, производится наблюдение за всеми параметрами САУ (показаниями ДУС, данными радиоуправления, текущими рассчитанными координатами БПЛА) и слежение за параметрами закона управления (коэффициенты К/ и К2И начальное условие So). Следует отметить, что на борту ЦВМ установлена также операциопная система РВ QNX, что целесообразно при создании человеко-мащинных комплексов, критичных к показателям надежности и быстродействия 14.A feature of the development of self-propelled guns to solve the problem of exchange rate stabilization is to ensure the dynamic modes of its operation, and accordingly the tests must be carried out in dynamics. This complicates the monitoring of the state of the ACS parameters at a distance from the aircraft in the RV mode. Through a high-speed radio channel, implemented, for example, on the basis of RadioEthernet, all ACS parameters are monitored (TLS readings, radio control data, current UAV coordinates calculated) and the control law parameters are monitored (K / and K2 coefficients are the initial condition So). It should be noted that the QNX operational system RV was also installed on board the digital computer, which is advisable when creating man-machine systems critical for reliability and speed performance 14.

После предстартовой подготовки производится пуск двигателя вертолета, далее при помощи радиоуправления экспертом с пульта 13 производится разгон основного ротора до номинального числа оборотов (сигнал (Тпз останавливается курсовое вращение аппарата (сигнал сгя-/) путем уравновешивания реактивного момента основного ротора моментом хвостового ротора. Сигналом сг//; с пульта 13. инициируемым выключателем 18 и поступающим на управляющий вход устройства 11. происходит переключение в устройстве 11 управления по курсу с ручного на автоматическое, при этом сигналы управления сг/у/. . ацб продолжают поступать в устройство 10 для записи вместе с остальными данными телеметрии либо в ЦВМ, либо в пульт 6 управления. Параметры САУ, за которыми ведется наблюдение, передаются в пульт 6 одним пакетом данных из устройства 3, например, в виде структуры языка С. Параметры, за которыми ведется слежение, передаются из пульта 6 в соответствующие ячейки памяти устройства 3, после чего 2 незамедлительно передает эти данные в виде управляющих сигналов cryyv в устройство 10 и далее через усилительнопреобразовательное устройство 16 сигналы рд- поступают на РМ 77/ - 17. Таким образом, фактически производится параметрический синтез САУ по курсу, пригодной для применения при натурных испытаниях. Адекватность поведения ЛА управляющим воздействиям гарантируется экспертом.After prelaunch preparation, the helicopter’s engine is started, then, using radio control by an expert, from the remote control 13, the main rotor is accelerated to the nominal speed (signal (TPZ stops the directional rotation of the apparatus (signal cf- /) by balancing the reactive moment of the main rotor with the moment of the tail rotor. //; from the remote control 13. initiated by the switch 18 and fed to the control input of the device 11. there is a switch in the control device 11 at the rate from manual to automatic, at the same time, the control signals of c / u / .acsb continue to enter the device 10 for recording along with the remaining telemetry data either in the digital computer or in the control panel 6. The parameters of the self-propelled guns being monitored are transmitted to the console 6 with one data packet from the device 3, for example, in the form of the structure of the C language. The parameters that are monitored are transmitted from the remote control 6 to the corresponding memory cells of device 3, after which 2 immediately transmits this data in the form of cryyv control signals to device 10 and then through the amplifier converter The real device 16, the signals rp- are supplied to РМ 77 / - 17. Thus, the parametric synthesis of self-propelled guns is actually carried out at the rate suitable for use in full-scale tests. Adequacy of aircraft behavior to control actions is guaranteed by an expert.

САУ и делает этот процесс более экономичным по отношению к исследуемому аппарату, поскольку вероятность его разрушения уменьшается за счет наличия ручной резервной системы управления.ACS and makes this process more economical in relation to the studied apparatus, since the probability of its destruction is reduced due to the presence of a manual backup control system.

Для дополнительного пояснения методики экспериментальной отработки бортовой системы стабилизации и управления движением беспилотного летательного аппарата в режиме РВ на этапе натурного (в отличие от прототипа) моделирования приведем логико-временную последовательность ее работы.To further clarify the methodology for experimental development of the on-board stabilization and motion control system for an unmanned aerial vehicle in the RV mode at the stage of full-scale (as opposed to the prototype) simulation, we present the logical-temporal sequence of its operation.

1-Предстартовая подготовка, прогрев датчиков устройства 5.1-Prelaunch preparation, warming up the sensors of the device 5.

2-Ввод типа закона управления для конкретного канала управления (стабилизация угла рыскания либо стабилизация углового ускорения), начальных данных закона управления So, KI, К2 , (Кз при величине углового ускорения во втором типе закона).2-Enter the type of control law for a specific control channel (stabilization of the yaw angle or stabilization of angular acceleration), the initial data of the control law So, KI, K2, (Kz with the magnitude of the angular acceleration in the second type of law).

3-Старт БПЛА, раскручивание основного ротора до номинальных оборотов (пилот-эксперт) путем повышения газа при помощи пульта 13 ручного управления. Постоянное наблюдение за данными телеметрии на экране пульта 6.3-Start UAV, untwisting of the main rotor to nominal speed (pilot expert) by increasing gas using the remote control 13 manual control. Continuous monitoring of telemetry data on the remote control screen 6.

4-Переключение управления сигналом (тп от выключателя 18 с ручного от пульта 13 на автоматическое от устройства 2.4-Switching signal control (TP from switch 18 from manual from remote 13 to automatic from device 2.

5-Наблюдение отработки угловой стабилизации (остановка нежелательного врашения, получение необходимого времени переходного процесса), подбор на пульте коэффициентов К, К} до получения желаемого, идентичного с пилотом-экспертом, управления.5-Observation of working out the angular stabilization (stopping unwanted rotation, obtaining the necessary transition time), selecting the K, K} coefficients on the control panel until the desired control is identical to that of the expert pilot.

6-Остановка (посадка) БПЛА.6-Stop (landing) UAV.

Данная методика сокращает цикл разработки от внесения изменений в программную часть бортовой САУ до наблюдения отработки управляющих воздействий реальным объектом, поскольку в натурных аппаратах изменение полетного задания и тем более законов управления подразумевает доступ к неподвижному БПЛА в лабораторных условиях.This technique shortens the development cycle from making changes to the software part of the on-board self-propelled guns to observing the development of control actions by a real object, since in full-scale devices a change in the flight task and, especially, control laws imply access to a stationary UAV in laboratory conditions.

Следует отметить, что этап математического моделирования при создании подобной САУ может быть проведен заранее в лабораторных условиях или в обслуживающей организации. Однако ввиду сложности создания математической модели малогабаритного БПЛА вертолетного типа как объекта управления, объясняемой большой чувствительности аппарата к изменению параметров, данная методика может быть использована для уточнения параметров модели путемIt should be noted that the stage of mathematical modeling when creating such an ACS can be carried out in advance in the laboratory or in a service organization. However, due to the complexity of creating a mathematical model of a small-sized UAV of a helicopter type as a control object, due to the high sensitivity of the device to changes in parameters, this technique can be used to refine the model’s parameters by

экспериментальной отработки. Таким образом, данная методика с использованием интерактивного стенда в цикле разработки САУ БПЛА находится между полунатурным моделированием и натурными испытаниями и может использоваться в натурных испытаниях.experimental development. Thus, this technique using an interactive stand in the development cycle of self-propelled guns UAVs is between semi-natural modeling and full-scale tests and can be used in full-scale tests.

В результате использования полезной модели получена возможность интерактивной отработки системы стабилизации БПЛА, в частности, и всей САУ в целом, в том числе на этапе натурных испытаний, при повышении безопасности и экономичности испытаний.As a result of using the utility model, it was possible to interactively test the UAV stabilization system, in particular, and the entire self-propelled guns as a whole, including at the stage of full-scale tests, while increasing the safety and cost-effectiveness of tests.

Представленные чертежи и описание предлагаемой полезной модели позволяют, используя существующую элементную базу, изготовить ее промышленным способом и использовать в качестве интерактивного стенда отработки бортовой системы автоматической стабилизации малогабаритного беспилотного летательного аппарата, что характеризует предлагаемую полезную модель как промышленно применимую.The presented drawings and the description of the proposed utility model make it possible, using the existing element base, to manufacture it industrially and use it as an interactive bench for testing the on-board automatic stabilization system for a small-sized unmanned aerial vehicle, which characterizes the proposed utility model as industrially applicable.

Список литературыList of references

1.Шаров С.Н. Основы проектирования координаторов систем управления движущимися объектами. Гособразование СССР, 1990 г.1.Sharov S.N. Fundamentals of designing coordinators of moving objects control systems. Education of the USSR, 1990

2.Патент России № 2205441, МПК G05B 23/02, опубликованный 27.05.2003 г.2. Patent of Russia No. 2205441, IPC G05B 23/02, published on May 27, 2003.

3.Спунда Б. Летающие модели вертолетов. М.: Мир, 1988. (Прототип)3.Spunda B. Flying helicopter models. M .: Mir, 1988. (Prototype)

4.Преснухин Л.Н., Шахнов В.А., Кустов В.А. Основы конструирования микроэлектронных вычислительных мащин (уч. пособие). М.: Высшая школа, 1976.4. Presnukhin L.N., Shakhnov V.A., Kustov V.A. Fundamentals of the design of microelectronic computing machines (textbook). M .: Higher school, 1976.

5.Смолов В.Б., Барашенков В.В., Байков В.Д. и др. Специализированные ЦВМ (учебник). М.: Высшая школа, 1981.5.Smolov V.B., Barashenkov V.V., Baikov V.D. and other Specialized computers (textbook). M .: Higher school, 1981.

6.Боднер В.А. Системы управления летательными аппаратами (учебник). М.: Машиностроение, 1973.6.Bodner V.A. Aircraft control systems (textbook). M .: Engineering, 1973.

7.Интегрированные инерциально-спутниковые системы навигации: Сборник статей и докладов / Под общей ред. Пешехонова В.Г.-СПб.: ГНЦ РФ-ЦПИИ «Электроприбор, 2001г.7. Integrated inertial-satellite navigation systems: Collection of articles and reports / Ed. Peshekhonova V.G.-SPb .: SSC RF-CPII “Electrical Appliance, 2001

8.Иванов Ю.П. и др. Комплексирование информационно-измерительных устройств летательных аппаратов./Иванов Ю.П., Синяков А.Н., Филатов И.В.; под ред. Боднера В.А./ - Л.: Машиностроение, 1984. -207 с.8. Ivanov Yu.P. and other Integration of information-measuring devices of aircraft. / Ivanov Yu.P., Sinyakov AN, Filatov IV; under the editorship of Bodner V.A. / - L.: Mechanical Engineering, 1984. -207 p.

кto

10.Андреев В.Д. Теория инерциальной навигации. Автономные системы. М.: Наука, 1966.10.Andreev V.D. Theory of inertial navigation. Autonomous systems. M .: Nauka, 1966.

11.Инерциальная навигация / под ред. К.Ф. О Доннела. М.: Наука, 1969.11. Inertial navigation / ed. K.F. Oh Donnel. M .: Nauka, 1969.

12.Липтон А. Выставка инерциальных систем на подвижном основании. М.: Наука. 1971.12. Lipton A. Exhibition of inertial systems on a moving base. M .: Science. 1971.

13.Репников А.В., Сачков Г.П., Черноморский А. И. Гироскопические системы (уч. пособие). М.: Машиностроение, 1983.13. Repnikov A.V., Sachkov G.P., Black Sea A.I. Gyroscopic systems (textbook). M .: Engineering, 1983.

14.Козачок В.К., Сеньков А.В. Разработка комплексного имитатора внешних устройств на основе интеграции операционных систем. Труды БГТУ, Вопросы новых информационных технологий в технических системах. С-Пб.: 2001г.14.Kozachok V.K., Senkov A.V. Development of a comprehensive simulator of external devices based on the integration of operating systems. Proceedings of BSTU, Issues of new information technologies in technical systems. St. Petersburg: 2001

Claims (1)

Интерактивный стенд отработки системы стабилизации малогабаритного беспилотного летательного аппарата, содержащий устройство вычисления навигационных параметров, устройство вычисления значений управляющих воздействий, объединенные магистралью информационного обмена с запоминающим устройством, связанным по отдельным линиям с приемником спутниковой навигационной системы для получения навигационных данных, с приемо-передающим устройством беспроводной передачи цифровых данных, с устройством сопряжения, к входам которого подключен аналогово-цифровой преобразователь и выходы приемника сигналов резервной системы управления, а к выходам устройства сопряжения подключено устройство коммутации, к входам которого также подключены выходы с первого по N-й приемника сигналов резервной системы управления, где аналогово-цифровой преобразователь служит для оцифровки сигналов, полученных по аналоговым каналам от измерительных преобразователей, связанных с датчиками параметров движения, выходы управляющих сигналов с первого по N-й приемника сигналов резервной системы управления соединены с соответствующими входами устройства сопряжения, передатчик сигналов резервной системы управления связан по радиоканалу с приемником сигналов резервной системы управления, входы с первого по N-й передатчика управляющих сигналов резервной системы управления соединены с соответствующими выходами устройства вычисления значений управляющих сигналов для рулевых машин, входы которого соединены с соответствующими выходами пульта резервной системы управления, выключатель резервной системы управления соединен с передатчиком управляющих сигналов резервной системы управления и формирует сигнал управления устройством коммутации, (N+l)-й выход приемника сигналов резервной системы управления соединен с управляющим входом устройства коммутации, которое производит подключение входов усилительно-преобразовательного устройства, в зависимости от сигнала на его управляющем входе либо к выходам устройства сопряжения, либо к выходам приемника сигналов резервной системы управления, выходы усилительно-преобразовательного устройства соединены с соответствующими рулевыми машинами, устройство вычисления навигационных параметров, устройство вычисления значений управляющих воздействий, запоминающее устройство, приемник спутниковой навигационной системы, М датчиков параметров движения, М измерительных преобразователей, аналогово-цифровой преобразователь, устройство сопряжения, устройство коммутации, приемник сигналов резервной системы управления, усилительно-преобразовательное устройство, N рулевых машин составляют бортовую систему автоматического управления беспилотного летательного аппарата, бортовая система автоматического управления связана по каналу беспроводной передачи цифровых данных с наземным пультом управления, который кроме задач предстартовой подготовки, имея доступ к запоминающему устройству в режиме реального времени, дает возможность производить оператору интерактивную отработку системы стабилизации.An interactive test bench for the stabilization system of a small-sized unmanned aerial vehicle, containing a device for calculating navigation parameters, a device for calculating control actions values, combined by a data exchange line with a storage device, connected via separate lines to a satellite navigation system receiver for receiving navigation data, with a wireless transmitter-receiver digital data transmission, with a pairing device, to the inputs of which an analog-to-digital converter and the outputs of the signal receiver of the backup control system, and a switching device is connected to the outputs of the interface device, the inputs of which are also connected to the outputs from the first to the N-th signal receiver of the backup control system, where the analog-to-digital converter is used to digitize the signals, received via analog channels from measuring transducers connected with motion parameters sensors, control signal outputs from the first to the N-th receiver of signals from the backup control system the phenomena are connected to the corresponding inputs of the interface device, the signal transmitter of the backup control system is connected by radio to the receiver of the signals of the backup control system, the inputs from the first to the Nth transmitter of control signals of the backup control system are connected to the corresponding outputs of the device for calculating the values of control signals for steering vehicles, inputs which are connected to the corresponding outputs of the remote control system remote control, the backup control switch is connected to the front the control signal of the backup control system and generates a control signal for the switching device, the (N + l) -th output of the signal receiver of the backup control system is connected to the control input of the switching device, which connects the inputs of the amplifier-converter device, depending on the signal at its control input either to the outputs of the interface device, or to the outputs of the signal receiver of the backup control system, the outputs of the amplifier-converter device are connected to the corresponding with steering machines, a device for calculating navigation parameters, a device for calculating control values, a memory device, a satellite navigation system receiver, M motion parameters sensors, M measuring transducers, an analog-to-digital converter, an interface device, a switching device, a signal receiver of the backup control system, amplifying -conversion device, N steering machines make up the on-board automatic control system of unmanned aerial vehicles apparatus, the on-board automatic control system is connected via a wireless digital data transmission channel with a ground control panel, which, in addition to prelaunch tasks, having access to the storage device in real time, makes it possible for the operator to interactively work out the stabilization system.