RU974686C - Устройство для управления рулевым приводом летательного аппарата - Google Patents

Description

Изобретение относится к автоматизированным системам управления объектами, в частности системам управления и передачи для приведения в действие поверхностей управления предкрылков и закрылков, тормозных щитков или интерцепторов с автопилотом.

Известно устройство для управления рулевым приводом летательного аппарата, содержащее последовательно соединенные задатчик осевых перемещений штока, сумматор, рулевой привод и датчик обратной связи, соединенный через блок выделения модуля, фильтры и блок умножения с сумматором.

Однако это устройство не обеспечивает требуемого запаса устойчивости и быстродействия, а при увеличении коэффициента передачи контура обратной связи из-за больших фазовых сдвигов в контуре управления теряет устойчивость и возникают вредные автоколебания, приводящие к нарушению функционирования системы управления или возникновению аварий.

Известно также устройство для управления рулевым приводом летательного аппарата, содержащее последовательно соединенные задатчик осевых перемещений штока, сумматор, рулевой привод, датчик обратной связи, выход которого через фильтр нижних частот соединен с вторым входом сумматора, и блок выделения модуля, причем третий вход сумматора через фильтр верхних частот соединен с блоком умножения.

Однако, это устройство не обладает достаточным запасом устойчивости и высоким быстродействием для требуемой точности работы, поскольку оно не позволяет устранить влияние фазового запаздывания в контуре регулирования на устойчивость работы в требуемом диапазоне частот. Коррекция частотных характеристик с целью стабилизации замкнутой системы требует синтеза чрезмерно сложных электрических цепей, в том числе с применением вычислительной машины, и связана со снижением быстродействия устройства.

Цель изобретения - повышение быстродействия и запасов устойчивости.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для управления рулевым приводом летательного аппарата, содержащее последовательно соединенные задатчик осевых перемещений штока, сумматор, рулевой привод, датчик обратной связи, выход которого через фильтр нижних частот соединен с вторым входом сумматора, и блок выделения модуля, причем третий вход сумматора через фильтр верхних частот соединен с блоком умножения, введены между задатчиком и первым входом блока умножения - первый блок выделения знака, а между датчиком обратной связи и вторым входом блока умножения - последовательно соединенные второй блок выделения знака, логический элемент И, второй вход которого соединен с первым блоком выделения знака, и реле, второй вход которого соединен с выходом блока выделения модуля.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные задатчик 1 осевых перемещений штока, сумматор 2, рулевой привод 3 со штоком 4, датчик 5 обратной связи, выход которого через фильтр 6 нижних частот соединен с вторым входом сумматора 2, и блок 7 выделения модуля, вход которого связан с датчиком 5 обратной связи, а выход - с входом реле 8, причем третий вход сумматора 2 через фильтр 9 верхних частот соединен с блоком 10 умножения, выход задатчика 1 через первый блок выделения знака 11 связан с входами блока умножения и первым входом логического элемента И 12, а второй блок 13 выделения знака установлен между датчиком 5 обратной связи и вторым входом логического элемента И 12, выход блока умножения 10 через фильтр 9 верхних частот связан с третьим входом сумматора 2, выход логического элемента И 12 связан с входом реле 8, выход которого связан с вторым входом блока умножения 10.

Устройство работает следующим образом.

Управляющий сигнал U_у от задатчика 1, пропорциональный требуемым осевым перемещениям штока 4, соединенного с управляющей поверхностью летательного аппарата, с помощью рулевого привода 3 преобразуется в механическую силу, действующую на шток 4. Осевые перемещения последнего с помощью датчика 5 обратной связи преобразуются в сигнал U_d, который посредством блока выделения модуля 7 формируется в однополярное напряжение постоянного тока и через контакты реле 8 поступает на второй вход блока умножения 10, на первый его вход подается опорный сигнал с выхода блока 11 выделения знака, постоянный по амплитуде и синфазный с управляющим сигналом U_у. Выходной сигнал блока умножения 10 пропорциональный по модулю осевым перемещениям штока 4, а по знаку - обратный управляющему сигналу U_у, через фильтр 9 верхних частот поступает на третий вход сумматора 2. Разность двух сигналов (сигналы рассогласования) с выхода сумматора 2 подается на рулевой привод 3 и преобразуется в дополнительную механическую силу, действующую на шток 4 в сторону уменьшения сигнала рассогласования, т.е. снижения погрешности углового отклонения управляющей поверхности летательного аппарата.

Цепь обратной связи замыкается лишь при условии, когда сигнал U_dсовпадает по знаку с управляющим сигналом U_у. Это достигается тем, что с помощью двух идентичных блоков 11 и 13 из сигналов U_у и U_d выделяются их знаки и подаются на входы Вх₁ и Вх₂ логического элемента И 12. Если знаки этих сигналов одинаковы, то на выходе логического элемента И 12 появляется сигнал, который подается на обмотку реле 8. При срабатывании реле его контакты соединяют выход блока 7 модуля с вторым входом блока умножения 10. В случае разных знаков сигналов U_у и U_d цепь обратной связи разомкнута. Таким образом исключается возможность потери устойчивости устройства, например, при ступенчатом изменении управляющего сигнала U_у с переходом через нуль, нарушении условия управляемости и т.д.

Поддерживание нейтрального положения штока 4 при U_у = 0, а также регулирование перемещения штока в низкочастотной области при разомкнутой обратной связи осуществляются с помощью внутреннего контура обратной связи. При этом сигнал U_d через фильтр 6 нижних частот поступает на второй вход сумматора 2. Частота среза фильтра нижних частот ниже собственных частот элементов цепи регулирования.

При срабатывании реле 8 оказываются замкнутыми обе цепи обратной связи, в результате чего коррекция системы управления рулевым приводом 3 осуществляется в диапазоне частот от нуля до верхней границы полосы пропускания отдельных элементов устройства.

Устройство обладает устойчивостью также при больших значениях коэффициента передачи разомкнутой системы и в широком диапазоне частот, включая область упругих колебаний летательного аппарата. Это позволяет обеспечить высокое быстродействие отработки командных сигналов с высокой точностью, компенсируя нестабильность и нелинейность частотных характеристик рулевого привода в определенных пределах.

Устойчивость устройства обеспечивается благодаря тому, что независимо от величины фазового запаздывания, вносимого, например, рулевым приводом, сигнал обратной связи на третьем входе сумматора 2 по отношению к управляющему сигналу U_у находится в противофазе во всем частотном диапазоне.

Устройство позволяет существенно повысить динамическое качество управления рулевым приводом и расширить частотный диапазон работы, устраняя ограничения, обусловленные упругими колебаниями летательного аппарата.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РУЛЕВЫМ ПРИВОДОМ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, содержащее последовательно соединенные задатчик осевых перемещений штока, сумматор, рулевой привод, датчик обратной связи, выход которого через фильтр нижних частот соединен с вторым входом сумматора, и блок выделения модуля, причем третий вход сумматора через фильтр верхних частот соединен с блоком умножения, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и запасов устойчивости, в него введены между задатчиком и первым входом блока умножения первый блок выделения знака, а между датчиком обратной связи и вторым входом блока умножения - последовательно соединенные второй блок выделения знака, логический элемент И, второй вход которого соединен с первым блоком выделения знака, и реле, второй вход которого соединен с выходом блока выделения модуля.

Images