CC BY
245
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
работу индикаторов на КИСС и проверяем срабатывание по «ОПАСНАЯ ВИБРАЦИЯ» и «ПОВЫШЕННАЯ ВИБРАЦИЯ». Затем смещаем частоту имитатора датчика вибрации, проверяя тем самым настройку фильтра и вычислителя.
Библиографические ссылки
1. Ил-96М/Т// Самолёты мира. 1997. № 1-2. С. 34.
2. Руководство по технической эксплуатации системы БСКД-90.
© Харитонов Д. А., 2012
УДК 629.19
Д. С. Чепашев Научный руководитель - В. М. Мусонов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ САМОЛЕТОМ В СРЕДЕ МЛТЬЛБ
Технический прогресс в области систем автоматического управления (САУ) полетом потребовал нового подхода к изучению авиационных приборов. Это и послужило причиной создания модели имитирующей работу САУ самолетом.
В любом процессе управления участвуют объект и субъект управления. В режиме ручного управления самолетом субъектом управления является пилот. В режиме автоматизированного управления самолетом субъекты управления - пилот и комплекс автоматизированных средств улучшения устойчивости и управляемости. В режиме автоматического управления самолетом субъектами управления являются система автоматического управления и пилотажно-навигационный комплекс. Современные САУ работают во всех трех режимах для повышения устойчивости и управляемости. Принцип автоматического управления угловым положением основан на сравнении текущего и требуемого положения самолета [1; 2]. Если появляется рассогласование, то САУ формирует управляющий сигнал на рычаги управления.
Предлагаемая модель является упрощенной моделью, имитирующей режим автоматического управления на маршруте, путем создания блоков и систем, описывающих различные режимы автоматического управления: стабилизация и управление угловым положением, управление траекторным движением на маршруте, при заходе на посадку, на взлете и при посадке [3]. Структура модели представляет собой совокупность смоделированных и готовых блоков из библиотеки, взаимодействующих между собой.
Основными блоками приведенной на рисунке функциональной схемы являются нелинейная математическая модель самолета, системы продольного и поперечного управления, блок выдерживания заданной высоты, блок стабилизации скорости, блок следования сигналам маяка VOR/DME, блок автоматической посадки по сигналам ILS, блок автоматического управления выравниванием.
Математическая нелинейная модель самолета [4] представляет собой вычисления продольного и бокового движения. Входными сигналами являются управляющие сигналы рулей управления, а выходными данные об угловых отклонениях, скоростях, координатах и ускорениях.
Система бокового управления используется для управления боковым движением самолета. Блок состоит из демпфера рыскания, демпфер крена, автопилот угла поворота, автомат координированного поворота и система стабилизации курса. Демпфер рыскания обеспечивает демпфирование колебаний самолета по рысканию путем отклонения руля направления при возникновении угловой скорости рыскания. Система выдерживания угла поворота выдерживает заданный угол крена входным сигналом, которой является сигнал с датчика угла крена, а выходным - управляющее воздействие на элероны. Автомат координированного поворота сохраняет угол сноса равным нулю путем управления рулем направления по сигналам датчика угла сноса. Система стабилизации курса обеспечивает стабилизацию и управление боковым траекторным движением в крейсерском полете и во время пред посадочного маневра путем отклонения элеронов при возникновении отклонения от заданного курса.
Система продольного управления содержит в себе функции демпфера тангажа, а также выдерживания заданного угла тангажа. Работа демпфера тангажа аналогична работе демпфера рыскания. Разница заключается в том, что в качестве рычага управления используется руль высоты, а в качестве входного сигнала используется датчик угловой скорости по тангажу. Выдерживание заданного ушла тангажа осуществляется за счет управления рулем высоты.
Блок выдерживания заданной высоты используется для выдерживания высоты в крейсерском режиме. Входным сигналом служит текущая барометрическая высота, а выходным управляющее воздействие на руль высоты. В данном режиме измеряется разница между текущей и заданной высотой. При отсутствии ошибки по высоте угол тангажа должен быть равен нулю.
Блок стабилизации скорости используется для выдерживания заданной скорости путем управления тягой двигателя.
Секция « Техническая эксплуатация электросистем и авионика »
Функциональная схема имитационной модели САУ самолетом
Блок следования сигналам маяка VOR/DME имитирует работу САУ в режиме управления отклонением от заданного азимута. Для упрощения схемы, используется блок VOR, имитирующий сигнал азимутальной ошибки между самолетом и маяком и сигнал наклонной дальности до маяка. Сигнал азимутальной ошибки включен в контур обратной связи и должен быть равен нулю.
Блок автоматической посадки по сигналам ILS имитирует работу САУ в режиме инструментального захода на посадку и самой посадки по каналу курса и глиссады. Для данного блока так же используется блок ILS имитирующий сигнал ошибки по курсу и глиссаде. Самолет следует сигналам курсового маяка, используя при этом систему бокового управления. Для выдерживания канала глиссады используется система продольного управления.
Блок автоматического управления выравниванием обеспечивает управление продольным траекторным движением самолета по достижению высоты принятия решения вплоть до точки приземления на ВПП путем воздействия на рули высоты при отклонении от заданной траектории посадки. Данная траектория имеет экспоненциальную форму. Сама же математическая модель траектории посадки заложена внутри данного блока.
Для имитации самого полета было смоделировано полетное задание, которому самолет должен следовать. Данное полетное задание состоит из горизонтальной и вертикальной части. Для каждого временного промежутка были определенны контрольные точки, на которых самолет должен иметь требуемую скорость, высоту и курс. Для осуществления переключения режимов работы САУ были добавлены временные переключатели, которые работают согласно полетному заданию.
В перспективе планируется добавить визуализацию полета, используя видео-симулятор Flight-Gear.
Библиографические ссылки
1. Turevskiy A., Gage S., Buhr C. Model-Based Design of a New Light-weight Aircraft// AIAA Modelling and Simulation Technologies Conference and Exhibit, 2007.
2. Stevens B. L., Lewis F. L. Aircraft control and simulation. USA: John Wiley and Sons inc., 1992.
3. Automatic Flight Control Summary [electronic source] URL: http://aerostudents.com/files/automatic FlightControl/automaticFlightControlFullVersion.pdf
4. Воробьев В.Г., Кузнецов С.В. Автоматическое управление полетом самолетов. М. : Транспорт, 1995.
© Чепашев Д. С., 2012
