Рассмотрим задачи, выполняемые системами автоматического управления полетом.
В ряде случаев ЛА приходится рассматривать как систему твердых тел (такой системой является, например, вертолет). Число степеней свободы такого ЛА возрастает, поэтому система управления усложняется.
Задача управления ЛА еще более усложняется при необходимости учета упругих свойств. В этом случае ЛА нередко совершает аэроупругие колебания, для уменьшения которых создаются специальные замкнутые контуры управления (помимо контуров управления ЛА как твердым телом).
Движение ЛА можно рассматривать состоящим из движения центра масс и движения вокруг центра масс. Необходимость управления угловыми движениями вызывается тем, что ЛА должен занимать вполне определенное положение по отношению к вектору скорости центра масс. В частности, продольная ось ЛА должна совпадать или быть близкой к направлению вектора скорости.
Для управления угловыми движениями применяются в автопилотах соответствующие контуры управления (контуры крена, рыскания, тангажа).
Управление движением центра масс необходимо для того, чтобы Л+А совершал полет по заданной траектории, которая в определенном смысле должна быть оптимальной. Автоматическое удержание центра масс ЛА на заданной траектории осуществляется специальными контурами управления, замыкаемыми через автопилот (контуры управления высотой, боковым отклонением, скоростью полета и т. д.).
Динамические характеристики (демпфирование, управляемость, устойчивость) ЛА в ряде случаев (например, при малых скоростных напорах) оказываются неудовлетворительными, поэтому возникает необходимость их улучшения средствами автоматики. Для этого применяются демпферы, автоматы устойчивости и другие устройства.
Летательный аппарат совершает полеты в переменных внешних условиях (изменение характеристик атмосферы, изменение веса и моментов инерции и т. д.), что приводит к изменению его динамических параметров (демпфирование, постоянные времени, коэффициенты эффективности управляющих органов и др.) и к изменению их реакции на внешние возмущения. Для сохранения одинаковой (в общем случае минимально возможной) реакции ЛА на возмущения в переменных внешних условиях системы управления полетом должны иметь переменные параметры, а иногда и переменную структуру. Такие системы называются самонастраивающимися.
Полет ЛА должен быть оптимальным, причем оптимальность обычно понимается в широком смысле (например, обеспечиваются минимальный километровый расход, минимальное время достижения цели, максимальная дальность полета и т. д.). Системы управления должны обеспечивать оптимальность режимов полета.
Когда ЛА, получая информацию о цели, стремится к встрече с целью, а цель, имея информацию о ЛА, уклоняется от встречи или противодействует встрече, то возникает характерная игро вая задача с двумя участниками игры. Задачу управления полетом можно трактовать как игровую также и в том случае, когда в качестве одного игрока выступает система управления, а в качестве второго — природа (возмущения на ЛА и на систему управления).
Очевидно, что задачи систем управления на ЛА и на цели противоположны. Вопросы изучения таких систем и способов их синтеза имеют большое значение.
Летательные аппараты нередко совершают полет группами, образуя строй, который с точки зрения управления им должен рассматриваться как единая динамическая система. Системы автоматического управления строем являются разновидностями систем управления полетом.
Автоматизация управления полетом ЛА должна быть комплексной, т. е. такой, при которой автоматизируется вся последовательность взаимосвязанных функций, таких как сбор информации об этапах и режимах полета, переработка информации и формирование законов управления, исполнение команд и т. д. Комплектование систем осуществляется на базе бортовых аналоговых или цифровых вычислительных машин.
Все возмущения, действующие на систему «ЛА — система управления», можно разделить на полезные, которые система должна воспроизводить без искажений, и на вредные, на которые система должна слабо реагировать. При этом как полезные, так и вредные возмущения могут быть детерминированными и случайными.
При управлении движением ЛА должны быть достигнуты: заданное качество переходного процесса, точность исполнения команд, слабая реакция на внешние возмущения, точное наведение на цели, оптимальность движения (минимальный расход, минимизация времени полета, максимальная дальность и т. д.), безопасность полета.
Из изложенного следует, что управление полетом должно сводиться к управлению параметрами режима полета: угловыми и линейными координатами, скоростями и ускорениями, характеризующими движение ЛА по отношению к цели и к другим аппаратам и т. д. Следовательно, для функционирования систем управления необходима информация об указанных параметрах режимов полета.
Дата: 2019-02-02, просмотров: 385.