Структурная схема КПА представлена на рисунке 10.

В данную схему входят следующие блоки:

1) ПК – персональный компьютер;

2) DT9842/8 – блок контроля и управления;

3) ВУ-9, ВУ-10 – вычислители демпферов рысканья и тангажа;

4) РА-81 РВ – рулевой агрегат руля высоты;

5) РА-81 РН – рулевой агрегат руля направления;

6) РП-72 – рулевой привод;

7) РВ – руль высоты;

8) РН – руль направления.

В ПК происходит проверка исправности и работоспособности СУУ путем сравнения результатов работы реальной системы СУУ и ее модели.

Построение математической модели СУУ происходит в ПК. Модель реализует следующие законы управления:

,

Входными величинами являются текущие значения угловых скоростей , , , а также значения вертикальной перегрузки nу , которые также формируются в рамках модели. Выходной величиной является угол отклонения руля высоты  и руля направления .

При проведении проверки СУУ вместо датчиков, установленных на самолете, подключается разрабатываемая КПА.

ПК через DT9482/8 формирует и направляет в ВУ-9 и ВУ-10 сигналы угловой скорости , ,  и нормальной перегрузки ny имитируя отклонение БДГ.

DT9482/8 предназначен для подключения ПК к системе СУУ. Т.к. СУУ оперирует аналоговыми величинами, а ПК цифровыми, DT9482/8 производит управление работой ВУ-9 и ВУ-10 и сбором данных о работе системы СУУ в аналоговой форме по командам с ПК. Обмен данными между DT9482/8 и ПК происходит по цифровому интерфейсу.

В ВУ-9 и ВУ-10 происходит реализация закона управления, рассмотренного выше, в результате чего формируются управляющие сигналы , .

РА-81 РВ преобразует электрический сигнал  в механическое перемещение траверсы руля высоты . Аналогично происходит и с рулем направления.

Датчик обратной связи (ДОС), установленный на РА-81, преобразует механическое перемещение в электрический сигнал . Т.к. ДОС жестко связан с выходной траверсой рулей высоты и направления, соответствующий сигнал  будет пропорционален углу отклонения руля высоты и руля направления.

Сигнал  преобразованный в УДУ посредством DT9482/8 поступает в ПК.

В ПК полученный сигнал отслеживается на достоверность путем сравнения с сигналом, полученным в процессе моделирования системы.

По окончанию проверки ПК выдаёт информацию о пригодности системы к эксплуатации.

РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ КПА

Описание

Функциональная схема КПА представлена на рисунке 11.

Данная система позволяет осуществлять автоматическую выдачу и отслеживание сигналов с ВУ-9 и ВУ-10. Вся обработка данных осуществляется в персональном компьютере. Предложенная функциональная схема обеспечивает оперативность и удобство проверки. Данная схема позволяет расширять технические возможности системы проверки за счёт включения в состав различных модулей и приборов.

В КПА входят следующие блоки:

1) ПК – персональный компьютер;

2) DT9842/8 – блок контроля и управления;

3) ВУ-9, ВУ-10 – вычислители демпферов рысканья и тангажа;

4) РА-81 РВ – рулевой агрегат руля высоты;

5) РА-81 РН – рулевой агрегат руля направления;

6) РП-72 – рулевой привод;

7) РВ – руль высоты;

8) РН – руль направления.

ПК предназначен для расчета математической модели СУУ, формирования управляющих сигналов и обработки результатов измерения.

DAQ DT9842/8 обеспечивает взаимодействие ПК с системой СУУ путем аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразований сигналов. Благодаря наличию встроенного микроконтроллера (МК), DAQ существенно разгружает ПК.

Выбор элементной базы

Головным устройством функциональной схемы является персональный компьютер (ПК) с предустановленной программой LabVIEW, который формирует управляющие сигналы, а также сохраняет в памяти получаемую информацию для последующей обработки.

Для обеспечения мобильности в качестве ПК в системе проверки используется ноутбук. Требования, которым должен удовлетворять ПК, приведены в таблице 8.

Таблица 8 – Рекомендуемые требования к ПК

DAQ DT9842/8 (рисунок 12) – прибор для сбора данных и управления, является устройством производства компании Data Translations, работающий совместно с программным обеспечением LabVIEW.

Устройство имеет 8 аналоговых выходов с диапазоном ±10В; 8 аналоговых входов с диапазоном ±20В; 24-разрядный цифровой порт ввода/вывода (TTL/LVTTL/CMOS). Обладает компактными размерами, поддерживает операционные системы Windows 2000/XP/ME, Mac OS X, Linux.

Функционально DAQ состоит из микроконтроллера (Logic), буфера обмена, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), цифро-аналогового преобразователя (DAC), аналого-цифрового преобразователя (ADC), контроллера шины USB, внутренней шины обмена данными, терминалов ввода/вывода.

DAQ выбран исходя из требований системы проверки. Он обеспечивает формирование восьми аналоговых сигналов по сигналам с ПК. Это является достаточным для проверки работоспособности СУУ-400. Отработанный СУУ сигнал поступает через ПС обратно в DAQ, где оцифровывается и по интерфейсу USB передается на ПК. Свободные аналоговые порты ввода можно использовать для контроля других параметров системы СУУ.

Блок схема устройства представлена на рисунке 13.

Характеристики устройства представлены в таблице 9.

Назначение контактов в портах устройства приведены в таблицах 10, 11.

Таблица 9 – Характеристики DAQ DT9842/8

Таблица 10 – Назначение контактов аналоговых портов вывода, цифровых портов ввода/вывода и счетчиков-таймеров

Таблица 11 – Назначение контактов в порту аналогового входа

Устройство DAQ DT9842/8 отвечает следующим стандартам по безопасности:

1) Электробезопасность: IEC 61010-1; EN 61010-1; UL 61010-1; CAN/CSA-C22.2 No. 61010-1.

2) Электромагнитная совместимость:

· Emissions – EN 55011 Class A at 10 m FCC Part 15A above 1 GHz;

· Immunity – Industrial levels per EN 61326:1997 + A2:2001, Table 1;

· EMC/EMI – CE, C-Tick, and FCC Part 15 (Class A) Compliant.

3) Соответствие требованиям директив стран Совета Европы CE:

· Low-Voltage Directive (safety) – 73/23/EEC;

· Electromagnetic Compatibility Directive (EMC) – 89/336/EEC.

Устройства демодуляции и усиления УДУ являются субблоками вычислителей ВУ-9 и ВУ-10. В системе контроля они служат для преобразования сигналов, идущих из ДОС в DAQ. Использование данных элементов позволяет существенно сократить расходы на разработку нового преобразователя.

Работа КПА