Система керування літаком

Система керування літаком, що містить важіль керування, зв'язаний механічною проводкою з золотниковою тягою кермового приводу, сервопривід, паралельно підключений до золотникової тяги і електрично зв'язаний з датчиком кута, вмонтованими в проводку керування, резервну завантажувальну пружину і пружинний пристрій негативної жорсткості, що складається з попередньо стиснутої пружини і качалки, датчик кутової швидкості, 3 37288 На схемі позначені: важіль керування 1, зв'язаний механічною проводкою 2 із золотниковою тягою кермового приводу 3, блок керування 4, сервопривід 20, паралельно підключений до золотникової тяги і електричне зв'язаний з датчиком кута 21, датчиком кутової швидкості 22 і датчиком кутового прискорення 23, резервну завантажувальну пружину 24 і пружинний пристрій 25 негативної жорсткості, що складається з попередньо стиснутої пружини 26 і качалки 27, нелінійна статична частина 5 (N(u(t))), лінійна динамічна частина виконавчого пристрою 6 з передавальною функцією W0(s), спостерігач стану по керуванню 7 з передаu вальною функцією We (s) , ітераційно-інверсний фільтр 8 з передавальною функцією WI(s), спостерігач стану вихідного параметра об'єкта керування y 9 з передавальною функцією We ( s) , перший 10, другий 11, третій 12, четвертий 13 суматори, задаючий вплив 14 (g), сигнал керування 15 (u), вихідний сигнал 16 (у), сигнал оцінки виходу об'єкта 17 (y(t)), сигнал помилки вихідного сигналу 18 (Dy), сигнал оцінки збурювання 19(n). Система компенсації впливу нелінійності реалізується таким чином. Формується сигнал додаткового компенсаційного керування 19 (Du(t)) з урахуванням виходу ітераційно-інверсного фільтра відновлення збурювання 9 як 4 æ Ù ö Du( t ) = - WI ç y( t ) - y ( t ) ÷ ç ÷ è ø де WI(s) - передавальна функція ітераційноінверсного фільтру 9, у - ви хідний сигнал 16, y ( t ) ˆ - оцінка виходу об'єкта 17, отримана на основі спостерігача стану 7 і 8 виду Ù y u y (t ) = Weu(t ) + We y( t ) , у якому позначені u We (s) = C(sI - A - LC)-1Bu + Du , y We ( s ) = C( sI - A - LC ) -1L , де А - матриця стану об'єкта керування, В матриця керування, С - матриця виміру, D - матриця обходу, L - поліном спостерігача, І - одинична матриця, u We (s) - передавальна функція спостерігача стану по керуванню 3, y We ( s) - передавальна функція спостерігача стану вихідного параметра об'єкта керування 4. Сигнал компенсаційного керування 19 у замкнутій системі визначається з наступного операторного рівняння u u u u = WI (I - We )[ WeN(uн(t ) + Du( t ))] - WIWe uн( t ) (I - WI We )Du( t ) де u We - передавальна функція спостерігача y стану по керуванню 3, We - передавальна функція спостерігача стану ви хідного параметра об'єкта керування 8, I - одинична матриця, Du(t) - сигнал додаткового компенсаційного керування 15, N(uн(f)+Du(t)) - нелінійна статична частина 5 з врахуванням додаткового компенсаційного керування, uн(t) - сигнал номінального керування. é uù Якщо прийняти WI = ê We ú ë û -1 , що можливо рівняння спрощується до взаємозв'язку статичних характеристик. N(uн(t)+Du(t))-Kнuн(t)=0, де Кн - коефіцієнт пропорційності, що описує номінальну нелінійність об'єкта керування. Представимо нелінійність об'єкта в наступному вигляді: ìK(u( t ) - Du dz ( t )), u(t ) > 0 N(u(t )) = í , îK(u( t ) - Du dz ( t )), u(t ) 0 ï e н dz e н í u u ï We ( uн ( t) + Du( t)) - Dudz ( t )) - We uн ( t ) = 0, u( t) 0 í îDu( t ) = Dudz ( t ), u( t ) 0 ï dz dz y( t) = í e н u ( u ( t ) + Du ( t ) - Du ( t )), u( t ) < 0 ï î We н dz dz , u т.ч. y(t ) = Weuн( t) 5 37288 Таким чином, одержуємо збіг виходів нелінійного об'єкта і номінальної моделі і тим самим забезпечуємо компенсацію розглянутої нелінійності. 6 Якщо позначити k n = = Ù é y/ u ù вальну функцію ê We (s )ú ê ú ë û 1 Ù y We / u (0 ) , то переда -1 можна представи ти як -1 Ù Ù Ù é y/ u ù é y/ u (s) × k )2 + ... + (1 - W y/ u (s) × k )n ù = k n × ê1 + (1- We ê We (S )ú n n ú e ê ú ê ú ë û ë û де Ù é y/ u ù ê We (s)ú ê ú ë û -1 - передавальна функція ітераційно-інверсного фільтра 5, Ù y/ u We (s) kv - мірильний множник, - передавальна функція сигналу оцінки виходу об'єкта від сигналу керування u(t), n - ступінь наближення. Таким чином, компенсація впливу нелінійності відбувається за рахунок введення додаткового складового керуючого сигналу 19 (Du(t)) з урахуванням виходу ітераційно-інверсного фільтра відновлення збурювання 9 як Ù ö æ Du( t) = - WIç y( t ) - y( t ) ÷ . ç ÷ è ø Ù u y y (t ) = W eu(t ) + We y( t ) . Система працює наступним чином: керуючий вплив 15 черезперший і другий суматори поступає на лінійну динамічну частину 5, після чого сигнал поступає на нелінійну частину виконавчого пристрою 6 та на спостерігач за станом 7, сигнал з виконавчого пристрою поступає на спостерігач за виходом 9, на суматор 13 і далі на ітераційноінверсний фільтр 8, потім сигнал з блоку 8 порівнюється з сигналом 15 на суматорі 11. Таким чином запропонована система дозволяє ефективно компенсувати вплив нелінійності без визначення параметрів зони нечутливості динамічного об'єкта керування. 7 Комп’ютерна в ерстка C.Литв иненко 37288 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601