Спосіб перевірки якості функціонування електричних рульових приводів і автопілотів керованих снарядів і пристрій для його реалізації

1. Спосіб перевірки якості функціонування електричних рульових приводів і автопілотів керованих снарядів, що включає математичне моделювання в реальному масштабі часу просторового руху літального апарата, формування сигналів керування і подачу їх на автопілот, знімання сигналів з рульового приводу і подачу їх у моделюючу програму, який відрізняється тим, що якість функціонування рульових приводів і автопілотів оцінюють за величиною промаху, при цьому розряд батареї бортового живлення імітують зміною напруги живлення приводу, а вплив діючого на при C2 2 79769 1 3 79769 Відомий [1, стор.174-180] спосіб перевірки елементів систем керування, зокрема якості функціонування електричного рульового привода за амплітудно-фазочастотними характеристиками. Недоліком такого способу перевірки є те, що привод перевіряється незалежно від автопілоту і поза контуром керування, унаслідок чого інформативність такого методу невелика. Відомий [2, стор. 131-148] спосіб перевірки точності і стійкості привода системи керування за його передаточною функцією, коли досліджують частотні характеристики привода, підбирають відповідну передаточну функцію й оцінюють якість функціонування системи керування. Недоліками такого способу перевірки є: - велика трудомісткість одержання необхідної кількості даних; - значні похибки при визначенні передаточної функції; - параметри обраної передаточної функції не враховують змінних впливів умов експлуатації. Відомий [3] спосіб перевірки якості функціонування рульових приводів і автопілотів керованих снарядів, заснований на вимірі часу еквівалентного запізнювання рульового привода чи автопілоту при подачі на входи кожного каналу керування сигналів прямокутної форми. Недоліком даного способу перевірки є недостатня інформативність про стан контрольованого блоку, що полягає в наступному: - перевірка проводиться без шарнірного навантаження на рулях привода; - недостатня інформативність, тому що оцінка якості функціонування привода й автопілоту здійснюється лише при вхідному сигналі прямокутної форми; - відсутній узагальнений показник якості функціонування автопілоту разом із приводом; - спосіб має обмежену область застосування, тобто для приводів, що працюють у трипозиційному релейному режимі. Відомий [4, стор.169-173] спосіб, прийнятий за прототип, перевірки якості функціонування рульового привода й автопілоту літального апарата, який передбачає математичне моделювання в реальному масштабі часу просторового руху літального апарата, формування сигналів керування, подачу їх в автопілот, знімання сигналів з рульового привода, подачу їх у моделюючу програму і реєстрацію контрольованих параметрів. Недоліками даного способу є: - перевірка функціонування привода здійснюється без імітації шарнірного навантаження на рулі; - якість функціонування оцінюється за декількома параметрами; - відсутній узагальнений показник якості функціонування автопілоту разом із приводом. Задачею даного винаходу є підвищення інформативності, надійності і достовірності перевірки якості функціонування електричних рульових приводів і автопілотів літальних апаратів, в тому числі, обертових по крену снарядів [5, б], а також зниження вартості проведення випробувань. 4 Пропонований спосіб перевірки якості функціонування електричних рульових приводів і автопілотів заснований на включенні рульових приводів і автопілотів у замкнутий контур керування й оцінці промаху в процесі наведення снаряда на ціль [7]. Поставлена задача вирішується тим, що в способі перевірки якості функціонування електричних р ульових приводів і автопілотів літальних апаратів, що включає математичне моделювання в реальному масштабі часу просторового руху літального апарата, формування сигналів керування і подачу їх на автопілот, знімання сигналів з рульового привода і подачу їх у моделюючу програму, якість функціонування рульових приводів і автопілотів оцінюють за величиною промаху, при цьому розряд батареї бортового живлення імітують зміною напруги живлення привода, а вплив діючого на привод аеродинамічного шарнірного навантаження імітують еквівалентним обмеженням струму споживання привода чи зміною опору якірного ланцюга. Задачею пристрою, що реалізує даний спосіб, є забезпечення перевірки електричного рульового приводу і автопілоту з урахуванням імітації просторового руху літального апарата, розряду бортової батареї і впливу аеродинамічного шарнірного навантаження. Для вирішення поставленої задачі у пристрої, що містить ПЕОМ із блоком інтерфейсним, багатоканальний багатофункціональний програмувальний генератор сигналів, багатоканальний аналогоцифровий перетворювач, блок формування, прийому й обробки дискретних сигналів, універсальне джерело живлення, для імітації реальних умов функціонування введене програмувальне джерело живлення, обмежник струму, програмувальна резисторна матриця і формувач інформаційного поля, при цьому входи програмувального джерела живлення, обмежника струму, програмувальної резисторної матриці і формувача інформаційного поля підключені до виходу блоку інтерфейсного, вихід формувача інформаційного поля підключений до входу автопілоту, а ви хід програмувального джерела живлення через обмежник струму чи програмувальну резисторну матрицю підключений до входу силового живлення приводів. Для оцінки якості функціонування електричних рульових приводів і автопілотів можливе використання дорогих навантажувальних стендів, що імітують шарнірне навантаження. Однак аналіз динамічних характеристик електричних рульових приводів і автопілотів показує, що вартість перевірки може бути зменшена тим, що вплив шарнірного навантаження, що діє на привод, може бути досить точно зімітований відповідною зміною еквівалентного опору якірного ланцюга двигуна чи обмеженням струму споживання електроживлення привода. Підвищення інформативності перевірки досягається включенням електричного рульового приводу і автопілоту у замкнутий контуэ керування й оцінці якості функціонування по значенню промаху в процесі наведення снаряда на ціль. Підвищення надійності забезпечується вилученням із складу перевірочного обладнання скла 5 79769 дних і малонадійних навантажувальних стендів, застосуванням програмних методів керування і використанням надійного апаратного та програмного забезпечення. Висока достовірність перевірки, як міра довіри до отриманих результатів, забезпечується тим, що використання програмних засобів дозволяє проводити комплексну перевірку якості функціонування електричних рульових приводів і автопілотів в автоматичному режимі, без впливу оператора, згідно з програмою. На Фіг.1 приведено графік залежності впливу зміни опору Rя якірного ланцюга двигуна одного з приводів, еквівалентної відповідному впливу шарнірного аеродинамічного навантаження Кш на динамічні характеристики реального привода. На Фіг.2 приведено графік залежності впливу зміні обмеження струму Іо джерела силового живлення одного з приводів, еквівалентної відповідному впливу шарнірного аеродинамічного навантаження Кш на динамічні характеристики привода. Таким чином, при перевірці якості функціонування електричних рульових приводів і автопілотів в умовах різного аеродинамічного шарнірного навантаження і змінних характеристик джерела живлення не використовуються дорогі навантажувальні стенди, а програмне задається зміна напруги живлення, що відповідає розряду бортової батареї, а перемінне аеродинамічне шарнірне навантаження імітується еквівалентною зміною опору якірного ланцюга двигуна привода чи обмеженням струму споживання привода. Спосіб перевірки реалізується пристроєм модулем контрольно-діагностичним (МКД), структурна схема якого приведена на Фіг.3. Запропонований пристрій - МКД містить у собі програмне й апаратне забезпечення. До складу програмного забезпечення МКД входить стандартне програмне забезпечення персональної ЕОМ і моделююча програма. Моделююча програма складається з наступних процедур: 1) процедура завдання початкових умов стрільби (координати цілі, температура навколишнього середовища, режим стрілянини - без чи з перевищенням ); 2) процедура аеродинаміки і розрахунку аеродинамічних сил і моментів; 3) процедури інтерфейсу, що здійснюють керування й обмін інформацією між ПЕОМ і обслуговуючими пристроями; 4) процедура обчислень правих частин інтегруючи х рівнянь, що забезпечує розрахунок параметрів просторового руху центра мас снаряда і його обертання відносно центра мас; 5) процедура перетворення координат; 6) процедура моделі атмосфери; 7) процедура імітації обертання снаряда і моделі гіророзкладача команд керування; 8) процедура моделі інформаційного поля; 9) процедура розрахунку відхилень центра мас снаряда від центра променя інформаційного поля і значень промаху; 10) процедура вибору методу інтегрування; 11) процедура завдання обмеження струму споживання; 6 12) процедура завдання опору якірного ланцю га; 13) процедура моделі тяги двигуна; 14) процедура завдання зовнішніх збурень. Програма функціонує в реальному масштабі часу, частота зміни вхідної і вихідної інформації 1000Гц, метод інтегрування диференціальних рівнянь - Рунге-Кутта 4-го порядку. Вхідними сигналами моделюючої програми є цифрові коди сигналів з потенціометрів зворотного зв'язку привода, а вихідними - цифрові коди відхилень центра мас снаряда відносно центра інформаційного поля і поточного кута крену. Апаратне забезпечення MКД- містить: ПЕОМ 1; блок інтерфейсний 2; багатоканальний багатофункціональний програмувальний генератор сигналів 3; багатоканальний аналого-цифровий перетворювач 4; блок формування, прийому й обробки дискретних сигналів 5; програмувальне джерело живлення 7 з обмежником струму 6 і програмувальною резисторною матрицею 8; універсальне джерело електроживлення 9 і формувач інформаційного поля 15. Пристрій (Фіг.3) працює таким чином. Автопілотний блок 11 і привод 12 з розкритими рулями 14 встановлюється і кріпиться на підставці 16 (елементи кріплення через їхню непринциповість на Фіг.3 не показані). Відповідно до початкових умов пуску задаються координати центра інформаційного поля і координати цілі, а керуюча ПЕОМ 1 розраховує просторове положення снаряда в інформаційному полі, визначає відхилення центра мас снаряда відносної центра інформаційного поля і через інтерфейсний блок 2 формує сигнали керування, що надходять на формувач інформаційного полю 15. Світловий сигнал, промодульований відповідною частотою, надходить на фотоприймальний пристрій 10, на виході якого формуються цифрові сигнали, пропорційні відхиленням центра мас снаряда від центра інформаційного поля в горизонтальній і вертикальній площинах і надходять на входи +-Y і +- Z автопілоту 11. На автопілот 11 також надходить сигнал із блоку формування, прийому й обробки дискретних сигналів 5, що імітує обертання снаряда по крену. На виходах автопілоту 11 виробляються керуючі цифрові сигнали, що у багатоканальному багатофункціональному генераторі сигналів 3 перетворюються у відповідні рівні напруги і надходять на аналогові входи привода 12, викликаючи відхилення рулів 14. Ви хідні сигнали з датчиків зворотного зв'язку 13 привода 12, перетворені в цифрові коди в багатоканальному аналого-цифровому перетворювачі 4, надходять у моделюючу програму ПЕОМ 1, де розраховуються поточні відхилення центра мас снаряда від центра інформаційного поля, замикаючи тим самим контур керування. Програмувальне джерело живлення 7 формує напругу силового живлення, що враховує розрядку бортової батареї в польоті. Відповідно до зміни швидкості польоту розраховується аеродинамічний шарнірної момент, що діє на рулі 14 привода 12, і відповідно до нього змінюється опір програмувальної резисторної матриці 8 у якірному ланцюзі двигуна чи поріг обмеження струму програму 7 79769 вального обмежника струму 6. У момент досягнення снарядом цілі визначається промах і по ньому судять про якість функціонування автопілоту 11 і привода 12. Живлення пристрою перевірки й устаткування, що перевіряється, здійснюється від універсального джерела електроживлення 9, первинною напругою для якої можуть бути: у лабораторних умовах однофазна мережа 220В, 50Гц чи в польових умовах - постійна напруга +27В від акумулятора. У пристрої передбачений режим роботи без фотоприймального пристрою 10 і імітатора інформаційного поля 15, коли цифрові сигнали, що відповідають відхиленням снаряда від центра інформаційного поля, подаються безпосередньо на входи автопілоту 11. Пропонований спосіб перевірки якості функціонування рульових приводів і автопілотів дозволяє 8 проводити їхню комплексну перевірку функціонування. Вимоги по величині промаху виробляються розроблювачем снаряда, виходячи з тактикотехнічних вимог на снаряд, результатів математичного моделювання, експериментального відпрацьовування й випробувань рульових приводів і автопілотів. Пропонований спосіб перевірки якості функціонування рульових приводів і автопілотів і пристрій для його здійснення, з одного боку, не вимагають застосування навантажувальних пристроїв для рулів, а також проводити запис і обробку вхідних і ви хідних сигналів, з іншого боку, цей спосіб має, у порівнянні з відомими, більшою інформативністю, тому що він дозволяє проводити оцінку роботи приводів і автопілотів в змінних умовах за час польоту снаряда до цілі. 9 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 79769 Підписне 10 Тираж 26 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