Тема 4. Математические модели вертолета как объекта управления презентация

КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

движение

Вращательное
движение

У
словие

1

У
словие

2

У
словие

3

Простран-ственное
движение

≡ самолету

Н

Рис. 4.3.

​​Схема разделения движения вертолета на изолированные

структурная схема, изображенная на рис. 4.4.

(4.4)

4.6 . Математические модели движения вертолета

крейсерского полета.

Неустойчивость ПМД вытекает из конструктивных особенностей вертолета: он в некоторой степени аналогичен физическому маятнику.

Центр масс вертолета находится ниже плоскости вращения НВ. Вследствие перемещения точки подвеса - АПК - вертолет постоянно раскачивается, что является причиной неустойчивости ПМД.

:

(4.8)

где коэффициент усиления вертолета по углу тангажа,

постоянная времени по тангажу (быстродействие
или инерционность вертолета в ПМД).

(4.9)

(4.10)

ЛЕКЦИЯ № 13

4.6.1. Продольное маятниковое движение

вид:

Изолированное движение вертолета по высоте описывается уравнениями:

в операторной форме они могут быть представлены следующей структурной
схемой :

4.6.2. Изолированное движение по высоте

(4.11)

(4.12)

,

Составим ПФ
вертолета по

(4.13)

(4.14)

начальный установившийся режим полета. Поэтому на всех существующих типах вертолетов для улучшения пилотажных свойств и разгрузки летчика от непрерывного вмешательства в управление используют или автопилоты (Ми-6, Ми-8), или системы автоматического управления (Ми-24, Ка-52, Ми-28).

где коэффициент усиления

вертолета по скорости в канале
высоты (управляемость),

постоянная времени (маневренность по высоте).

Вертолет нейтрален по высоте, т.е. при управлении летчиком он не стремится сохранить Н, но при снятии управляющего

воздействия Н меняться не будет. Для поддержания заданной высоты необходимо использовать автоматические устройства.

ДЗ: самостоятельно описать изолированное движение по рысканию
и боковое маятниковое движение.

вертолетом на режиме «Ст. курса».

4.7.1. Режим стабилизации курса "Ст. "

Предназначен для стабилизации заданного направления полета, позволяет разгрузить летчика для решения боевых задач. Закон управления в канале направления обеспечивает изменение шага РВ и учитывает наличие в комбинированном агрегате управления (КАУ) режима "Перегонки". Перегонка возникает при выходе штока сервопривода САУ на упор, в результате, например, значительных возмущений, действующих на вертолет.

(4.15)

где - отклонение управляющего органа –педалей летчиком;

(4.16)

отклонения управляющего органа от "перегонки" : расширяется диапазон отклонения РВ, повышается маневренность;
- коэффициент, определяющий скорость "перегонки";

на ПУ-Н без выключения САУ.

Дифференциальный фильтр (виражный механизм) служит для

устранения постоянной составляющей ,

которая возникает при выполнении разворотов. Это позволяет повысить управляемость, не снижая демпфирования (за счет выбора Т1).
В канале направления используется СП с ЖОС.

при включенном режиме стабилизации.
Шаг рулевого винта изменяется по закону :

где

(4.19)

изменение общего шага РВ нажатием педалей;

курса отключается. В противном случае контур стабилизации курса будет мешать управлению.
Автопилот выполняет роль демпфера. Порция сигнала демпфирования уменьшена в два раза, по сравнению с законом (4.17) с целью увеличения эффективности управления.

4.7.2. Режим стабилизации крена "Ст. "

Закон управления наклоном автомата перекоса (АПК) имеет вид (поперечное управление):

(4.21)

где

(4.22)

Закон управления (4.21) соответствует статическому с ЖОС.

Ст. “

Величина ошибки ( ) в отличие от самолетного контура стабилизации прямо пропорциональна передаточному числу .

Совмещенное управление в режиме "Ст. "

Наклон АПК (поперечное управление) подчиняется закону :

(4.23)

сигнала выбрана так, что перемещение выходного штока бустера в КАУ-К от САУ противоположно перемещению от ручки летчика. В результате поворот АПК от САУ будет равен:

(4.24)

где передаточное число по сигналу КД-К.

При поперечном отклонении ручки управления (РЦШ) за счет срабатывания кнопки датчика усилий стабилизация крена автоматически выключается. Сигнал ДУС-К остается для обеспечения демпфирования вертолета по крену, хотя и его недостаточно для обеспечения устойчивости вертолета, так как:
-вертолет имеет малый момент инерции вокруг продольной оси, он чуток к резким движениям ручки управления в поперечном направлении.
- имеет место эффект «запаздывания" в управлении.
В результате летчик, пытаясь сохранить положение вертолета по крену, может раскачать вертолет. Чтобы предотвратить это явление в канале крена применяется компенсационный датчик (КД - К).
Сигнал КД-К, пропорциональный отклонению ручки летчика, поступает в вычислитель САУ, где пропускается через дифференциальный фильтр

, получим:

(4.25)

т.е. возникает эффект введения в контур ручного управления инерционного фильтра. Таким образом, использование КД-К обеспечивает снижение колебательности по крену за счет устранения ВЧ составляющих отклонения ручки управления.
Уменьшение порции демпфирования в два раза при ручном (совмещенном) управлении обеспечивает повышение управляемости по крену.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Применение автопилота, работа которого происходит совместно с работой ручной системы, позволяет улучшить показатели управляемости вертолета. Одновременно решаются задачи обеспечения автономности управления и устойчивости движения вертолета.