Принцип работы системы автоматического управления полетом самолета (система самолет – автопилот).

Сочувствую тому, кому попался этот билет L

Автопилоты. Современные автопилоты (АП) представляют собой комплекс совместно работающих устройств, обеспечивающих стабилизацию ЛА на траектории, стабилизацию высоты полета, управление маневрами ЛА и приведение его в горизонтальный полет.

В основу схемы автопилотов при работе в режиме стабилизации положен принцип регулирования по углу, угловой скорости (автопилоты типа АП-6Е, АП-28, АП-31, АП-40 и др.), а у некоторых автопилотов и по угловому ускорению (автопилоты типа АП-15). Система представляет единую замкнутую систему автоматического регулирования и управления. Автопилот состоит обычно из трех автоматических систем регулирования с внутренними перекрестными связями. Все три системы обычно выполняются по одинаковым схемам.

В состав каждого канала входят измерительные устройства ИУ, суммирующие устройства СУ, усилительные (У) и исполнительные устройства (РМ). Измерительные устройства ИУ автопилотов типа АП (например, датчики углов крена, тангажа, курса, высоты и т. п.) измеряют значения отклонений угла и угловой скорости (например, угла тангажа n, угловой скорости тангажа v_n) и преобразуют эти отклонения в величины напряжений U_n и U_v. После алгебраического суммирования в суммирующем устройстве СУ сумма напряжений U_S усиливается усилителем У и подается на рулевую машину РМ автопилота. Последняя отклоняет руль высоты, в результате чего появившееся отклонение угла тангажа ликвидируется.

На суммирующее устройство с выхода рулевой машины подается сигнал U_ос обратной связи. Отрицательная обратная связь обеспечивает устойчивость и быстрое затухание колебаний системы. Для задания определенного значения угла тангажа n_з в схеме автопилота предусматривается специальный задатчик этой величины. Аналогичные функциональные схемы имеют каналы управления креном и курсом самолета. Для устранения автоколебаний в системе в автопилотах применяется жесткая обратная связь. Жесткая обратная связь применяется для получения в установившемся состоянии пропорциональности между отклонением руля и отклонением ЛА.

В качестве чувствительных элементов, реагирующих на угловые отклонения ЛА относительно центра тяжести, применяются:

· по курсу ≈ гирополукомпасы, дистанционные магнитные компас,ы, курсовые системы;

· по крену и тангажу ≈ центральные гировертикали, гиродатчики дистанционных авиагоризонтов;

· по курсу, крену и тангажу ≈ курсовертикали;

· по угловой скорости ≈ демпфирующие гироскопы;

· по угловому ускорению ≈ специальные устройства, вырабатывающие сигналы, пропорциональные угловому ускорению ЛА, путем дифференцирования сигналов датчиков угловой скорости.

Электрические сигналы отклонений ЛА по углу, угловой скорости и угловому ускорению, полученные с датчиков, усиливаются электронными или электромашинными усилителями, подаются на рулевые машины, которые перемещают соответствующие рули самолета или изменяют режимы работы (тягу) авиадвигателей. Автопилоты имеют электрические связи с курсовыми системами, централями скорости и высоты, демпферами колебаний, автоматами дополнительных усилий, навигационными вычислительными устройствами.

ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМЫ MATLAB, ЕЁ НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ.

Система MatLab специально создана для проведения именно инженерных расчетов: математический аппарат, который используется в ней, предельно приближен к современному математическому аппарату инженера и учёного и опирается на вычисления, производимые с матрицами, векторами и комплексными числами; графическое представление функциональных зависимостей здесь организовано в форме, которую требует именно инженерная документация.

Язык программирования системы MatLab весьма прост, он содержит лишь несколько десятков операторов; незначительное количество операторов здесь компенсируется большим числом процедур и функций, содержание которых понятно пользователю, имеющему соответствующую математическую и инженерную подготовку.

В отличие от большинства математических систем, MatLab, является открытой системой: практически все процедуры и функции доступны не только для использования, но и для модификации. Почти все вычислительные возможности системы можно применять в режиме чрезвычайно мощного научного калькулятора, а также составлять собственные программы, предназначенные для многоразового применения; это делает MatLab незаменимым средством проведения научных исследований. По скорости выполнения задач MatLab опережает многие другие подобные системы.

Впервые система MatLab (Matrix Laboratory) начала использоваться в конце 1970-х годов, но широкое распространение она получила в конце 1980-х годов, в особенности после появления на рынке версии 4.0. Система MatLab поддерживает возможность обращения к программам, написанным на языках FORTRAN, C и С++.

Основной объект системы MatLab – прямоугольный числовой массив (матрица), в котором допускается применение комплексных элементов. Использование матриц не требует явного указания их размеров. [1]

MatLab может работать в двух основных режимах:

– научный калькулятор;

– программный режим.

После запуска программы MatLab 6.5 на экране появится окно MatLab, показанное на рисунке 8.1 (смотри след. стр.).

В нём могут отображаться несколько окон, главным из них является Окно команд (Command Window). Признаком того, что программа MatLab готова к восприятию и выполнению очередной команды, является наличие в последней строке командного окна знака ">>", справа от которого расположен мигающий курсор.

Для работы в режиме научного калькулятора используется Окно команд.

Программирование в системе MatLab осуществляется с помощью собственного языка программирования – т.н. М-язык. Программы, написанные на нём, пишутся в Редакторе М-файлов и оформляются в виде М-файлов с расширением *.m.

Важным понятием системы MatLab является понятие Рабочего пространства.

Рабочее пространство – это область памяти, в которой сохраняются все переменные, используемые программами MatLab в течение текущего сеанса работы. Благодаря этому может осуществляться обмен данными между различными компонентами системы MatLab.

 

11-12.