Моделирование непосредственного управления подъемной силой

Рассмотрим модель продольного короткопериодического движения са­молета при наличии управляющих воздействий пилота на колонку штур­вала и включенных автомате непосредственного управления подъемной силой и автомате продольной управляемости. Модель содержит уравнение состояния, уравнения входа и выхода, законы управления ручного контура, автомата продольной управляемости и автомата непосредственного управ­ления подъемной силой:

хпк (I) = АпкхП1[ (I) + BLuni[ (I),
yn«(t) = хПк (t)>
нЦЛО = A5p(t) + AS8(t),

0],

[A5a(t)]T = [Д5зПУ№ A5*Hync(t)],

(t) = DS, AxB(t),

і f АПУ *чАПУ * /.ч

A5 H (t) — H її,- AxB(t),

	Amz(t)		<*<DEtO>t 3<йЕ. С О		&(dz, 8,
где xnll(t) =	Да (I) Д»(0	. Апк =	^и, ЮЕ 0 ^	Ву “ » ипк	0 “«.8, 0 О

AsАНУПС,, „АНУПС. … Д8У (0 = Dn([ Дх,(і),

^ІЖ в>

D

АПУ

D АНУПС = ІЛ

ІІВ S

Подставим уравнения выхода (8.7), входа (8.8) и законы управления (8.9)—(8.13) в уравнение состояния (8.6) и возьмем преобразование Лапласа при нулевых начальных условиях:

(pi — An,)YnJp) = BkDH. AX. fo),

в + 8.

где D

Получим вектор передаточных функций по параметрам продольного короткопериодического движения самолета на отклонение пилотом колон­ки штурвала

WrnC (Р) = = (р! — АП1)_ 1BL D„, = Ф^НУПС(р) ВЇ, Dni.

Дл, Др)

Переходная матрица состояния продольного короткопериодического движения самолета при включенном автомате непосредственного управ­ления подъемной силой ■

ф« УПС(р) (pI-AnJ’‘ Ф„Г(Р) = ФпЛр).

+ + а«іЛк*;] + а^а^к*;} =

Тогда с учетом обозначений выражения (3.89):

АНУПС

_ к% (ТауР+ 1) .

Т^Р2 + 2Т„^ар + 1

W^‘(p) = {aa,(Dz [аШгЛ (кш. в + к*,) + а^к*;] +

АНУПС

____ <Т>+1)

Тцр2 + 2Та^ар + 1

АНУПС

Ф <т;р+-о

Р[Тцр2 + 2Т„£ар + 1]

Анализ передаточных функций (8.14)-(8.16) и их сравнение с передаточ­ными функциями самолета, управляемого АПУ (7.25)-(7.27), показывает, что АНУПС не влияет на их структуру, но изменяет характеристики

Я

образующих звеньев. Выбором передаточного коэффициента кх* удается

^АНУПС " ^АНУПС

обеспечить требуемые значения коэффициентов усиления кгау2 и к;у,

а также постоянных времени форсирующих звеньев ТЇ и Ту0 . Это позволяет снизить негативные последствия «моментного» управления продольным движением с помощью руля высоты (рис. 8.4).

Передаточная функция (8.15) отражает, кроме того, «рулевой эффект» отклонения ОНУПС. При повороте вектора скорости отклонение 8у вызы­вает изменение первоначального угла атаки. «Рулевой эффект» отклонения 256

Рис. 8.4. Структурная схема замкнутой системы «самолет — АНУПС»

Му создает запаздывание в управлении перегрузкой и при необходи­мости может быть скомпенсирован отклонением руля высоты. Условие компенсации вытекает из приведенной на рис. 8.4 структурной схемы:

ТцР2 + 2Ttt4aP + 1 к“<т’р + 1) д5у = 0, (8.17) TqP2 + 2Та^,р + 1 Д8. — “т (ТуР + 1)Д8у. (8.18) к*

Если ввести составляющую (8.18) в закон управления АПУ, то рулевой эффект отклонения ОНУПС будет скомпенсирован.

Рассмотрим модель продольного длиннопериодического вынужденного движения самолета при наличии управляющих воздействий пилота через автомат непосредственного управления подъемной силой с законом управ­ления (8.1). Тогда уравнение состояния (3.94) можно записать в виде

хпд(1) = АПДХПД(1) + В£дД5уНУПС(1), (8.19)

или

AV Тур2 + 2TV 4v Р + 1 ’	(8.20)
k£k£<t, p+1) " т^р2 + 2Tv^vP+ 1 ‘	(8.21)

Сравнивая передаточные функции (8.20) и (8.21) с передаточными функциями самолета в длиннопериодическом движении на управляющие 9 За*. 948 257

воздействия пилота через руль высоты, приходим к выводу, что управление длиннопериодическим движением посредством АНУПС обладает сущест­венно меньшей инерционностью, чем управление посредством руля вы­соты.

Аналогичным образом проводится исследование продольного длинно­периодического вынужденного движения самолета при наличии управ­ляющих воздействий пилота через автомат непосредственного управления силой лобового сопротивления. Инерционность управления длинноперио­дическим движением с помощью такого автомата существенно меньше инерционности традиционного управления через руль высоты.

Маневры самолета в продольной плоскости осуществляются пилотом энергичным отклонением колонки штурвала. При включенных автоматах непосредственного управления подъемной силой и продольной управляе­мости это воздействие преобразуется в одновременное согласованное отклонение руля высоты и ОНУПС. На этапе короткопериодического движения происходит формирование новых значений угловой скорости тангажа, угла атаки и нормальной перегрузки:

(Люг)уст = lim {Ax„w££(p)} = к^Дх,,

р->0

Дауст = lim {AxBW^*(p)} = к®*Дх„,

р-*0

Дпу, = lim (Дхв W^(p) W^-(p)} = Y Ру. кд’Дх„.

Выбором передаточных коэффициентов кх> и кА, функциями которых являются коэффициенты усиления по угловой скорости тангажа и углу атаки, можно обеспечить требуемую эффективность продольного управ­ления. ‘

Переходные процессы описываются переходными функциями:

АНУПС

4 (т;Р+1)

ТоР2 + 2Te^ap + 1 ‘

Выбором передаточных коэффициентов кх _ и кх*, функциями которых являются постоянные времени Ту и Туа, можно обеспечить требуемый вид переходных процессов при отклонении пилотом колонки штурвала.

258