Ответы на экзаменационные вопросы № 1-40 по дисциплине «Радиосистемы управления» (Назначение и состав систем радиоуправления. Управление бортовой аппаратурой с командного пункта), страница 15

 


Гибкая обратная связьЖесткая обратная связьРедукторРулевая машинаУсилитель                                                                                                                               δ

Рисунок 2.22 - Структурная схема рулевого тракта

Рулевые машины приводятся в движение выходным напряжением усилителя сигнала рассогласования, т.е. разностью между входным  напряжением и напряжением обратной связи (ОС). Для усиления низкочастотного сигнала ошибки используются магнитные или полупроводниковые усилители, обеспечивающие требуемую выходную мощность.

            Угол поворота руля δ измеряется потенциометричеким датчиком, напряжение которого используется для жесткой ОС. Корпус датчика крепится неподвижно относительно корпуса ракеты, а движок жестко связывается с валом руля. При повороте руля движок поворачивается и снимаемое напряжение оказывается пропорциональным углу поворота.

            Скорость измерения угла поворота руля измеряется тахогенератором, т.е. генератором переменного или постоянного тока, вырабатывающим напряжение, пропорциональное скорости вращения ротора. Корпус генератора неподвижен, а вал ротора связывается с помощью зубчатой передачи с валом руля. Сигнал тахогенератора используется для демпфирования привода (гибкая ОС).

            Передаточную функцию прямой цепи рулевого тракта, состоящей из электрической рулевой машины, нагруженной рулем, и усилителя, можно записать

                       (2.6)

где - постоянная времени рулевой машины, а  - коэффициент передачи, имеющий размерность град/В·с  из-за наличия интегральной связи между входным напряжением и выходным углом поворота.

            Введение ОС по углу и скорости изменения угла дает нам передаточную функцию цепи ОС в виде:

               (2.7)

  и  ;

 - напряжение обратной связи на входе усилителя; - добротность привода управления рулем.

            Передаточная функция замкнутого контура рулевого тракта оказывается равной

 ,                                   (2.8)

где

     ;  

- соответственно коэффициент усиления, постоянная времени и коэффициент затухания.

            Коэффициент затухания является функцией добротности привода, которая может быть изменена подбором масштаба напряжений гибкой и жесткой ОС, существенно влияя на характер переходного процесса.

15.  В отсутствие автопилота (АП) движение описывается системой нелинейных дифференциальных уравнений, которые в векторной (сокращенной) форме имеют вид

,                               

Однако сложное движение ЛА можно представить в виде ряда простых: плоского продольного движения (полет на заданной высоте, набор высоты, снижение), бокового движения (чистое рыскание, плоский и координированный развороты), - что значительно упрощает математическое описание движения и процесса управления.

1.  Уравнения движения ЛА в связанной системе координат при плоском продольном движении в отсутствие возмущающих сил имеют вид

,

,

,                                                                                             (2.16)

,

,

Из этих соотношений можно, опуская промежуточные выкладки [8], выразить функциональной   зависимостью между углом тангажа и отклонением руля высоты .

 ,   

Функциональная связь между углом наклона траектории Δθ и отклонением руля высотыв  записывается в виде

 .                              (2.18)

Здесь - угол наклона траектории.

В соответствии с функциями передачи данная структурная схема содержит колебательное звено и два идеальных интегратора. Управление высотой полета по данной схеме при пропорциональном отклонении рулей высоты  является неустойчивым, так как в контур управления входят два идеальных интегратора. Устойчивость может быть достигнута, если в закон управления рулями ввести производную от высоты или фазовое опережение, т.е. , или, охватив жесткой обратной связью один из интеграторов, понизить порядок астатизма контура управления.

2.  В случае плоского бокового движения функции передачи, описывающие связь курсового ψ и путевого Φ углов с отклонениями руля направления δн , имеют вид аналогичный уже приведенным выражениям,