Управление углом тангажа посредством статического автопилота

ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

по курсу: Системы автоматического управления полетом

Управление углом тангажа посредством статического автопилота

РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ Краснов А.

Санкт-Петербург

2012 г.

1. Цель работы угол тангаж автопилот самолет Исследовать математическую модель статического автопилота: для заданного варианта найти передаточную функцию автопилота, промоделировать состояния отказов датчиков угла и угловой скорости, проверить устойчивость по любому критерию, получить графики переходного процесса.

2.Исходные данные Вариант № 6, тяжелый самолет.

3. Расчетные формулы Для данной работы получились следующие значения:

;; ;;; d=1

Структурная схема Рисунок 1. Структурная схема системы управления углом тангажа Промоделируем составленную систему в нормальных условиях и состояния отказов. Для нормального случая посмотрим реакцию системы на единичный скачек по управлению и возмущению. Реакцию будем наблюдать по отклонению руля высоты. Далее рассмотрим отказ по датчику угла (k_?) и датчику угловой скорости (). Эквивалентом отказа будет принятие этих коэффициентов, равными нулю. Наблюдать будем как за отклонением руля высоты так и по значению угла тангажа. Приведем схемы и соответствующие им графики переходных процессов.

4.Схемы и графики Рисунок 2 — подача единичного скачка на управление.

Рисунок 3 — График переходного процесса по отклонению руля высоты.

Рисунок 4 — Схема подачи возмущающего скачка на руль высоты.

Рисунок 5 — График переходного процесса отклонения руля высоты.

Рисунок 6 — Переходной процесс по углу тангажа.

Рисунок 7 — Схема отказа по датчику угла, скачек по управлению.

Рисунок 8 — Переходной процесс по рулю высоты.

Рисунок 9 — Переходной процесс по углу тангажа.

Рисунок 10 — Схема отказа по датчику угла, скачек по рулю высоты.

Рисунок 11 — Переходной процесс по рулю высоты.

Рисунок 12 — Переходной процесс по углу тангажа.

Рисунок 13 — Схема отказа по датчику угловой скорости, скачек по управлению.

Рисунок 14 — Переходной процесс по рулю высоты.

Рисунок 15 — Переходной процесс по углу тангажа.

Рисунок 16 — Схема отказа по датчику угловой скорости, скачек по рулю высоты.

Рисунок 17 — Переходной процесс по рулю высоты.

Рисунок 18 — Переходной процесс по углу тангажа.

5.Оценка устойчивости Для оценки устойчивости воспользуемся диаграммой Боде (ЛАФХ). Как известно, для устойчивых систем пересечениее графика амплитудной характеристики с наклоном не более -20 дБ на декаду и значением угла фазы в пределах от 0 до -90 градусов говорит об устойчивом переходном процессе. Построим этот график.

Учитывая то, что структурная схема построена так, что выходной сигнал идет в противофазе, можно не обращать внимание на положительные значения углов фазы.

Выводы В данной лабораторной построена система управления углом тангажа посредством статического автопилота, проведен синтез параметров автопилота и исследована система управления подачей скачков по управляющему и возмущающему воздействию, а также оценено качество переходных процессов.

САУ углом тангажа и его угловой скоростью схематически имеет вид, представленный на рис. 1. Модель была построена при помощи пакета для математического моделирования Simulink, встроенного в MATLAB. Неизвестные коэффициенты стабилизации движения, участвующие в обратных связях, получены по алгоритму, представленному в формулах (1) — (5). Далее были приведены все графические характеристики, требуемые в работе.

Таким образом, были получены следующие результаты:

ь Коэффициенты стабилизации имеют значения = 2,5714; = 0.0354;

ь Собственная частота системы = 2,4 рад/с;

ь Переходные процессы по углу тангажа и его угловой скорости в системе при исправной работе всех датчиков и органов управления — сходящиеся:

· При отказе по видно, что САУ не реагирует на управление (рисунки 8 и 9), а при возникновении возмущения по рулю высоты наблюдается устойчивый процесс для угла руля высоты (рисунок 11) и неустойчивый процесс по углу тангажа, что соответствует накоплению ошибки управления (рисунок 12).

· При отказе по для управляющего воздействия наблюдаются затухающие колебания как по углу руля высоты (рисунок 14) так и по углу тангажа (рисунок 15). При возмущающих воздействиях по рулю высоты наблюдаются схожие переходные процессы (рисунки 17 и 18).

ь По качеству переходных процессов система является устойчивой.

1. В. А. Боднер, Системы управления летательными аппаратами — Москва: «Машиностроение», 1973. — 503с.