Разработка системы автоматического управления углом тангажа легкого самолета

Динамические свойства летательных аппаратов (устойчивость, управляемость) не всегда удовлетворительны, а попытки улучшить их путем изменения конструкции приводят к ухудшению аэродинамических форм [1]. Поэтому возникает задача улучшения устойчивости и управляемости летательных аппаратов средствами автоматики без ухудшения их аэродинамических характеристик.

Полет летательного аппарата сопровождается воздействием на него возмущающих сил и моментов [2,3], вызывающих перегрузки, тепловые напряжения и т. д. Поскольку прочность конструкции ограничена, то действующие на летательный аппарат возмущения также должны быть ограничены. Очевидно, этого можно добиться, если система управления будет эффективно противодействовать внешним возмущениям, не допуская в то же время резких перемещений управляющих поверхностей.

При управлении движением летательных аппаратов должны быть достигнуты: заданное качество переходного процесса, точность исполнения команд, слабая реакция на внешние возмущения, оптимальность движения в самом широком смысле (минимальный расход, минимальное время, максимальная дальность и т. д.).

Управление полетом летательных аппаратов сводится к управлению параметрами режимов полета, то есть к управлению совокупностью координат в пространстве [4]. Эти координаты вследствие ряда неконтролируемых возмущений, действующих на летательный аппарат, отклоняются от требуемых значений. Назначение системы управления сводится к устранению таких отклонений.

Данный дипломный проект посвящен разработке системы автоматического управления углом тангажа легкого самолета, предназначенного для проведения аэрофотосъемки в рамках геологических исследований.

Основными показателями качества системы управления изложены в техническом задании.

Разработать автоматическую систему управления углом тангажа самолета, соответствующую следующим требованиям:

цель управления – отработка динамики изменения управляемой переменной с заданными показателями качества:

перерегулирование не более 30 %;

время переходного процесса не более 4,0 с;

управляемая переменная – угол тангажа;

способ управления – изменение угла тангажа посредством изменения углового положения руля высоты.

Оценить работу системы при наличии шумов. Выявить возможность улучшения качества работы, обосновать и принять меры, направленные на улучшение качества. Предельные параметры шумов:

среднеквадратическое отклонение случайного сигнала (вертикальный ветер) 4 м/с

среднеквадратическое отклонение погрешности измерений 0,005 рад

Условия функционирования объекта известны не полностью.

высота полета от 50 до 2000 м.

скорость полета от 170 до 250 км/ч

продолжительность полета около 5 ч

Разработать электропривод

момент нагрузки 2.5 Н∙м

момент инерции нагрузки 25 Н∙м∙с2

максимальная угловая скорость 1 с-1

максимальная угловое ускорение 1 с-2

общая погрешность механизма не более 30 ΄

располагаемый род тока 27 В постоянного тока.

Требования к конструкции электропривода:

масса привода не более 5 кг

минимально возможные габариты.

• Анализ технического задания
• Обоснование актуальности разработки
• Постановка задачи моделирования
• Структура уравнений движения самолета
• Линеаризация уравнений продольного движения самолета
• Исследование различных вариантов схем систем управления
• Обоснование необходимости фильтрации в проектируемой САУ
• Природа и параметры шумов в системе
• Основные вероятностные характеристики шумов в управляемом объекте
• Синтез фильтра Калмана
• Синтез линейно-квадратичного регулятора
• Выбор весовых коэффициентов критерия оптимальности
• Моделирование системы с фильтром и регулятором
• Анализ работы системы с фильтром и регулятором
• Выбор и описание разрабатываемого и альтернативного вариантов программного продукта
• Цели, задачи и методы оценки эффективности инвестиций
• Выбор ставки сложных процентов. Расчет дисконтного множителя по периодам вложения
• Выбор периода осуществления инвестиций. Расчет ежегодных инвестиций на этапе разработки и отладки программного продукта
• Параметры микроклимата
• Уровни шума и вибрации
• Электро-магнитное излучение
• Видеотерминальные устройства
• Электробезопасность
• Пожарная безопасность
• Метрологическое обеспечение

Другое по теме:

Описание технологии перегрузки груза по вариантам. Технологические схемы перегрузки
1 схема: с использованием портального крана 1. Судно I (площадка) – кран – склад (гот. пак.) Двое рабочих из состава трюмного звена осуществляют застропку пакета. Застропка: подойти к грузу, взять стропы, подвешенные одним концом на гак ...

Методика выполнения стендовых исследований эксплуатационного состояния рулевого управления автомобилей
В стендовых условиях регистрировались следующие параметры характеристик и состояния РП: смещения в кинематической цепи, зазоры в подвижных сопряжениях, упругость РП, усилие в РП - и на рулевом колесе, люфт рулевого колеса, зазоры в РМ и о ...

Эксплуатационный и ремонтируемый парк локомотивов
Локомотивные депо являются основными линейными предприятиями локомотивного хозяйства. Локомотивные депо бывают электровозные, тепловозные, моторвагонные, грузовые, пассажирские и смешанные, а также эксплуатационные, ремонтные и эксплуатац ...