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:

Расчет среднего уровня напряжения в контактной сети до расчетного поезда на условном лимитирующем перегоне
Условный перегон находится в середине МПЗ, если в середине токи маленькие, то условный перегон перемещают в зону с большими токами. В пределах условного перегона выделяется блок- участок, равный 1/3 длины условного перегона. Скорость поез ...

Типы блоков и порядок составления функциональной схемы их размещения
Проектирование БМРЦ сводится к набору и составлению типов схемных блоков, размещенных по путевому развитию станции. Эта схема называется функциональной схемы размещения блоков. Для построения функциональной схемы размещения блоков на ста ...

Расчет массы состава
Определяем массу состава по формуле (5): (5) где расчетная сила тяги локомотива, кгс, принимаемая по тяговой характеристике: кгс Р - масса локомотива, т: т удельное сопротивление движению электровозу в режиме тяги, кгс/т, для з ...