1.4 Актуальность проблемы

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) и их комплексы на сегодняшний день являются наиболее перспективными, динамично развивающимися, уникальными системами военного и гражданского назначения. Прослеживается тенденция наращивания усилий ряда научно и технически развитых стран по разработке БПЛА и их комплексов, прежде всего малоразмерных. Анализ существующих и перспективных БПЛА показывает, что в настоящее время определились предпочтительные схемы и компоновки для каждого класса аппаратов, рациональность которых подтверждена опытом разработчиков различных стран. На сегодня большинство построенных, строящихся и находящихся в эксплуатации БПЛА — это крылатые аппараты самолетных схем.

Качественное решение целевой задачи БПЛА зависит от бесперебойной работы всех бортовых систем, однако особая роль отводится навигационно-пилотажным системам БПЛА, так как автономность, независимость от человеческого фактора, устойчивость к внешним воздействиям являются решающими факторами успешности выполнения миссий БПЛА.

Навигационно-пилотажные системы современных беспилотных летательных аппаратов разнообразны по своей архитектуре в зависимости от типа летательного аппарата, его массы, аэродинамической схемы, стоимости и требований, предъявляемых к точности, качеству управления, устойчивости, автономности. Решаемые ими задачи можно разделить на две подзадачи: подзадача навигации, которая заключается в определении координат летательного аппарата в пространстве, и подзадача пилотирования, которая заключается в управлении летательным аппаратом по навигационным параметрам. Известны универсальные решения первой подзадачи, в то же время оптимальное решение второй подзадачи в значительной степени зависит от класса летательного аппарата, его компоновки, аэродинамической схемы и др. особенностей. В этой связи исследования в области структурно-параметрического синтеза оптимальной пилотажной системы для крылатого малоразмерного беспилотного летательного аппарата самолетной схемы среднего радиуса действия со стартовой массой до 100 кг являются актуальными[33].

2 Выбор режима и движения

2.1 Коротко периодического движения БПЛА в обоих каналах с постоянной высотой.

В канале бокового движения

где

.

;

Передаточные функции объекта управления

В канале бокового движения:

.

Передаточные функции объекта управления:

2.2 Формирование функциональной схемы системы. Определение передаточных функций отдельных элементов, разомкнутой и замкнутой системы по задающему и возмущающему воздействиям.

Функциональная схема – это графическое представление системы управления с изображением всех функциональных блоков, линий связей между ними и сигналов [2].

Функциональная схема системы управления самолета представлена на рис. 2.1.

(t),(t),

Рисунок 2.1 Функциональная схема системы управления БПЛА

На рисунке 2.1 приняты следующие обозначения:

бортовая цифровой вычислительная машина;

– предварительный усилитель;

– сервопривод;

– объект управления;

– датчик угла;

– датчик угловой скорости;

– нормирующие усилители;

– требуемое значение угла тангажа;

– сигнал на выходе задающего устройства;

– сигнал на выходе предварительного усилителя;

– сигнал на выходе СУ, управляющее воздействие на СП;

– угол отклонения руля высоты;

– возмущающее воздействие при продольном движении БПЛА;

– полученное значение угла тангажа;

– угловая скорость тангажа;

– напряжение на выходе датчика угла;

– напряжение на выходе датчика угловой скорости;

– напряжение на выходе нормирующего усилителя НУ2.

– напряжение на выходе нормирующего усилителя НУ1.

Для обеспечения устойчивости, самолет охвачен двухканальной отрицательной обратной связью. В каналах обратной связи установлены ДУ и ДУС. Датчики угла и угловой скорости преобразуют полученные углы тангажа и угловые скорости в соответствующие напряжения,. Далее эти сигналы пропускают через нормирующие усилители НУ1 и НУ2 соответственно, чтобы усилить сигнал и предотвратить перерегулирование. После нормирующих усилителей сигналы подаются в СУ.

Заключение

В ходе выполнения домашнего задания был выбран объект управления – беспилотный летательный аппарат. Было приведено вербальное описание объекта управления, выбран режим движения – кратко периодическое с постоянной высотой. Был произведён анализ литературы написанной на эту тему, так же был выполнен патентный поиск, патенты и найденные литературные источники приведены в списке использованных источников. Результатом выполнения домашнего задания было разработка функциональной схемы системы автоматического управления беспилотным летательным аппаратом.

Список используемых источников

1. КуликА.С. Расчет и проектирование элементов систем управления. - учебное пособие. Харьков, ХАИ, 1986.

2. Кулик А.С.Конспект лекций по курсу «Теория автоматического управления», 2004 -2005.

3. Симонов В.Ф. Конспект лекций по курсу «Цифровые системы автоматического управления», 2006 -2006.

4. БоднерВ.А.. Системы управления летательными аппаратами. - М.: Машиностроение, 1973. - 504 с.

5. БоднерВ.А., КозловМ.С. Стабилизация летательных аппаратов и автопилоты.- М.: Оборонгиз, 1961. - 573 с.

6. Пилотируемые и беспилотные ЛА как объекты управления / ГординА. Г. - Учеб.пособие. - Харьков: Харьк. авиац. ин-т, 1990. - 100 с.

7. БесекерскийВ.А., Попов Е. П. Теория систем автоматического регулирования. - М.: Наука, 1975 - 768 с.

8. БесекерскийВ.А., ВласовВ. Ф., Гомзин В. М. и др. Руководство по проектированию систем автоматического управления. - М.: Машиностроение, 1985 - 576 с.

9. Шаталов А.С., Топчев Ю.И., Кондратьев В.С. Летательные аппараты как объекты управления. - М.: Машиностроение, 1972 - 640 с.

10. Динамика полета и конструкция летательных аппаратов. Часть 1 / ГординА. Г.. - Учеб.пособие. - Харьков: Харьк. авиац. ин-т, 1983. - 138 с.

11. Беспилотные летательные аппараты как объекты управления / ГординА. Г.. - Учеб.пособие. - Харьков: Гос.аэрокосм.ун-т «Харьк. авиац. ин-т», 2000. - 140 с.

12. Динамика полета и конструкция летательных аппаратов 1/ГординА. Г. - Учеб.пособие. - Харьков: Харьк. авиац. ин-т, 1987. - 99 с.

13. Построение диагностических моделей при разработке диагностируемого обеспечения динамических систем / Кулик А.С., Сироджа И.Б., Шевченко А.М., - Харьков: Ипмаш АН УССР, 1989. - 56с.

14. ГаничП. С. Расчет и проектирование элементов систем управления. - X.: ХАИ, 1988.-96 с.

15. Основы проектирования летательных аппаратов (транспортные системы). В.П. Мишин, В.К. Безвербый, Б.М. Панкратов.- Учебник для технических вузов.- М.: Машиностроение, 1985. - 360 с.

16. Проектирование самолетов.. БадягинА.А,. ЕгерС.М,. МишинВ.Ф, СклянскийФ.И., ФоминН.А.. М.: Машиностроение, 1972. - 516 с.

17. Проектирование самолетов. ЕгерС.М., МишинВ.Ф., ЛисейцевН.К.. М.: Машиностроение, 1983 .-616с.

18. Патент Украина В64G1/24 №39261.Летательный аппарат с системой автоматического управления по высоте.-2001.

19. Патент Украина В64С13/00 №62989.Система автоматического управления.- 2004.

20. Патент Украина В64С13/00 №63736.Система автоматического управления.- 2004.

21. Патент РФ В64С13/18 №2031812.Индикатор высоты самолета.-1995.

22. Патент СССР В64С13/18 №1825746.Система управления боковым движением беспилотного малоразмерного летательного аппарата.-1993.

23. Патент СССР В64Э5/00 №1821428.Система управления полетом дистанционно пилотируемого летательного аппарата и устройство дляего осу ществления. -1993.

24. Патент СССР В64С13/18 №687732.Система траекторного управления летательным аппаратом.-1986.

25. Патент ВС В64С13/18 №46356.Система автоматического управления и стабилизирования беспилотного летательного аппарата.-1978.

26. Патент ВО В64С13/18, С01С23/00 №46357.Система автоматического управления беспилотным летательным аппаратом.-1980.

27. Патент ВС В64С25/68 №46358.Система управления беспилотным летательным аппаратом.-1980.

28. «Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры: справочник». / Э.Г. Романычева и др. - М.: Радио и связь, 1989.

29.«Технология сборки и испытаний авиационных приборов»: КоваленкоП.И., КорицкийИ.Г, ЮрьеваВ.Г. - Харьков:Харьк.авиац. ин-т., 1988.-93 с.

30. Заболотный В.А. «Проектирование технологических процессов сборки электронных устройств приборов и систем управления летательных аппаратов. - Учеб.пособие по курсовому проектированию». - Харьков: Харьк. авиац. ин-т., 1997 -43 с.

31. Комплект документов «Типовой технологический процесс. Изготовление субблоков и узлов на печатных платах».

32. Терещук Р.М. и др. «Полупроводниковые приёмно-усилительные устройства: Справ. Радиолюбителя» / Р.М. Терещук, К.М. Терещук, С.А.Седов. - 3-е изд., перераб. и доп. - Киев: Наук, думка, 1987. - 800с.: ил.

33. КрасовскийА.А. Системы автоматического управления полетом и их аналитическое конструирование .М: Машиностроение, 1973. - 558 с.

34. МихалевИ.А,Окоемов Б.Н., ЧикулаевМ.С. Системы автоматического управления самолетом . М: Машиностроение, 1987. - 240 с.

35. Компьютерный анализ и проектирование систем управления. Част 2/ Соколoв Ю.Н.. Учеб.пособие. - Харьков: Гос.аэрокосм.ун-т «Харьк. авиац. ин-т», 2005. - 184 с

36. Википедия свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/БПЛА