Кулик А С Элементы теории рационального управления объектами

Начало

Ввод данных

ˆ ˆ ˆ

к ум , кЭД , dум , кум , uум0 , Tэд , T0 , a, u(k), uТГ (k)

ˆ

Нет

d ум

d ум1

Да

ˆ

ˆ

dУМ

dУМ2 dУМ

dУМ3

uД (k)

kУМ

u(k)

2TЭД

uТГ (k)

k

к

ˆ

УМ

ум кум

кЭДT0

Да

ˆ

2TЭД

Отключение УМ от

uД (k)

uУМ

0

uТГ (k)

питания

к

УМ

к

УМ

к

T

ЭД 0

u(k) u(k) uД (k)

Конец

Рисунок 6.14 – Процедура обработки данных в модуле восстановления работоспособности для случая отказа УМ

…РАБОТОСПОСОБНОСТЬЮ УПРАВЛЕНИЕ НОЕРАЦИОНАЛЬ .VI ГЛАВА 200

6.5 Исследования рационального управления работоспособностью … 201

Рисунок 6.15 – Результат работы модуля диагностирования при обрыве управляющего провода ЭД

202 ГЛАВА VI. РАЦИОНАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТЬЮ…

диагностирования при увеличении момента сухого трения	на валу ЭД
Рисунок 6.16 – Результат работы модуля

6.5 Исследования рационального управления работоспособностью … 203

Рисунок 6.17 – Результат работы модуля диагностирования при уменьшении коэффициента передачи ТГ

204 ГЛАВА VI. РАЦИОНАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТЬЮ…

Рисунок 6.18 – Результат работы модуля восстановления при уменьшении коэффициента передачи ЭД

6.5 Исследования рационального управления работоспособностью … 205

Рисунок 6.19 – Результат работы модуля восстановления при увеличении инерционности ЭД

206 ГЛАВА VI. РАЦИОНАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТЬЮ…

На рис. 6.20 и рис. 6.21 более подробно представлены временные диаграммы процессов в системе позиционирования управляющего момента двигателя-маховика в случае возникновения нештатной ситуации, вызванной уменьшением коэффициента передачи электродвигателя на 30 %.

Mн, Mо											н, о,
10-3 Нм											рад/c
40											580
30											560
20						1					540
10											520
															1
0					2						500
											480
-10
											460
-20											440
-30											420					2
-40	0	1	2		3	4	5	6	7	8	400
				tд							t, c	0	1	2	3	4	5	6	7	8 t, c
			to		а		tв							to	tд	б	tв

а по управляющему моменту ДМ; б по угловой скорости ДМ; 1 для номинального режима функционирования; 2 – для нештатного режима с диагностированием и восстановлением

Рисунок 6.20 – Временные диаграммы переходных процессов в системе позиционирования

u(t),								u(t),uд(t),
рад/c								рад/c
0.1								300
0								250
														3
-0.1			2
								200
														4
-0.2
			1					150
-0.3
								100
-0.4
-0.5								50
-0.6									0	1	2 tд	3	4	5	6	7	8
0	1 to2	tд	3	4 t	5	6	7	8t, c
			а		в								б				t, c

а - времени и локализации фрагмента в системе позиционирования; б управляющих воздействий в системе позиционирования; 1 признак момента обнаружения; 2 – признак локализации фрагмента; 3 – номинальное значение управления; 4 – дополнительное управление для парирования дестабилизирующего воздействия

Рисунок 6.21 – Временные диаграммы изменения косвенных диагностических признаков

6.5 Исследования рационального управления работоспособностью …

207

На рисунках введены следующие обозначения: t0 – время обнаружения

дестабилизации	в системе;		tд	– время завершения процедур
диагностирования;	tв	–	время	окончательного	восстановления

работоспособности системы.

Результаты совместной отработки модулей диагностирования и восстановления работоспособности на программном комплексе представлены в табл. 6.1.

Таблица 6.1 – Результаты исследования процедур

	№	Вид	Время	Время	Время
	п/п	дестабилизирующих	обнаружения,	диагностирования,	восстановления,
		воздействий	с.	с.	с.
	1	Уменьшение кумi	0,05	0,17	1,49
		на 30 %
	2	Увеличение mci	0,05	0,17	1,03
		на 40 %
	3	Увеличение Tэдi	0,1	0,22	1,04
		на 35 %
	4	Уменьшение кэдi	0,03	0,15	2,15
		на 25 %
		Положительный
	5	дрейф УМ	0,05	0,17	1,37
		Uумi0=0,3В
	6	Обрыв в ЭДi	0,32	0,05	1,54
	7	Короткое замыкание	0,12	0,21	1,65
		выхода УМi

Из обработки данных табл. 6.1 следует, что среднее время обнаружения дестабилизации составило 0,1 с, среднее суммарное время диагностирования – 0,16 с, а среднее время восстановления функционального состояния – 1,47 с. Таким образом, среднее время, затрачиваемое на диагностирование и восстановление работоспособности системы позиционирования момента составило 1,47 с. Это время намного меньше времени переходного процесса системы позиционирования момента в штатном режиме (tпп = 9 с), что свидетельствует об эффективности используемых моделей и методов, а также о принципиальной возможности рационального управления парировать нештатные ситуации в блоке электромаховичных приводов.

208

РАЦИОНАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТЬЮ

VII	ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

При изучении наук, примеры полезнее правил. И. Ньютон (1643 1727) английский учёный, гений в области естествознания.

Множество известных конструкций летательных аппаратов упорядочивают с помощью классификаций по различным признакам. Так,

согласно простейшей классификации, по признаку конструктивная реализация создания подъёмной силы, все летательные аппараты можно представить следующими типами: аэростаты, дирижабли, планеры, самолёты, вертолёты, ракеты, космические аппараты [1]. На каждый такой тип действуют свои специфические, характерные для условий эксплуатации, разнообразные возмущающие воздействия, а также технические поломки,

неисправности отказы, приводящие к дестабилизации работоспособности летательных аппаратов как объектов управления. Выявление причин дестабилизации посредством глубокого и оперативного диагностирования работоспособности позволяет сформировать полный диагноз в реальном масштабе времени. Полный диагноз служит основанием для следующей процедуры рационального управления восстановления работоспособности дестабилизированного летательного аппарата с помощью имеющихся на борту избыточных средств. Эффективность рационального управления работоспособностью закладывается на стадии проектирования летательного аппарата посредством формирования обоснованного множества видов дестабилизирующих воздействий D2 (рис. 1.3) и введения в конструкцию и в блок управления сбалансированного с D2 множества V2 избыточных средств восстановления работоспособности.

7.1 Причины нарушения работоспособности летательных аппаратов как объектов управления

Рассмотрим наиболее изученный и распространённый тип летательных аппаратов самолёт. На рис. 7.1 представлена типовая конструкция одного из

7.1 Причины нарушения работоспособности летательных аппаратов…

209

видов пассажирского самолёта. Конструкция представляет собой планер, состоящий из фюзеляжа, крыльев, оперения, оснащённый силовой установкой и шасси. Фюзеляж это основная часть конструкции самолёта, служащая для соединения в одно целое всех его частей, а также для размещения авионики, экипажа, пассажиров и грузов. Крылья представляют собой несущие поверхности самолёта, предназначенные для создания аэродинамической подъёмной силы. Оперение это несущие поверхности, обеспечивающие продольную устойчивость и управляемость самолёта. Силовая установка, основными элементами которой являются двигатели, служит для создания тяги. Шасси представляют собой систему опор самолёта, служащую для взлёта и посадки, передвижения и стоянки в аэропортах.

1 – фюзеляж; 2 – обтекатель радиолокатора; 3 – фонарь кабины экипажа; 4 – центроплан крыла; 5 – консоль крыла; 6 – предкрылки; 7 – элерон;

8 – триммер элерона; 9 – закрылки; 10 – интерцепторы; 11 – киль; 12 – руль направления; 13 – триммер руля направления; 14 – стабилизатор; 15 – руль высоты; 16 – триммер руля высоты; 17 – носовая стойка шасси; 18 – основная стойка шасси; 19 – гондола основной стойки шасси; 20 – мотогондола;

21 – воздухозаборник внутрифюзеляжного двигателя

Рисунок 7.1 – Общее устройство самолета

В условиях эксплуатации на работоспособность планера оказывают существенное влияние ряд факторов, обусловленных особенностями конструкции самолёта и условиями полёта. Самолёт совершает полёт в нестационарных внешних условиях, связанных с изменением характеристик атмосферы, изменением веса и моментов инерции и т.п. причин, приводящих