Синергетический синтез систем векторного управления посадкой самолета-амфибии

• Автор: Никитин, Александр Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 159 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 ОБЗОР МЕТОДОВ СИНТЕЗА ЗАКОНОВ ДЛЯ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ ЛА

1.1. Математическое описание ЛА как многосвязного, нелинейного объекта управления.

1.1.1. Системы координат.

1.1.2. Математические модели движения ЛА..

1.2. Методы классической ГАУ. Границы их применимости при синтезе законов управления ЛА

1.3. Методы теории оптимального управления.

1.4. Обзор методов синтеза регуляторов для нелинейной модели ЛА .

1.5. Метод АКАР для синтеза законов управления.

1.6. Выводы по главе.
Глава 2 СИНТЕЗ ЗАКОНОВ ВЕКТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОСАДКОЙ САМОЛЕТ ААМФИБИИ МЕТОДОМ АКАР
2.1. Особенности самолетаамфибии как объекта зправления
2.2. Анализ основных этапов посадки. Иерархия регуляторов синтезируемой системы автоматической посадки.
2.3. Синтез законов векторного управления посадкой самолета на сухопутную ВПП.
2.3.1. Синтез закона управления для подсистемы стабилизации угла тангажа ЛА
2.3.2. Синтез законов управления для подсистем стабилизации крена и рыскания
2.3.3. Синтез законов векторного управления траекторией полета .
2.3.4. Синтез автомата тяги,.
2.3.5. Синтез управления для канала руля направления. Обеспечение астатизма системы по отношению к возмущению в виде бокового ветра
2.3.6. Синтез управления интерцепторами для автопилота мягкой посадки.
2.3.7. Синтез и анализ автопиота траскторного управления на заключительном этапе посадки
2.3.8. Моделирование системы самолетавтопилот при посадке на сухопутную ВПП в условиях ветровых возмущений.
2.4. Синтез закона управления для демпфера продольных колебаний самолетаамфибии при движении по воде
2.4.1. Постановка задачи управления
2.4.2. Синергетический синтез закона управления.
2.4.3. Проведение численных экспериментов
2.5. Автопилот посадки на воду.
2.6. Полуавтоматическая система продольного управления.
2.7. Выводы по главе.
Глава 3 ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС МОДЕЛИРОВАНИЯ
ДИНАМИКИ ПОЛЕТА САМОЛЕТААМФИБИИ БЕ0
3.1. Обоснование выбора среды моделирования
3.2. Назначение, состав и структура комплекса
3.3. Математическая модель пространственного движения самолетаамфибии Бе0.
3.4. Работа с комплексом.
3.5. Контроль результатов моделирования
3.6. Выводы по главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Результаты выполненных в диссертации научных исследовании могут найти широкое применение как при разработке автопилотов перспективных самолетов-амфибий, гак и при модернизации уже существующих. Использование полученных результатов позволит повысить быстродействие, точность и робастность систем управления посадкой смолетов-амфибий. Реализация результатов работы. Тема диссертационной работы непосредственно связана с тематикой совместных научно-исследовательских работ Таганрогского авиационного научно-технического комплекса им. Г.М. Бериева и Таганрогского технологического института Южного федерального университета. Полущенные в диссертации научные и прикладные результаты используются на ТАНТК им. Г.М. Бериева при разработке систем управления самолетов-амфибий; также к основным результатам работы следует отнести создание программного комплекса моделирования динамики самолета-амфибии Бе-0. Публикации и апробация работы. VII всероссийской конференции молодых ученых «Навигация и управление движением», март г. III научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, Москва ОАО холд. Сухой», ОАО «ОКБ Сухого», г. УИТ-)» -2 июля г. VI научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-», г. VIII всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления», Таганрог, ТРТУ, - октября г. В настоящей работе движение летательного аппарата рассматривается и анализируется, как движение твердого тела. Прежде чем приступать к описанию математических моделей движения твердого тела, вкратце остановимся на системах координат, в которых эти модели записаны. Вид математической модели движения твердого тела, записанной в разных системах координат, может также существенно различаться. При этом очевидно, что необходим такой выбор системы координат, чтобы форма записанных законов движения имела наиболее удобный вид для последующего применения в процедурах анализа и синтеза алгоритмов управления. Общепринято описание движения в прямоугольных правых системах координат. При решении задач управления полетом необходимо использовать как минимум два вида систем координат - подвижную систему, связанную с летательным аппаратом (с его центром масс), и неподвижную, связанную с началом координат в какой-либо точке пространства. В качестве неподвижной системы координат выберем стартовую систему координат 0КіХсУі2с (ГОСТ 8-) [8] с началом координат О0 на поверхности земли в точке старта. При этом начальное направление движения ЛА совпадает с направлением оси ОХс, оси Хс и гс взаимно перпендикулярны и расположены в горизонтальной плоскости. Ось Ус направлена вертикально вверх (рис. Вращением Земли и влиянием других небесных тел - пренебрегаем. Рис. Нормальная система координат связана с центром масс ЛА; ее оси параллельны стартовой системе координат. Эта система необходима для определения линейных координат положения ЛА относительно точки старта. Относительное положение этих двух систем координат определяется радиус-вектором г между их началами, что показано на рис. Проекция радиус-вектора г на ось ОУс определяет геометрическую высот>' полета. Рис. Для определения угловых координат ЛА относительно инерциальной системы отсчета используется связанная система координат. ОХУ2 является плоскостью симметрии самолета. Оси связанной системы совпадают с продольной ОХ, нормальной О У и поперечной , осями самолета. Связанная система жестко фиксирована но отношению к самолету. Положение связанной системы координат относительно нормальной системы координат определяется тремя углами поворота систем относительно друг друга - углами тангажа $, крена у и рыскания у/ (рис. Переход от нормальной к связанной системе координат может быть осуществлен с помощью таблицы направляющих косинусов (табл. Табл. Углы тангажа, крена, рыскания имеют общее название - углы Эйлера, что дает наименование одному из вариантов записи математической модели движения ЯЛ, которая будет использоваться далее. Х - ! Б(у) - 0)2 Бш(у)). Эти уравнения являются кинематическими уравнениями вращательного движения самолета.