Аналитическое конструирование многовариантных оптимальных законов управления продольным короткопериодическим движением среднемагистрального пассажирского самолета

• Автор: Хоанг Минь Дак
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 103 с. : ил.

Введение. Постановка задачи

Глава 1. Математические модели самолета как объекта автоматического управлении в продольном, короткопериодическом движении

1.1. Уравнения плоского продольного движения самолета

1.2. Передаточные функции и структурные схемы самолета как объекта управления в продольном, короткопериодическом движении
1.3.Расчет коэффициентов уравнений плоского продольного движения среднемагистрального самолета ТУ4В.
1.4.Расчст круговых частот сос и относительных коэффициентов демпфирования колебаний самолета .
1.5. Интегрирование систем дифференциальных уравнений продольного короткопериодического движения самолета.

1.6. Выводы по главе 1.

Глава 2. Структуры систем управления продольным короткопериодическим движением самолета и методы параметрического синтеза систем.

2.1. Структуры систем.

2.1.1. Структурная схема системы управления углом тангажа .9 с внутренним контуром управления перегрузкой Апу и статическим автопило
том угла тангажа
2.1.2. Структурная схема системы управления углом тангажа 9 с внутренним контуром управления нормальной избыточной перегрузкой и
астатическим автопилотом угла тагажа.
2.2. АКОР на основе уравнения, Эйлера Пуассона . .
2.3. Синтез на основе уравнения Риккати.
2.3.1. Постановка задачи
2.3.2. Синтез системы управления самолетом на основе уравнения Рика
2.3. Выводы по главе II.
Глава 3. Аналитическое конструирование системы автоматического управления нормальной избыточной перегрузкой Лпу гипотетического среднемагистрального пассажирского самолета при варьируемом относительном весе энергетических членов критерии оптимальности
и.анализ синтезированной системы.
3.1. Оценивание дополнительных членов подынтегральных функции критерия, связанных с движением самолета
3.2. Общая постановка задачи и подход к ее решению
3.3. Структура решаемых задач.
3.4. Расширенный объект управления
3.5. Рабочие уравнения синтезируемых систем автоматического управления продольным короткопериодическим движением самолета
3.6. Формирование подынтегральных выражений критериев оптимальности для параметрического синтеза первичных законов управления
3.7. Рабочие варианты законов управления
3.8. Результаты синтеза системы автоматического управления нормальной избыточной перегрузкой самолета Апу при варьируемом параметре Км и анализа синтезированной системы методом математического моделирования
3.9. Выводы по главе 3.
Глава 4. Синтез системы автоматического управления углом тангажа самолета при варьируемом параметре Км и анализ синтезированной системы методом математического моделирования.
4.1. Расширенный объект управления углом тангажа самолета
4.2. Результаты синтеза системы автоматического управления углом тангажа самолета при варьируемом параметре К и анализа синтезированной системы методом математического моделирования.
4.3. Выводы по главе 4.
Глава 5. Построение локальных систем управления движением центра масс самолета на основе синтезированных систем управления ут лом его тангажа
5.1. Структуры систем управления скоростью и высотой полета с внутренним контуром управления углом его тангажа.
5.1.1. Стабилизация высоты.
5.1.2. Стабилизация скорости полета
5.2. Численная параметрическая оптимизация системы стабилизации высоты полета
5.3. Выводы по главе 5.
Заключение по работе.
Список литературы


Параллельно с аналитическими методами развивались и численные методы. В вычислительных системах появились программы численной оптимизации линейных законов управления в смысле минимума критериев рассматриваемого класса 7. В существующих версиях аналитического конструирования в критериях содержатся оценки энергозатрат на управление, связанных лишь непосредственно с созданием управляющих воздействий на объект отклонений рулевых органов. Однако, для самолета с косвенным аэродинамическим управлением существенны затраты энергии, обусловленные изменениями силы лобового сопротивления самолета при управлении, в условиях которых поддержание постоянной скорости полета требует увеличения тяги двигателя и дополнительных затрат топлива. В настоящей работе для целей аналитического конструирования контуров управления продольным короткопериодическим движением самолета строится версия метода, при которой в критерий оптимальности вводится оценка более полных, чем ранее, энергозатрат, связанных с управлением, а собственно оптимизация выполняется, главным образом, на основе версии уравнений ЭйлераПуассона и вытекающих из них вычислительных алгоритмов. Выполняемое исследование включает в себя, наряду с собственно аналитическим конструированием законов управления, такие необходимые разделы, как описание и исследование динамики объекта управления, выбор структуры систем управления и законов управления, исследование синтезированных систем 8,9. Постановка задачи исследования. Цель работы разработка и реализация методики аналитического конструирования оптимальных законов управления продольным, короткоиериодическим движением гипотетического среднемагистрального пассажирского самолета, при которой в интегральном, квадратичном, аддитивном критерии содержится расширенная оценка полных энергозатрат на управление, относительный вес которой варьируется, а в качестве аппарата оптимизации используются уравнение Эйлера Пуассона и уравнение Риккати. Исследование динамики продольного, короткопериодического движения самолетапрототипа по литературным данным и формирование рабочей математической модели гипотетического расчетного пассажирского среднемагистрального самолета как улучшенной модели прототипа. Выбор структуры законов управления и систем управления продольным, короткопериодическим движением гипотетического расчетного среднемагистрального самолета нормальной избыточной перегрузкой Апу, углом тангажа вариацией высоты полета АН. Формирование структуры и выбор параметров критериев оптимальности конкретных систем по п. Определение оптимальных законов управления продольным, короткопериодическим движением среднемагистрального самолета для астатических систем управления нормальной избыточной перегрузкой Дпу и углом тангажа , выполняемое с параллельным использованием методологий оптимизации на основе уравнений Эйлера Пуассона и Риккати, оценивание перспективности развиваемого подхода для синтеза систем управления высотой полета. Для случаев, когда синтезированные первичные законы управления требуют введения положительных обратных связей, а также дополнительных связей в рулевом приводе, определение приближенных законов управления, более простых, чем синтезированные, но более удобных в реализации и примерно эквивалентных по динамическим свойствам получающихся систем управления. Исследование переходных процессов в синтезированных системах и их устойчивости, преимущественно методами математического моделирования, уточнение рациональных параметров систем. При синтезе систем требуется проварьировать соотношение между энергетическими и точностными блоками членов подынтегральной функции критерия оптимальности, а при анализе оценить влияние этого соотношения на быстродействие системы и относительные энергозатраты на выполнение переходных процессов в ней. Методы исследования. В работе применены методы динамики полета самолета, варианты метода и алгоритмы аналитического конструирования оптимальных регуляторов, методы математического моделирования синтезированных систем управления.