Выражение (20) позволяет легко определить установившееся значение положения руля под действием сигнала управления
:
.
4.4.3 Определение статической составляющей угла отклонения руля ЛА .
Найдём эквивалентное отклонение руля, соответствующее действию заданного возмущающего момента:
.
При помощи структурной схемы Рис. 5 составим ПФ
:
, (21)
Таким образом, учитывая (21), получим:
.
4.4.4 Определение динамических составляющих угла отклонения руля ЛА и .
Для определения динамических составляющих угла отклонения руля произведём моделирование при помощи пакета Matlab6.5. Структурная схема для моделирования составлена на основе Рис. 4, и приведена на Рис.10. В ней ПФ привода представлена через интеграторы.
Моделирование проводится при максимальном значении входного сигнала (управления). Переходные процессы
и снятые в точках после интеграторов, приведены на Рис.11, 12.По графикам определяем максимальные значения
и : ; .Для линейной модели РП справедлив принцип суперпозиции:
, где (22) – отклонение руля (суммарное); – динамическая составляющая отклонения руля; – реакция руля на возмущения; – отклонение руля при отработки сигнала управления.Для большинства ЛА последние два слагаемых выражения (22) изменяются медленно, поэтому в расчётах их будем полагать стационарными величинами, равными их установившимся значениям. Т.е.:
; .Таким образом, максимальное значение отклонения руля
, и при этом считаем
.
4.4.5 Определение параметров рулевой машинки.
Как было показано в пункте 4.4.1, РМ описывается апериодическим звеном. Определим согласно формулам (19’) параметры ПФ РМ:
.Характерной особенностью ЛА данного класса является относительно небольшой коэффициент запаса по нагрузке (
), поэтому выберем значение .Величину хода струйной трубки выберем равной
.Тогда
. , гдедля пневматических РМ
, где – показатель адиабаты. В качестве рабочего тела используем сжатый воздух ( ). Таким образом, ;
; .4.4.6 Оценка энергетических параметров рулевой машинки.
Приведём основные параметры нагрузки к штоку РМ
Максимальное перемещение штока.
. Максимальная скорость штока.
Скорость нагрузки, приведённая к штоку:
.Максимальная скорость штока РМ (с учётом коэффициента запаса):
.Максимальный момент РМ.
Максимальный момент нагрузки:
.Максимальный момент РМ:
, где – КПД кинематической передачи. Тогда .Для пневматических РМ механическая характеристика нелинейная и хорошо аппроксимируется эллипсом. В этом случае для обеспечения охвата механической характеристикой нагрузочную характеристику (необходимое условие работоспособности системы) следует брать следующие значения энергетических параметров РМ:
Требуемое максимальное поступательное усилие:
. Скорость перемещения штока при холостом ходу:
. Требуемая максимальная мощность РМ:
. На основе полученных параметров запишем уравнение аппроксимированной механической характеристики (см. также Рис. 13):
. Построим зависимость Nрм от Р:
Рис. 13 б. Мощностная характеристика РМ
Рассчитаем аккумулятор сжатого воздуха.
Запас энергии определяется по следующей формуле:
, где – КПД РМ. Обычно, для пневматических РМ ; – КПД аккумулятора давления. Обычно . Тогда .Объём шар-балона:
.Диаметр шар-балона:
Мидель корпуса рассматриваемого ЛА равен:
. Таким образом, рассчитанный аккумулятор давления по своим геометрическим размерам удовлетворяет техническому заданию (удовлетворяет требованиям компоновки).5 Параметрическая оптимизация внутреннего контура системы стабилизации ЛА с ДГ.
Произведём параметрическую оптимизацию замкнутого контура демпфирования (Рис. 14) по критерию минимума
для обеспечения хороших демпфирующих свойств ЛА. При этом контур с ДЛУ рассматривать не будем.