Расчет системы стабилизации (стр. 6 из 7)
При помощи пакета Matlab 6.5 построим зависимость относительной высоты резонансного пика
частотной характеристики замкнутого контура демпфирования от коэффициента передачи ДГ (
) для двух режимов полёта (см. Рис.15).
Производя минимизацию функции
на интервале, в котором ССТ устойчива (левее пиков на графике) получим оптимальные значения коэффициентов
для обоих режимов:
;
.
На Рис. 16, 17 представлены ПХ системы Рис. 4 от
до
для двух режимов, при различных значениях
. Очевидно, что для обоих режимов полёта «оптимальные» переходные характеристики меняются несущественно при использовании значения
, рассчитанного на другой режим. Это позволяет отказаться от схемы с переключением, и использовать в качестве рабочего среднее значение
:
.
На Рис. 18 приведены ПХ ССТ для двух режимов полёта с установленным средним значением
. Приведённые ПХ обладают несколько большей колебательностью (
для первого и второго режима соответственно) и перерегулированием, чем оптимальные, но, несмотря на это, они удовлетворяют требованиям технического задания
.
6 Параметрический синтез системы стабилизации ЛА с использованием ЛЧХ.
В предыдущем параграфе была произведена оптимизация контура демпфирования. При этом из рассмотрения был исключен контур по перегрузке. В настоящем параграфе производится выбор параметров ДЛУ (точнее КУ1) исходя из требований к запасам устойчивости ССТ.
Рассмотрим разомкнутую ССТ, но с замкнутым контуром демпфирования (см. Рис. 19).
В качестве первоначальных параметров системы выберем значения, полученные при помощи МСК. Определим запасы устойчивости ССТ для двух режимов полёта. Для этого при помощи пакета Matlab 6.5 построим ЛАХ системы Рис. 18. Запасы устойчивости составляют:
Для Iрежима: по амплитуде –
; по фазе – не определены.Для II режима: по амплитуде –
; по фазе –не определены.Полученные значения удовлетворяют требованиям технического задания, следовательно, оставим их в качестве рабочих параметров.
7 Моделирование системы стабилизации ЛА и оценка её качественно - точностных показателей.
При моделировании будем рассматривать 4 режима: режим стабилизации и наведения при минимальном и максимальном значении скоростного напора (скорости ЛА). В результате моделирования будут получены переходные процессы ССТ для
и 
, и определены установившиеся ошибки отработки системой сигнала управления и возмущения.7.1 Режим стабилизации.
Моделирование будем проводить по схеме рис. 27, для значений параметров, полученных в предыдущем параграфе. В качестве входного воздействия подадим ступеньку
.Результаты моделирования приведены в приложении 4. Определим по переходным процессам установившиеся ошибки и основные показатели качества. Получившиеся значения занесём в таблицу 5.
7.2 Режим наведения.
Моделирование будем проводить по схеме рис.4. При этом на вход подаётся ступенька с максимальным значением сигнала управления (
).Полученные при моделировании переходные процессы приведены в приложении 4, качественно-точностные параметры по всем режимам сведены в таблице 5.
Таблица 5. Показатели качества ССТ для различных режимов полёта.
| Режим |  |  |  |  |
| Наведение | 1 режим (Vmax) | 0,24 | 0,0002 | 0,23 | @0 |
| 2 режим (Vmin) | 0,61 | 0,0012 | 0,45 | 0 |
| Стабилизация | 1 режим (Vmax) | 17,7 | 0,0197 | 0,23 | @0 |
| 2 режим (Vmin) | 33,5 | 0,067 | 0,45 | 0 |
Как видно по полученным результатам ССТ удовлетворяет требованиям ТЗ лишь частично, т.к. в режиме стабилизации присутствует неприемлемая установившаяся ошибка по
и . Присутствие данной ошибки объясняется тем, что ССТ статическая. Для устранения установившихся ошибок следует изменить исходную структуру ССТ, введя в прямую цепь интегратор (например, использовать астатический РП), и повторить расчёт.7.3 Моделирование системы стабилизации с учётом нелинейностей рулевого привода.
До этого момента ССТ рассматривалась как линейная система, но в действительности в неё входят элементы с существенными нелинейностями, которыми мы пренебрегали. В настоящем параграфе производится моделирование ССТ с учётом нелинейности в РП. Поскольку РМ имеет ограничение по максимально развиваемой скорости, введём звено типа «насыщение» в структурную схему ССТ (см. рис. 28).
Здесь коэффициенты K1, K2, K3 выбраны так, чтобы обеспечить эквивалентность данной схемы без учёта нелинейностей и схемы рис 4:
;
;
.Результаты моделирования приведены в приложении 5.
Из рис. 59 - 60 видно, что при слабых ограничениях на скорость (
) переходный процесс слабо отличается от полученного в линейном варианте. Происходит небольшое увеличение времени переходного процесса и колебательности. При большем ограничении сигнала в системе появляются автоколебания с неприемлемыми для ЛА перегрузками (
). Значение ограничения скорости в РП 
является критическим (получено имперически при помощи моделирования).Поскольку система теряет работоспособность только при наличии ограничения менее 65% от максимального значения угловой скорости, которое в правильно сконструированном РП присутствовать не может, то ССТ является работоспособной.