Системы автоматического управления (стр. 3 из 3)
С. с. подразделяют на поисковые и беспоисковые. В поисковых С. с. необходимое качество управления достигается в результате автоматического поиска оптимальной (в некотором смысле) настройки. Качество настройки характеризуется некоторым обобщённым показателем, связанным с первичными параметрами настройки сложным, обычно не вполне стабильным и недостаточно известным соотношением. Этот показатель измеряется непосредственно или вычисляется по измеренным значениям первичных параметров. Параметрам настройки в С. с. придаются поисковые или пробные изменения. Анализ колебаний показателя качества настройки, вызванных поисковыми воздействиями, позволяет установить, является ли настройка оптимальной, т. е. соответствующей экстремуму (максимуму или минимуму) показателя качества. Если имеют место отклонения от экстремума, то настройка изменяется до тех пор, пока не приблизится к оптимальной. Поисковые С. с. могут работать при изменении внешних условий в широких пределах.
Беспоисковые С. с. имеют перед поисковыми системами определённое преимущество, обусловленное тем, что поиск оптимального состояния отнимает значительное время, т. е. время самонастройки поисковых систем ограничено снизу. В беспоисковых С. с. используется некоторый контролируемый показатель качества управления (например, значение производной контролируемого параметра по времени). Автоматической настройкой параметров этот показатель поддерживается в заданных пределах. В зависимости от вида показателя различают С. с. с контролем переходных процессов, с контролем частотных характеристик, с эталонной моделью и др. Всё это - замкнутые беспоисковые С. с. с замкнутым контуром самонастройки, в котором параметры настройки автоматически изменяются при выходе показателя качества за допустимые пределы. Некоторые замкнутые беспоисковые С. с. близки к обычным нелинейным системам автоматического управления с пониженной чувствительностью к характеристикам объекта - к таким, например, как релейные системы или управления системы с переменной структурой. Наряду с замкнутыми применяют также разомкнутые С. с. - т. н. системы параметрической компенсации. В этих С. с. контролируются воздействия, вызывающие изменение свойств объекта, и по заранее рассчитанной программе изменяются параметры настройки системы; контур самонастройки в этом случае разомкнут. Такая самонастройка может быть почти мгновенной, однако её осуществление требует контроля окружающей среды и достаточно точного знания законов воздействия среды на управляемый объект.
Самонастройка реализуется как специальной аппаратурой (в виде блоков самонастройки или самонастраивающихся экстремальных регуляторов), так и адаптивными алгоритмами центральных управляющих ЦВМ. Придание алгоритмам управления свойств самонастройки (адаптации) существенно расширяет возможности управления разнообразными процессами. Внедрение С. с. позволяет приблизиться к оптимальным режимам функционирования объектов, облегчает задачу унификации систем управления, сокращает время на испытания и наладку, снижает технологические требования на изготовление ряда узлов устройств управления, освобождает обслуживающий персонал от трудоёмких операций настройки. Практическое использование С. с. и самонастраивающихся алгоритмов - одна из характерных черт технического прогресса в области управления.
Пилотирование (от франц. piloter - вести самолёт), управление движением летательного аппарата (ЛА), осуществляемое пилотом или системой автоматического управления с целью изменения или сохранения режима полёта. П. управляемых беспилотных ЛА осуществляется по командам оператора с наземного пункта, передаваемым на ЛА посредством электромагнитных волн (телеуправляемые беспилотные ЛА), или по командам бортовой автоматической системы управления в соответствии с заранее составленной программой (беспилотные ЛА с автономным управлением). П. производится с момента взлёта ЛА и до его приземления с помощью органов управления, создающих необходимые моменты сил относительно центра масс ЛА и изменяющих тягу силовой установки. Например, задача П. самолёта заключается в основном в изменении его подъёмной силы, силы тяги и в создании (или парировании) моментов сил, вращающих самолёт вокруг его продольной, поперечной и вертикальной осей, проходящих через центр масс. П. и навигация воздушная определяют процесс вождения ЛА в целом (для самолётов - самолётовождение). У самолётов и планёров для П. служат аэродинамические рули высоты и направления, элероны, интерцепторы, щитки и др., у самолётов с вертикальным взлётом и посадкой (на режимах, когда аэродинамические рули не эффективны) и у космических ЛА - реактивные, струйные или газовые рули, у вертолётов П. осуществляется главным образом изменением величины и направления силы тяги несущих винтов.
Автопилоты. Современные автопилоты (АП) представляют собой комплекс совместно работающих устройств, обеспечивающих стабилизацию ЛА на траектории, стабилизацию высоты полета, управление маневрами ЛА и приведение его в горизонтальный полет.
В основу схемы автопилотов при работе в режиме стабилизации положен принцип регулирования по углу, угловой скорости (автопилоты типа АП-6Е, АП-28, АП-31, АП-40 и др.), а у некоторых автопилотов и по угловому ускорению (автопилоты типа АП-15). Система «Самолет—автопилот» представляет единую замкнутую систему автоматического регулирования и управления. Автопилот состоит обычно из трех автоматических систем регулирования с внутренними перекрестными связями. Все три системы обычно выполняются по одинаковым схемам. На рис. 1 приведена схема канала управления рулями высоты.
dв — угол отклонения руля высоты; nз— заданное значение угла тангажа; n— угол тангажа; 3 — задатчик угла тангажа; ИУ — измерительные устройства (датчики n и vn); Unз, Un, Uvn— напряжения, пропорциональные значениям nз, n, vn; СУ — суммирующее устройство; Uос — напряжение обратной связи; US— суммарное напряжение; У — усилитель; ОС — датчик обратной связи; k — коэффициент усиления усилителя; РМ — рулевая машина
Рис. 1. Функциональная схема автоматического управления рулями высоты
В состав каждого канала входят измерительные устройства ИУ, суммирующие устройства СУ, усилительные (У) и исполнительные устройства (РМ). Измерительные устройства ИУ автопилотов типа АП (например, датчики углов крена, тангажа, курса, высоты и т. п.) измеряют значения отклонений угла и угловой скорости (например, угла тангажа n, угловой скорости тангажа vn) и преобразуют эти отклонения в величины напряжений Un и Uv. После алгебраического суммирования в суммирующем устройстве СУ сумма напряжений US усиливается усилителем У и подается на рулевую машину РМ автопилота. Последняя отклоняет руль высоты, в результате чего появившееся отклонение угла тангажа ликвидируется.
Список литературы
1. Теория автоматического управления. /Под ред. Воронова А.А.-М.; Высш.шк.
2. Макаров И.М., Менский Б.М. Линейные автоматические системы.-М.: Машиностроение, 1982.
3. Системы с переменной структурой и их применение в задачах автоматизации полёта, М., 1968.
4. Воронов А. А., Основы теории автоматического управления, ч. 3, М. - Л., 1970.
5. Емельянов С. В., Системы автоматического управления с переменной структурой, М., 1967.