Лекция 15 Способы регулирования и управления электроприводами ла

План лекции:

1. Рулевой привод без обратной связи.

2. Рулевой привод с жесткой обратной связью.

3. Рулевой привод со скоростной обратной связью.

4. Рулевой привод с изодромной обратной связью.

Блок формирования команд, включающий вычислительное устройство (сумматор) и усилитель, совместно с рулевой машинкой образуют рулевой привод (сервопривод), входом которого является совокупность сигналов на сумматоре, а выходом – угол отклонения руля. Рулевой привод можно рассматривать как автоматическую систему, предназначенную для управления перемещением органов управления ЛА.

Рис.21.1 Функциональная схема рулевого привода

В зависимости от типа ЛА, назначения системы управления, требуемых характеристик управления и стабилизации в автопилотах могут применяться различные типы рулевых приводов. Рассмотрим основные из них.

1. Рулевой привод без обратной связи

Если управление рулевой машинкой осуществляется по разомкнутой схеме, то передаточная функция рулевого привода является произведением передаточных функций усилителя и рулевой машинки:

Свойства рулевого привода без обратной связи полностью определяются свойствами рулевой машинки.

При рулевой машинке с передаточной функцией:

рулевой привод осуществляет управление скоростью отклонения органов управления. Такой привод в некоторых случаях может использоваться для введения астатизма в систему стабилизации.

При значительном воздействии шарнирного момента на рулевую машинку ее передаточная функция приобретает вид:

В этом случае рулевой привод осуществляет отклонение руля пропорционально подаваемой команде, но коэффициент передачи зависит от режима полета ЛА. Коэффициент передачи k_рш обратно пропорционален коэффициенту шарнирного момента M_ш^, величина которого, в свою очередь, пропорциональна скоростному напору. Поэтому с увеличением скорости полета ЛА увеличивается скоростной напор и уменьшается коэффициент k_рш, а значит, при одном и том же сигнале команды на входе рулевого привода при большей скорости ЛА руль будет отклоняться на меньшую величину. Это ограничивает скорость разворота ЛА и, следовательно, нормальную перегрузку, действующую на ЛА. Указанное свойство рулевой машинки, нагруженной шарнирным моментом, иногда используется в беспилотных ЛА для ограничения нормальных перегрузок.

2. Рулевой привод с жесткой обратной связью

Жесткая обратная связь (W_ос(s)=k_ос) обеспечивает пропорциональность угла отклонения руля величине управляющего сигнала и слабую зависимость этого отклонения от шарнирного момента. Сигнал, пропорциональный углу отклонения руля, при помощи обратной связи сравнивается с управляющим сигналом. В качестве элемента обратной связи может быть использован потенциометрический датчик, измеряющий угол отклонения руля.

Рис.21.2 Структурная схема рулевого привода с жесткой обратной связью

Передаточная функция рулевого привода:

или

где Т_рп – постоянная времени рулевого привода, ; _рп – степень затухания колебаний рулевого привода, , k_рп – коэффициент передачи рулевого привода, .

Введение жесткой обратной связи, кроме обеспечения пропорциональности угла отклонения руля величине управляющего сигнала, снижает постоянную времени рулевого привода, т.е. увеличивает его быстродействие. Частота собственных колебаний рулевого привода должна быть примерно на порядок выше частоты угловых колебаний ЛА.

Если рулевая машинка нагружена большим шарнирным моментом, то передаточная функция рулевого привода:

или

, где T_рп^ш – постоянная времени рулевого привода с рулевой машинкой, нагруженной шарнирным моментом, ; _рп^ш – степень затухания, , k_рп^ш – коэффициент передачи рулевого привода с рулевой машинкой, нагруженной шарнирным моментом, .

Подставив в выражения Т_рп^ш, _рп^ш и k_рп^ш значения Т_рш, k_рш и _рш , получим:

;

;

.

Из этих выражений следует, что если обеспечить неравенство:

; то можно существенно уменьшить влияние шарнирного момента на характеристика рулевого привода.