Авиационные приборы и системы

Интенсивность вихрей зависит от массы вертолета, от его конструкции. Как было показано во второй главе (таблица 2.5), скорость рас-пространения вихря (скорость отбрасывания НВ) может достигать величин от ? 50 до 130 км/ч. В режиме висения весь этот поток направлен вертикально к Земле и омывает фюзеляж. Приемники давлений Рст и Рп тоже омываются этим потоком, попадая частично или полностью в их входы. На фоне такой большой помехи невозможно измерить ничтожно малые сигналы по давлению, которые соответствуют околонулевым скоростям (рис. 5.1).

При косом движении вертолета вихрь от НВ уходит от носовой части фюзеляжа и приемники давлений очищаются от него при уже достаточно большой скорости полета (50 – 70 км/ч). За этим пределом измерение скорости может происходить известным манометрическим способом. И на-оборот, до скорости очищения приемников от вихря их каналы полностью закрыты помехой от НВ. Процесс измерения невозможен. Указатель скорости фиксирует только помеху от НВ.

Рис. 5.1. Соотношение погрешности от вихря несущего винта с полезным

сигналом указателя приборной скорости на вертолете: 1 – границы вихря;

2 – полезный сигнал

Учитывая, что манометрический способ измерения скорости давно стал традиционным, на-дежным, хорошо освоенным в производстве и в эксплуатации, заманчивым является попытка ис-пользовать его для измерения малых скоростей полета, хотя бы по направлению движения верто-лета по оси О – х. Для этого воспользуемся теорией структурного анализа и теорией абсолютно инвариантных систем автоматического управления.

Принципы абсолютной инвариантности

Смысл достижения абсолютной инвариантности (независимости) заключается в том, что если удалось достичь ее по какой-то координате Х(t) по отношению к помехе F(t), то при отсутствии других помех и нулевом начальном значении, эта переменная тождественно равна нулю на выхо-де [43].

Со стороны координаты Х(t) никаких воздействий на систему нет, хотя физические аппаратур-ные связи есть. Данная теория позволяет произвести синтез систем наилучшего качества при весьма ограниченной априорной информации о внешних возмущениях или помехах в системе. Максимально, что может быть известно о помехах, это ограничения их по модулю.

Математически это выглядит так, что если имеется передаточная функция по каналу действия помехи

,

то необходимым условием абсолютной инвариантности является: A(S) = 0, B(S) ? 0. Тогда: Х(S) = W(S) F(S) = 0•F(S) = 0.

Необходимое условие формулируется так.

Для достижения абсолютной инвариантности по координате Х(t) относительно внешнего воз-мущения F(t) необходимо, чтобы передаточная функция W(S) между точкой приложения внешне-го воздействия F(t) и точкой измерения (съема) сигнала Х(t) была равна нулю при предположе-нии, что и все остальные воздействия равны нулю.

Это общее условие для принципа абсолютной инвариантности. Но не всякая система в реаль-ных условиях может быть абсолютно инвариантной. Необходимо из множества реальных систем отбирать те, к которым применима теория абсолютной инвариантности.

Критерий инвариантности, критерий реализуемости условий инвариантности формируется следующим образом: необходимым (но не достаточным) признаком реализации абсолютно инвариантной системы является наличие в схеме по меньшей мере двух каналов передачи возмущающего воздействия F(t) между точкой его приложения и точкой, относительно которой достигается инвариантность (принцип двухканальности).

Поскольку в абсолютно инвариантной системе W(S) = 0, то это может быть в том случае, если передаточную функцию можно представить в виде разности минимум двух передаточных функ-ций:

.

Роль структурного анализа в данном случае велика, ибо только правильный выбор структуры позволяет найти абсолютно инвариантные системы, которые могут быть физически реализованы.

Достаточные условия реализуемости связаны с физической выполнимостью требований абсо-лютной инвариантности при помощи устройств, состоящих только из физически осуществимых звеньев.

С позиций этой теории рассмотрим измеритель приборной скорости летательного аппарата (самолета, вертолета) в режиме полета на малых скоростях.

Под помехой F(t) будем иметь в виду помехи по каналам давлений Рп и Рст, а под выходной ко-ординатой – измеряемую скорость.

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84