Система управления пилотажного стенда консольного типа — SU 1774369 (original) (raw)
союз сОВетских СОЦИАЛИСТИЧЕСК ЕСПУБЛИК(51)5 0 09 В 9/О КОМИТЕТи ОткРытиям ГОСУДАРСТВЕ ННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМИПРИ ГКНТ СССР.(1;"4 Мс 1:ЩЯ СА;1 ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ гр ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЯСТВУ(71) Центральный азрогидродинамический институт им, проф, Н, Е. Жуковского (72) 10. В. Липатников, Е, А, Синицина и В.М.Шибаев(56) 1. Авторское свидетельство СССР И. 479977, кл. 6 01 М 1/02, 1972.2. Наоз В. 1 М, Е, Мо 1 к апО О. Я, М, 11 з. Т 11 е 1 аг 9 е, Агпр 11 Шс 1 е Ми 6-Мос 1 е Аегозрасе йезееагсЬ (1 АМЛВ) Я 1 гпц 1 асог. А 1 АА Рарег, 73-922, Яерт. 1973.(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПИЛОТАЖ- НОГО СТЕНДА КОНСОЛЬНОГО ТИПА (57) Изобретение относится к авиационной технике, а именно к подвижным пилотажным стендам. Цель изобретения - повышение качества воспроизведения задаваемого движения кабины стенда и безопасности работы летчика-оператора за счет компенсации инерционных возмущений, действующих в переносном движении, и уменьшения максимальных перегрузок в отказной ситуации. На конце консоли 4 устанавливают дополнительно (один или несколько) компенсирующие гидроцилиндры так, что корпус цилиндра прикреплен к концевой части консоли, а шток - к конструкции механизма подвижности по соответствующей степени свободы, создающих момент относительно оси вращения кабины 3, равный по величине и противоположный по направлению возмущающему инерционному моменту, действующему на кабину, а гидроцилиндры 2 углового перемещения кабины 3 относительно консоли 4 заменены на гидроцилиндры меньшей мощности, 1 ил.Ы45 дам второго усилителя-сумматора, выход которого соединен с входом второго усили 55Изобретение относится к авиационной технике, а именно к подвижным пилотажным стендам,Известен пилотажный стенд с подвижной кабиной, содержащий трехстепенной кардан с приводами угловых перемещений кабины, расположенный на конце консоли, с основанием, закрепленным в одностепенном шарнире на земле, и привод вертикальных перемещений, выполненный управляемым по перегрузке, электрически и гидравлически не связанный с приводами угловьх перемещений кабины ЯНедостатком этого стенда является неудовлетворительное качество воспроизведения угловых ускорений, действующих на летчика в кабине пилотажного стенда, из-за возникновения прл несовпадении центра масс кабины и ее осей вращения дополнительных моментов сил инерции, действующих на кабину в переносном движении, сравнимых по величине с полезными моментами сил, определяющими требуемое в задаче моделирования угловое движение кабины относительно консоли.Наиболее близким из известных технических решений является пилотажный стенд консольного типа ММАЯЯ, содеркащий трехстепенной кардан с приводами угловых перемещений кабины, расположенный на конце консоли, основанис которой закреплено на земле в двухстепенном кардане, и приводы независимых перемещений консоли относительно земли в вертикальной и горизонтальной плоскостях, По каждой степени свободы используется пара гидроцилиндров, управляемых своими электооглдравлическими усилителями(ЗГУ) и гидравлически никак не связанных с приводами перемещения кабинея стенда подругим степеням свободы 2),Недостатком данного стенда является неудовлетворительное качество воспроизседения угловых ускорений, действующих на летчика в кабине пилотажного стенда, из-за воэникновения дополнительных моментов сил инерции, действующих на кабину в переносном движении и являющихся по существу внешними возмущаощими моментами для приводов. углового движения кабины, Так, при перемещениях консоли в всргикальной плоскости на привод движения кабины по углу тангака действуют дополчительные инерционные моменты, аналогичные моменты действуют на период движения кабины по углу курса при движе. нии консоли в горизонтальной плоскости, Дополнительные моменть, сил могут существенно превысить по величине потребные управляющие моменты, необходимые для 10 15 20 25 30 ц с э, 40 задания требуемого движения кабины стенда.Другим недостатком является возможность реализации на стенде опасных для летчика величин угловых ускорений, существенно превышающих расчетные, вызванные случайным отказом привода угловых перемещений кабины, рассчитанного одновременно как на воспроизведение расчетного углового ускорения, так и на противодействие максимальному моменту от весовой несбалансированности снаряженной кабины.Целью изобретения является повышение качества воспроизведения задаваемого движения кабины стенда и безопасности работы летчика-оператора за счет колпенсации инерционных возмущений, действующих в переносном движении, и уменьшения максимальных перегрузок в отказной ситуации,Указанная цель достигается тем, что система управления пилотажного стенда консольного типа, содержащая гидроцилиндры перемещения консоли, полости которых соединены с вьходами первого электрогидравлического усилителя (ЗГУ), датчики обратных связей по положению штока гидооцилиндра и усилию на его штоке или перепаду давлений в его полостях с соответствующими блоками преобразовательной и усилительной аппаратуры (БПУА), выходы которых подсоединены к входам первого усилителя-сумматора, выход которого соединен с входом первого усилителяинвертора, выход которого подсоединен к входу первого Э У, гидроцилиндры углового перемещения кабины относительно консоли, полости которых соединены с выходами второго ЭГУ, датчики обратных связей по полокенигса штока гидроцилиндра и усилию на его штоке или перепаду давлений в его полостях с соответствующими БПУА, выходы которых подсоединены к вхотеля-инвертора, выход которого подсоединен к входу второго ЭГУ, снабжена компенсирующил гидроцилиндром, третьим ЗГУ, вьходы которого соединены с соответствующими полостями компенсирующего гидроцилиндра, третьим усилителем-инвертогол, датчиком усилия на штоке компенсирующего гидроцилиндра с БПУА, выход которого подсоединен к входу третьего усилителя-инвертора, усилителем с настраиваемым коэффициентом усиления,выход которого подсоединен к выходу БПУАдатчика усилия на штоке гидроцилиндра перемещения консоли или перепада давления50 в его полостях, и третьим усилителем-сумматором, к первому входу которого подключен выход трутьего усилителя-инвертора, а к второму - выход усилителя с настраиваемым коэффициентом усиления, при этом выход третьего усилителя-сумматора подключен к входу третьего ЭГУ,На чертеже представлена схема системы управления пилотажного стенда,Система управления пилотажного стенда консольного типа содержит кардан 1 с гидроцилиндрами 2 угловых перемещений кабины 3, расположенными на конце консоли 4, основание которой закреплено в кардане 5, установленном на основании стенда, гидроцилиндры 6 перемещений консоли относительно основания, гидроцилиндры 6 и 2 управляются от собственных Э ГУ 1 7, и Э ГУ 11 8, соответственно, основание стенда 9. Гидроцилиндры 6 снабжены датчиками 10 перемещения штока гидроцилиндра б и датчиками 11, определяющими усилие на его штоке, Сигналы датчиков подаются на входы соответствующих блоков преобразовательной и усилительной аппаратуры БПУА 1 12 и БПУА 11 13, сигнал с выхода БПУА 1 подается на первый вход усилителя-сумглатора 14, выход которого соединен с входом усилителя-инвертора 15, выход которого соединен с первым входом ЭГУ 1, выход БПУА 1 соединен с вторым входом усилителя-сумматора 14, гидроцилиндры 2 также снабжены датчиками 16 перемещения штока гидроцилиндра 2, датчиками 17, определяющими, усилие на его штоке, соответствующими БПУА 1118 и БПУА 1 У 19, усилителем-сумматором 20, усилителем-инвертором 21, соединения элементов 21 аналогичны соединениям элементов 10-15. В систему введены компенсирующий гидроцилиндр 22, ЭГУ 1123, выходы которого соединены с полостями гидроцилиндра 22, датчик 24, определяющий усилие на штоке гидроцилиндра 22, блок БПУА У 25, вход которого соединен с выходом датчика 24, третий усилитель-инвертор 26, вход которого соединен с выходом БПУА У 25, усилитель 27 с настраиваемым коэффициентом усиления, вход которого соединен с выходогл БПУА 1, третий усилитель-суглматор 28, выход которого соединен с электрическим входом ЭГУ 111, первый вход усилителя-сумматора 28 соединен с выходом усилителя-инвертора 26, а второй вход усилителя-сумматора 28 соединен с выходом усилителя 27.В качестве ЗГУ могут использоваться ЭГУ с плоским или цилиндрическим золотником с электрической обратной связью по положению золотника без зоны нечувстви 10 15 20 25 30 35 40 тельности расходной характеристики. Гидроцилиндры могут иметь один или два штола в зависимости от требований реальной конструкции, в том числе могут использоваться и плунжеры. Гсли гидроцилиндр перемещения консоли плунжер, то и компенсирующий гидроцилиндр должен быть плунжером. Вместо одного цилиндра можно использовать два цилиндра, вклюенных по схеме с суммированием усилия. Датчики давления - мембранного типа (например, ДДИ 250), датчики усилия - тенэометрические,Си 7:тема управления пилотажного стенда консольного типа работает следующим образом,В процессе работы пилотажного стенда электрические сигналы управления, сформированные в ЭВМ с учетом конКретной решаемой динамической задачи, подают на вход Э ГУ 1 7 и Э ГУ 11 8, под действием этих сигналов консоль 4 и кабина 3 совершают в общем случае неравномерное угловое движение о гносительно соответствующих осей, При этом усилие на штоке гидроцилиндра 6 или перепад давления в его полостях (или давление в полости плунжера перемещения консоли) определяет перегрузку в кабине стенда в каждый момент времени, а следовательно, и возмущающий момент в контуре управления угловыми перемещениями кабины. Этот перепад давления или усилие измеряется датчиком 24, преобразуется в БПУА 1113, соответствующий сигнал подается на вход с усилителя 27, после чего подается на второй вход третьего усилителя-сумматора 28, где он складывается с сигналом, пропорциональным усилию на штоке гидроцилиндра 22, преобразованным в БПУА У 25 и инвертированном на усилителе-инверторе 26. Таким образом, . гидроцилиндр 22 и ЭГУ 11, охваченные отрицательной обратной связью по нагрузке на штоке гидроцилиндра 22, представляют собой привод, следящий по усилию(по нагрузке), он воспроизводит сигнал, пропорциональный нагрузке на штоке гидроцилиндра б, и создает тем самым момент относительно оси вращения кабины, который в каждый момент времени равен по величине и противоположен по направлению возмущающему моменту в контуре упрасления угловыми перемещениями кабины относительно консоли. Точность компенсации определяется в основном настройкой коэффициента усиления усилителя 27. Размеры гидроцилиндра 22 (и максимальное развиваел ое им усилие) определяются максимальным усилием, необходимым при компенсации. Компенсирующий гидроцилиндр7 1774369 Формула изобретения Система управления пилотажного стенда консольного типа, содержащая гидроцилиндры перемещения консоли, полости которых соединены с выходами первого электрогидравлического усилителя (ЗГУ), датчики обратных связей по положению штока гидроцилиндра и усилию на его штоке или перепаду давлений в его полостях с соответствующими блоками преобразовательной и усилительной аппаратуры (БПУА), выходы которых подсоединены к входам первого усилителя-сумматора, выход которого соединен с входом первого усллителяСоставитель Л. БарковаТехред М,Моргентал Корректор Н, Тупица Редактор Л. Волкова Заказ 3929 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 45 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 может быть установлен не только под консолью, но и над нею, Знак сигнала, отрабатываемого компенсирующил приводом, зависит от его располокения: если гидроцилиндры 2 и компенсирующий гидроцилиндр 22 располагаются по одну сторону от консоли, тогда увеличению давления в полости гидроцилиндра 2, расположенной со стороны консоли (передняя полость), соответствует увеличение давления в полости гидроцилиндра 22, расположенной со стороны узла крепления к кабине (передняя полость), а когда гидроцилиндры 2 и 22 располагаются по разные стороны от консоли, тогда увеличению давления в передней полости гидроцилиндра 2 соответствует увеличение давления в задней полости гидроцилиндра 22, Если имеется более одного гидроцилиндра 2, тогда сигнал усилия определяется на одном из гидроцилиндров 2 и подается на вход ЭГУ . Вместо одного компенсирующего гидроцилиндра могут использоваться несколько гидроцилиндров, установленных по схеме с суммированием усилия и управляемых от одного ЭГУ . инвертора, выход которого подсоединен к входу первого ЭГУ, гидроцилиндры углового перемещения кабины относительно консоли, полости которых соединены с 5 выходами второго ЭГУ, датчики обратныхсвязей по полокению штока гидроцилиндра и усилию на его штоке или перепаду давлений в его толостях с соответствующими БПУА, выходы которых подсоединены к вхо дам второго усилителя-сумматора, выходкоторого соединен с входом второго усилителя-инвертора, выход которого подсоединен к входу второго ЭГУ, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения качества 15 воспроизведения задаваемого движениякабины стенда и безопасности работы летчика-оператора за счет компенсации инерционных возмущений, действующих в переносном движении, и уменьшения мак симальных перегрузок в отказной ситуации,она снабжена компенсирующим гидроцилиндром, третьим ЗГУ, выходы которого соединены с соответствующими полостями компенеирующего гидроцилиндра, 25 третьим усилителем-инвертором, датчикомусилия на штоке компенсирующего гидро- цилиндра с БПУА, выход которого подсоединен к входу третьего усилителя-инвертора, усилителем с настраиваемым коэффициен том усиления, вход которого подсоединен квыходу БПУА датчика усилия на штоке гидроцилиндра перемещения консоли или перепада давления в его полостях, и третьим усилителем-сумматором, к первому входу 35 которого подключен выход третьего усилителя-инвертора, а к второму - выход усилителя с настраиваемым коэффициентом усиления, при этом выход третьего усилителя-сумматора подключен к входу третьего 40 ЭГУ,