第四章计算机控制系统的特性分析.ppt

第四章计算机控制系统的特性分析.ppt第四章自动驾驶仪及控制规律?自动驾驶仪是一种能够稳定和控制直升机运动状态的自动控制装置。?是一个能保持直升机姿态,辅助驾驶员(有人)控制直升机航迹的自动调节设备。直升机的自动驾驶仪一般有四个通道,分别由油门、变距杆+自动倾斜器和尾桨变距机构控制。控制通道是 4个,可操作的对象有 3个,其中自动倾斜器实现总距、纵向周期变距和横向周期变距。第一节基本组成与职能一、基本组成六大组成: 给定元件、测量元件、综合装置、放大元件、执行元件、反馈元件。舵回路自动驾驶仪舵回路自动倾斜器放大器直升机反馈元件测量元件 u?给定元件一套完整的直升机自动驾驶仪一般由俯仰通道,倾斜通道, 航向通道和总距通道四个通道组成。每个通道的舵回路是自动驾驶仪的核心。自动驾驶仪的控制规律以舵回路的控制规律为基础。二、基本职能?自动测量直升机的飞行状态参数。?将所测结果与给定(初始)状态比较,求出偏差。?将偏差信号转换成能推动自动倾斜器偏转的信号,操纵旋翼锥体按一定的规律倾斜,使直升机控制到给定状态/恢复到初始状态。[例] 驾驶员操纵作等速水平飞行第二节基本控制规律?自动驾驶仪的输入信号(综合信号)与舵机输出量(自动倾斜器的偏转角度或角速度)之间的函数关系,称为自动驾驶仪的控制规律。?控制律设计方法很多,对自动驾驶仪控制律设计而言可归纳为两种基本类型:比例式、积分式。一、比例式控制规律?舵机输出量(自动倾斜器的偏转角)在自动驾驶仪控制下与各输入信号之和(综合信号)成正比,此类控制规律称比例式控制规律。?具有比例式控制规律的自动驾驶仪成为比例式驾驶仪。?基本控制方案为舵回路反馈元件--位置反馈操纵杆系假定为 1时,通道传递函数为: )(SK f K1)1( 2?STS K ?自动倾斜器操纵杆)(SK f UZU 0d? e??反馈元件 e?? 1K 2K ?T UZU 0放大器增益舵机增益舵机时间常数纵向周期变距增量舵回路综合输入信号直升机 g? 1K gU ??U ??UU? fU 2K?? 1 3? TS S K SB 1? fK 1K放大器忽略惯性,舵机简化为惯性积分环节)1( 2?STS K ?只要满足条件: 1 1 1 )1(/1 )1(/)(21 221 21 2 21 21 21)( 0 ??????????????SKKK SKKK T K KKKSST KK STSKKK STSKKU sU ff f f fS eUZ e???????UZf eUK 01???1 21 ?? fKKK ?TKKK f ?? 21自动倾斜器偏转角与综合信号成正比关系,比例系数是位置反馈系数的倒数。?比例式自动驾驶仪 K1)1( 2?STS K ?自动倾斜器操纵杆)(SK f UZU 0d? e??反馈元件 L1 L1 L2 G(S) gU ??g?????????U ??U 测量元件??????????? 2 0)( 0LLU g nZ ???????????????????????????LLK LK L g f gf e)()( 2 1主控信号: )( gL??????????辅助信号: ??????L ?一般形式比例式控制规律(控制性能改善) 给定装置测量元件测量元件放大器舵机操纵杆系位置反馈直升机 gu 2u nu ??测量元件 1u)...... ( 1 21gn fuuuuK ????????型自动驾驶仪稳定状态控制规律操纵量与控制信号成比例,即为比例式驾驶仪。 BA 34 ??????????????LL e????????????LL a????????????KK rHK H c?????二、积分式控制规律?舵机输出量(自动倾斜器的偏转角速度)在自动倾斜器作用下与各输入信号对时间的积分之和(综合信号)成正比,此类控制规律称为积分式控制规律。?具有积分式控制规律的自动驾驶仪称为积分式驾驶仪。?反馈信号不是与自动倾斜器的偏转成正比,而是与其偏转角速度成正比。测速电机输出与转子转速即自动倾斜器的偏转速度成正比。?反馈信号与俯仰角偏差信号的差值,取决于自动倾斜器的偏转角速度。