Методика проектирования алгоритма управления движением летательного аппарата Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ»

№10/2015

ISSN 2410-700Х

Список использованной литературы

1. Суровцева, О.А. Совершенствование автоматизированной системы технологической подготовки обувного производства [Текст] / О.А. Суровцева, Т.В. Тернавская, // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. Новочеркасск - 2014. №1.- С. 135-138.

2. ТехноПро - технологическая платформа модернизации производства URL: http://www.tehnopro.com/ (дата обращения 29.04.2015).

© О.А. Суровцева, 2015

УДК 519.681.1

Тое Вэй Тун,

аспирант

Московского национального исследовательского университета (МАИ), г. Москва, РФ E-mail: [email protected]

МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА.

Основой создания систем управления летательных аппаратов (СУ ЛА) является разработка конструкторской документации, по которой проектируемая система может быть изготовлена. Ограниченный во времени процесс создания конструкторской документации называется этапом разработки СУ ЛА. Процесс разработки можно представить в виде трех стадий, каждая из которых также ограничена во времени и завершается выполнением отчета или другого документа. Это стадии разработки алгоритмов, разработки программного обеспечения и разработки (проектирования) аппаратуры. Все стадии взаимозависимы по исходным данным и характеристикам создаваемой системы и фактически выполняются с некоторым параллелизмом. Например, после разработки алгоритмов функционирования параллельно разрабатывается программное обеспечение (ПО) и аппаратура.

Система исходных данных на разработку алгоритмов задается в ТЗ. При этом, предварительно проводятся научные исследования по поиску и обоснованию структуры, удовлетворяющей заданным требованиям. Оцениваются параметры объекта управления, его математическая модель. Система исходных данных на разработку может включать следующие группы данных:

1.Тактические и технические требования к системам стабилизации:

- обобщенный показатель надежности, в виде требуемой безотказности СУ за период между проверками;

- предельные допустимые значения углов тангажа, рыскания и вращения объекта управления на временных интервалах и в фиксированные моменты времени;

- предельные отклонения траекторий вектора скорости движения центра масс ЛА, нормальное и боковое направление к траектории на временных интервалах и в фиксированные моменты времени.

2. Условия функционирования. Это возмущения, действующие на ЛА, которые включают механические, кинематические и другие виды нагрузок. В качестве примера приведем профиль предельных значений скорости ветра по высоте полета, предельные значения перекоса, несоосности тяги двигателя и разброса геометрических размеров корпуса.

3Параметры и характеристики ЛА:

- математическая модель ЛА;

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №10/2015 ISSN 2410-700Х_

- коэффициенты дифференциальных уравнений - в виде временных функций их математического ожидания или других вероятностных характеристик, а также характеристики разброса их значений в виде предельных отклонений;

- номинальные значения тяги двигателя и органов управления и разброс их эффективности;

- система ограничений на управляющие воздействия.

Технические решения по синтезу алгоритмов можно упорядочить по их общности [1]. Первым элементом будет разработка технических решений по выбору класса системы и классов ее отдельных подсистем или каналов. Обозначим через Зк i множество, элементами которого будут возможные классы i-той подсистемы. Примером элементов множества Зк для системы могут быть линейные, нелинейные, самонастраивающиеся, непрерывные и дискретные системы. Множеству возможных классов подсистем можно поставить в соответствие множество их свойств Рк i , элементами которого являются качественные характеристики отдельных классов. Такими характеристиками могут быть, например, степень возможности осуществления требуемого качества управления при значительном разбросе параметров объекта управления. При заданных множествах Зк i и Рк i разработка технического решения по выбору класса может быть представлена в виде функционального преобразования Rh i , для которого

RK i : Зк i ^ lK i

при Рк1к i е Pi тр , q с q^ i ,

где Rk i - техническое решение по выбору класса i-ой подсистемы;

1к i - выбранный класс i-ой подсистемы;

Рк1к i - множество качественных характеристик свойств класса;

Pi тр - множество требуемых качественных характеристик для i-ой подсистемы;

q^ i - характеристики условий функционирования i-ой подсистемы, заданные в исходных данных на разработку.

Функция преобразования Rk i или решающее правило выбора класса подсистемы учитывает требования, предъявляемые к ней и условия функционирования только на уровне качественных характеристик свойств отдельных классов, т.е. решающее правило является функцией Rk i = Rk i(q исх Pi тр, Рк {, Зк {, 1к i).

Второй составляющей разработки технических решений является выбор структуры i-ой подсистемы [2]. Для формализации описания этой составляющей обозначим через Зек множество возможных структур подсистем 1к -го класса. Примерами элементов множества Зек могут быть структуры системы с датчиками и без датчиков, различные структуры реализации управления и другие. Множеству структур Зе1к ставится в соответствие множество их свойств Рек , элементами которого являются качественные характеристики отдельных структур. Разработка технического решения по выбору структуры i-ой подсистемы может быть представлена в виде решающего правила Rеk :

R-ек : Зе1к ^ 1е1к

при Р1е е Pi тр , q с qnoK i ,

где 1е1к - выбранная структура подсистемы из множества Зек ;

Р1е - характеристика свойств выбранной структуры.

При выборе структуры учитываются требования, предъявляемые к i-ой подсистеме, и условия функционирования q^ i . Поэтому решающее правило по выбору структуры будет функцией

исх Ъ pi тр, Ре1к , Зе1к).

Завершающей стадией разработки алгоритмов управления является определение параметров алгоритма формирования управляющего сигнала. Это значения коэффициентов алгоритма управления, период дискретности выдачи управляющего сигнала, точность вычислений и время вычислений и преобразования.

В теории систем известен ряд методов синтеза алгоритмов управления [3]. Для синтеза могут применяться частотные методы, методы корневого годографа и др.

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №10/2015 ISSN 2410-700Х_

Обозначим через 3rv множество возможных методов синтеза алгоритмов управления подсистемы, которому будет соответствовать множество Prv свойств или характеристик этих методов. Примерами этих свойств является возможность получения заданных или требуемых характеристик переходных процессов, учета разброса параметров объекта управления, возможность синтеза многоканальных подсистем, возможность автоматизации процесса определения параметров образца СУ ЛА.

Разработка технических решений по определению параметров алгоритма управления включает два этапа. На первом этапе выбирается собственно метод синтеза. Формализованное описание выбора метода синтеза алгоритма управления можно представить в виде функции преобразования или решающего правила Rvi

Rvi: 3rvi ^ Rv , при Prv е Р^тр , где Rv - выбранный метод синтеза алгоритма управления; Prv - свойства выбранного метода; РRVтр - требуемые свойства алгоритма управления. На втором этапе разработки технических решений по синтезу алгоритма управления непосредственно определяются его параметры. Формализованное описание определения параметров алгоритма управления можно представить в виде функции преобразования Rv исходных данных и требуемых показателей качества подсистемы в выходные параметры: Rv : qv , Pvтр ^ V при le е Зе , где qv - множество исходных данных; Pvтр- множество значений требуемых показателей качества подсистемы; V - множество значений параметров алгоритма управления. Таким образом, процесс разработки алгоритмов управления подсистемы образца СУ ЛА представляет собой операции выбора одного из алгоритмов множества классов подсистемы Зк ,структур Зе и методов 3rvi . Условием максимальной эффективности решения перечисленных задач будет

Уалг ^SUp (1)

при С алг — Сдоп j Валг — Вдоп ,

где Уалг = Вер(Ралг е Ртр , при qv с q^);

Ралг - показатель эффективности подсистемы после разработки ее алгоритмов управления. Для удовлетворения условия (1) выбор класса, структуры и метода должен максимально учитывать требования, предъявляемые к подсистеме условия ее функционирования. Такой учет может быть достигнут путем расширения множеств Зк , Зе и 3rvi и путем уточнения элементов в множестве свойств классов Рк , структур Ре и методов синтеза Prvi. Решение этих задач должно осуществляться с применением прогрессивных методов разработки. Основным направлением повышения эффективности разработки является автоматизация решения задач выбора класса, структур методов и непосредственного определения параметров алгоритма управления [4]. Автоматизация процесса разработки обеспечивает сокращение времени на создание СУ ЛА, а значит и снижение материальных затрат и оперативное получение технических решений.

Список использованных источников

1. Зайцев А.В. Методика разработки алгоритма оптимального программного управления с учетом возмущений. Авиакосмическое приборостроение, М: "Научтехлитиздат", №1/2002г.

2. Зайцев А.В., Канушкин С.В., Волков А.В., Володина Е.Д., Тое Вэй Тун. Применение обобщенного квадратичного показателя качества при решении задачи разработки метода терминального программного управления. Труды ФГУП «НПЦАП». Системы и приборы управления. - №4. - М.: ОАО «ИПП «Куна», 2014.

3. Зайцев А.В, Канушкин С.В., Волков А.В., Тое Вэй Тун. Задача программного управления с обобщенным квадратичным показателем качества. Труды 34 Всероссийской НТК «Проблемы

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №10/2015 ISSN 2410-700Х_

эффективности и безопасности функционирования сложных технических и информационных систем», Серпухов, 2015, Часть 3 , с. 181-185.

4. Тое Вэй Тун. Определение параметров алгоритма управления движением летательного аппарата. Материалы V Всероссийской научно-практической конференции «Современное непрерывное образование и инновационное развитие» // Под редакцией проф. А.Н. Царькова и проф. И.А. Бугакова. -Серпухов: МОУ «ИИФ», 2015. - 966 с., с. 852-854.

© В Т. Тое , 2015

УДК 534.833:621

Шмырев Виктор Иванович,

к.т.н., доцент,

Российский государственный социальный университет (РГСУ),

г. Москва, РФ, е-mail: [email protected]

РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ СНИЖЕНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ШУМА

Аннотация

Рассмотрен расчет аэродинамического шума вихревого происхождения от вентиляторного агрегата с учетом скорости движения воздуха в воздуховодах системы вентиляции, аэродинамических характеристик путевой арматуры и концевых воздухораспределительных устройств.

Ключевые слова

Аэродинамический шум, характеристики путевой арматуры и концевых воздухораспределительных

устройств, звукоизоляция, звукопоглощение.

Шум и вибрация являются вредными производственными факторами, поэтому одной из актуальных задач исследователей на современном этапе является создание эффективных технических средств шумовиброзащиты производственного персонала [1,с.50; 2,с.27; 3,с.70].

Рассмотрим вентилятор в виде совокупности трех отдельных источников шума: Раг - октавные уровни звуковой мощности, излучаемой вентиляционным агрегатом в окружающее пространство, дБ; Рвс и Рнаг - октавные уровни звуковой мощности аэродинамического шума, излучаемого вентилятором соответственно в трубопроводы со стороны всасывания и нагнетания.

При внезапном изменении площади поперечного сечения трубопровода, можно установить связь между уровнями Р о , Р вс и Р наг для центробежных вентиляторов, Ро - начальные уровни звуковой мощности аэродинамического шума, который имеет место внутри корпуса вентилятора, дБ.

(m + Г)2 (m + 1)2

P = P - 10lg^-; P = P - 10lg^-; (1)

вс 0 О л ? наг 0 О А ?

4m 4m

вс наг

где m вс - отношение площади стенки корпуса вентилятора к площади проходного сечения воздухоприемного патрубка, который расположен на этой стенке; m наг - отношение наибольшей площади поперечного сечения корпуса вентилятора к площади нагнетательного отверстия; Звуковая мощность W, Вт, аэродинамического шума вихревого происхождения может быть представлена следующим образом

W = K V r D2, (2)

с" 8 8