Система автоматического управления положением вертолета в пространстве - Курсовая работа

В качестве объекта управления в настоящем задании рассматривается вертолет, компоновка основных элементов которого приведена на рисунке 1. Управление наиболее совершенными вертолетами, предназначенными для проведения сварочных, покрасочных и т.п. работ, требует перемещения захвата в пространстве по заданной программе в реальном масштабе времени, т.е. положение захвата, а, следовательно, и его скорость и ускорение задаются для каждого момента времени его работы. Это обстоятельство требует полного учета всех динамических свойств механизма вертолета и его приводов. При этом непрерывное изменение взаимного расположения звеньев механизма приводит к не стационарности этих свойств и, кроме того, к появлению взаимного влияния движения одних звеньев на условия перемещения других звеньев. Наличие изменяющихся во времени перекрестных связей приводит к значительным ошибкам в траектории движения вертолета.Для простоты зададимся ф/(1)=0°, управляющими воздействиями будут только к ф2(t) и r(t), В качестве регулируемых величин вертолета принимаем сравнительно легко поддающиеся измерению координаты взаимного расположения ее элементов: ф1(t) - угол поворота корпуса, рад; Внешние возмущающие воздействия здесь не рассматриваются, поскольку основное внимание в настоящем задании уделяется компенсации внутренних возмущений, вызванных нежелательным взаимовлиянием координат вертолета друг на друга. Система дифференциальных уравнений, описывающих движение вертолета в указанных координатах, имеем мид: Где т - массы корпуса, направляющей и стрелы с грузом в захвате; r1 и r2 расстояние центра массы m1 и т2 от оси x1 и z вращения корпуса и направляю-l вынос корпуса; i1 i2 - передаточное отношение редуктора привода корпуса , направляющей и хвоста. h - коэффициент передачи механической пары, преобразующей вращательное движение привода хвоста в ее поступательное движение; J-момент инерции привода (двигателя и редуктора) корпуса, направляющей и стрелы; ускорение свободного падения 9,81 м/с2; ст/, ст2, ст3-постоянные В результате матрица а"(р) будет состоять из 12 коэффициентов, связывающих каждую из девяти переменных (р} (I)..., г (О с движением каждого из трех элементов вертолета - корпуса, направляющей и хвоста.Вертолет может выполнять ряд специфических режимов полета: висение, развороты на висении, вертикальный набор высоты и снижение, перемещения вбок и назад (со сравнительно небольшой скоростью). В этом случае несущий винт работает в режиме ветряка. Следует различать режимы висения относительно воздушной массы и земли.При этом предполагается, что маховое движение лопастей изменяется мгновенно при изменениях параметров движения вертолета (скорость, угол атаки, угловая скорость) и углов общего и циклического шага лопастей. Как правило, при таком рассмотрении не учитываются связи между продольным и боковым движениями и эти движения рассматриваются отдельно.Схема сил и моментов, действующих на вертолет в установившемся режиме полета (продольное движение) Начало координат лежит в центре масс вертолета. Ось y связной системы координат параллельна оси несущего винта, ось x направлена вперед. Рассмотрим уравнения равновесия вертолета: (2.4) где X, Y, Mz - соответственно суммы сил, действующих на вертолет вдоль осей x и y и моментов относительно оси z. Здесь Uф - объем эквивалентного тела вращения, проекция которого в плане совпадает с проекцией фюзеляжа в плане; Кф - поправочный коэффициент, зависящий от удлинения фюзеляжа l/D (l - длина, D - наибольший диаметр эквивалентного тела вращения).Уравнения продольного движения в связанных осях для правой системы координат имеют вид (2.1), (2.2), (2.3): (2.17) В правых частях уравнений (2.17) стоят суммарные силы и моменты, действующие на фюзеляж вертолета.

Оглавление

Введение

1. Математическая модель вертолета как модель управления

2. Режимы полета

3. Рассмотрение динамики движения вертолета

4. Силы и моменты, действующие на вертолет в продольной плоскости

5. Уравнения продольного движения