Автопилот

Автопилот

Реферат

 

Изобретение относится к средствам обеспечения стабилизации ориентации летательных аппаратов (ЛА). Для достижения технического результата, состоящего в повышении быстродействия при выведении ЛА из режима нежелательного вращения вокруг одной из своих осей и расширении диапазона ориентационных углов, в традиционный автопилот, в котором управляющее воздействие формируется на основе сигнала ошибки и сигнала датчика угловых скоростей, дополнительно введены блок анализа показаний датчика углов, блок логического управления и коммутатор, причем вход блока анализа показаний датчика углов подключен к выходу одного из датчиков ориентационных углов, а выходы соединены соответственно с входами блока логического управления, выходы которого соединены соответственно с управляющими входами коммутатора, своим первым коммутируемым входом и выходом подключенного соответственно к одному из выходов блока преобразования - усиления, в котором формируется и обрабатывается сигнал ошибки, и к одному из входов блока исполнительных устройств, второй и третий коммутируемые входы являются входами дополнительных сигналов управления автопилота. 2 з.п.ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к автопилотам и может использоваться для стабилизации заданных ориентационных углов летательных аппаратов (ЛА).

Прежде чем привести сведения об аналоге и прототипе, рассмотрим принцип построения автопилотов.

Общеизвестен принцип построения автопилотов, согласно которому управляющие воздействия формируются на основе сигнала ошибки, представляющего собой разность между заданным ориентационным параметром и измеренным с помощью датчика значением ориентационного параметра. К сигналу ошибки прибавляются сигналы других датчиков и весь этот сложный сигнал преобразуется в различных линейных и нелинейных устройствах, усиливается и подается на исполнительные устройства, приводящие в действие управляющие органы ЛА. Такая обработка сигнала ошибки позволяет получить высокое быстродействие, плавность переходного процесса и большой запас устойчивости, Максимов М.В., Горгонов Г.И. Радиоуправление ракетами, М.: Советское радио, 1964, с. 491-511; Доброленский Ю. П. , Иванова В.И., Поспелов Г.С. Автоматика управляемых снарядов, М.: Оборонизд, 1963, с.277-289, 303-305; Гуткин Л.С., Борисов Ю.П. и др. Радиоуправление реактивными снарядами и космическими аппаратами. М.: Советское радио, 1968, с. 74-84: Топчиев Ю.Н., Потемкин В.Г., Иваненко В.Г. Системы стабилизации. М.: Машиностроение, 1974, с. 106-122; Боднер В.А. Системы управления летательными аппаратами, М.: Машиностроение, 1973, с. 59, 75-80, 81-88).

На основе этого принципа построены нижеописанные аналог и прототип заявляемого автопилота.

Известен автопилот (Доброленский Ю.П., Иванова В.И., Поспелов Г.С. Автоматика управляемых снарядов, М.: Оборонизд, 1963), содержащий блок задания программы ориентации, блок датчиков углов, блок исполнительных устройств и блок преобразования - усиления, причем выходы блока задания программы ориентации и блока датчиков углов соединены с соответствующими входами блока преобразования-усиления, выходы которого подключены к соответствующим входам блока исполнительных устройств.

В известном автопилоте достижению технического результата препятствуют следующие причины: особенности изменений показаний датчика углов при вращении ЛА вокруг одной из своих осей, состоящие в том, что показания датчика изменяются по пилообразному закону, и соответствующе этому закону изменения сигнала ошибки при вращении корпуса ЛА.

В процессе вращения ЛА одна и та же ориентационная ситуация повторяется после каждого полного оборота. Поэтому изменение показаний датчика углов будет представлять собой периодическую функцию. Поскольку датчики углов отсчитывают угол от некоторого опорного направления влево и вправо, эта периодическая функция будет знакопеременной. Следовательно сигнал ошибки, являющийся разностью между заданным значением угла и показанием датчика углов, будет представлять собой периодическую знакопеременную функцию. Поскольку управляющие воздействия автопилота формируются на основе сигнала ошибки, исполнительные устройства будут так приводить в действие органы управления ЛА, что они будут формировать активный вращательный момент как положительного, так и отрицательного знаков. Для быстрого выведения ЛА из режима нежелательного вращения необходим активный вращательный момент только того знака, при котором первоначально возникшие вращения тормозятся. В связи со знакопеременностью активного вращательного момента в отдельные интервалы времени первоначально возникшие вращения ЛА будт наоборот поддерживаться, что снижает быстродействие известного автопилота при выведении ЛА из режима нежелательного вращения.

Общие признаки аналога и заявляемого устройства следующие: блок задания программы ориентации, блок датчиков углов, блок исполнительных устройств и блок преобразования-усиления.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является автопилот (Доброленский Ю.П., Иванова В. И. , Поспелов Г.С. Автоматика управляемых снарядов. М.: Оборонизд, 1963, с. 285, Фиг. 9. 7), содержащий блок задания программы ориентации, блок датчиков углов, блок датчиков угловых скоростей, блок исполнительных устройств и блок преобразования-усиления, причем выходы блока задания программы ориентации, блока датчиков угловых скоростей и n выходов блока датчиков углов соединены соответственно со входами блока преобразования-усиления, m выходов которого соединены соответственно с m входами блока исполнительных устройств.

В известном автопилоте достижению технического результата, указанного ниже, препятствуют следующие причины: знакопеременность показаний датчика углов и, следовательно, - сигнала ошибки при вращении ЛА вокруг одной из своих осей, а также связанная с этими особенностями низкая эффективность от использования в законе управления сигнала датчика угловых скоростей. Приведем краткие пояснения. Для режима малых рассогласований между заданным и истинным ориентационными углами, когда показания датчика углов адекватны истинному углу, сигнал датчика угловых скоростей соразмеряют с сигналом ошибки, чтобы добиться определенной степени демпфирования и получения такой величины перерегулирования, при которой время переходного процесса мало (Доброленский Ю. П. и др. Автоматика управляемых сигналов, М.: Оборонизд, 1963, с. 301-305).

Рассмотрим процессы в автопилоте. При вращении ЛА, например вправо, показания датчика углов в окрестности угла совершают скачок, так как датчик одновременно не может показывать значение и со знаком плюс, и со знаком минус. Будем считать датчик углов идеальным - без зоны нечувствительности в окрестности угла . Поэтому в рассматриваемом случае скачок будет от показания "+" к показанию "-" . В момент времени совершения скачка показаний датчика углов скачком изменяется и сигнал ошибки. Конкретизируем рассмотрение процессов в автопилоте. Пусть задан большой положительный ориентационный угол, равный +(-a) где а - малое число по сравнению с и истинный ориентационный угол равен заданному. При этом сигнал ошибки будет равным нулю. Если из этого состояния корпус ЛА начнет вращение вправо, то ориентационный угол будет увеличиваться, а сигнал ошибки станет отрицательным. Следовательно, величина и знак сигнала ошибки будет соответствовать рассогласованию заданного и истинного углов. Это соответствие будет до тех пор, пока значение ориентационного угла будет приближаться к значению . Для точного значения истинного угла, равного , и сигнал ошибки, и рассогласование заданного и истинного углов будут в рассматриваемом примере равны "-а", т.е. - малому по сравнению с значению. Для режима таких отклонений, когда угловое рассогласование адекватно сигналу ошибки, производится соразмерение величины сигнала ошибки и сигнала датчика угловых скоростей в законе управления. Попутно отметим, что автопилот так фазирует, что отрицательному сигналу ошибки соответствует управляющее воздействие, формирующее отрицательный активный вращательный момент. Поэтому в рассматриваемом случае при изменении ориентационного угла от (-a) до автопилот будет выполнять полезную работу, обеспечивающую торможение первоначально возникшего вращения вправо. Будем полагать, что этих целесообразных действий было недостаточно, чтобы прекратить вращение. Поскольку ЛА продолжает вращаться вправо, значение угла, равное , будет преодолено и показание датчика углов совершит скачок с "+" на "-" . В этот момент времени угловое рассогласование практически не изменится и будет приблизительно равно "-а". Угловая скорость также практически не изменится, а сигнал ошибки скачком изменит свой знак и примет большое положительное значение (-a)-(-) = 2-a . С этого момента времени нарушается адекватность сигнала ошибки угловому рассогласованию и, следовательно, - соразмерность сигнала датчика угловых скоростей с сигналом ошибки. Поскольку сигнал ошибки принимает значение, близкое к предельному, равному 2 , управление ориентационным углом будет производиться практически только на основе сигнала ошибки, который ни по величине, ни по знаку не соответствует рассогласованию заданного и истинного углов, что приводит не к торможению первоначального возникшего вращения, а наоборот - к его поддержанию. Действительно, положительному значению сигнала ошибки соответствует положительный активный вращательный момент, стремящийся повернуть корпус ЛА вправо относительно его оси.

Поскольку первоначально возникшее вращение поддерживается, происходит затягивание времени выведения ЛА из режима нежелательного вращения.

Общие признаки прототипа и заявленного устройства следующие: блок задания программы ориентации, блок датчиков углов, блок датчиков угловых скоростей, блок исполнительных устройств и блок преобразования-усиления.

Задачей предлагаемого автопилота является повышение быстродействия при выведении ЛА из режима нежелательного вращения вокруг одной из его осей, вызванного аномальными возмущениями для больших заданных углов ориентации, например близких к .

Под аномальным возмущением будем понимать кратковременные воздействия, столь высокой интенсивности, что даже максимальные активные (управляющие) моменты, развиваемые органами управления ЛА, не могут в заметной степени их парировать. Поэтому после прекращения их действия возникает не только большое угловое рассогласование между заданной и истинной ориентацией, но и корпус ЛА входит в режим нежелательного вращения вокруг той его оси, относительно которой минимален момент инерции и отсутствует статический аэродинамический момент. Для большинства компоновочных схем ЛА эти условия выполняются для продольной оси. Поэтому наиболее чувствителен к аномальным возмущениям канал крена. Примерами аномальных возмущений являются пересечение ЛА реактивной струи впереди идущего ЛА, удары взрывной волны, толчки при нештатных процессах стыковки или расстыковки объектов и др.

Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемого автопилота, заключается в том, что без перестройки параметров блока преобразования-усиления, который может быть оптимизирован по многим критериям для работы в штатных условиях, и без нарушения соединений этого блока с блоком датчиков углов и блоком датчика угловых скоростей: а) обеспечивается повышение быстродействия при выведении ЛА из режима нежелательного вращения; б) для полета ЛА на малых высотах, когда вращение ЛА по крену приводит к потере высоты, обеспечивается уменьшение времени выведения ЛА из предкатастрофического состояния; в) при выведении из режима вращения обеспечивается установление заданного большого ориентационного угла, даже если он близок к предельному значению, измеряемому датчиком углов, без затрат времени на совершение одного или нескольких дополнительных полных оборотов корпуса ЛА, и при этом допускается очень большое перерегулирование, относительная величина которого может приближаться к единице, а для больших ориентационных углов, близких к , относительный коэффициент перерегулирования может значительно превышать единицу. Последнее обстоятельство позволяет выбрать параметры блока преобразования-усиления такими, чтобы переходной процесс, имеющий пик перерегулирования определенной величины, обеспечивал в штатных ситуациях минимальное время установления заданного ориентационного угла, практически не опасаясь того, что за счет пика перерегулирования ориентационный угол выйдет за пределы, допустимые для датчика углов, что приводило бы к совершению корпусом ЛА одного или нескольких дополнительных полных оборотов на стадии установления заданного ориентационного угла, т.е. после того, как первоначально возникшее вращение удалось приостановить.

Для достижения технического результата в автопилот, содержащий блок задания программы ориентации, блок датчиков углов, блок датчиков угловых скоростей, блок исполнительных устройств и блок преобразования-усиления, причем выходы блока задания программы ориентации блока датчиков угловых скоростей и n выходов блока датчиков углов соединены соответственно с входами блока преобразования-усиления, m выходов которого соединены соответственно с m входами блока исполнительных устройств, дополнительно введены блок анализа показаний датчика углов, блок логического управления и коммутатор, причем вход блока анализа показаний датчика углов соединен с n-м выходом блока датчиков углов, а его первый и второй выходы соединены соответственно с первым и вторым входами блока логического управления, первый второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим управляющими входами коммутатора, первый коммутируемый вход которого соединен с (m+1)-м выходом блока преобразования-усиления, второй и третий коммутируемые входы являются входами дополнительных сигналов управления, а его выход соединен с (m+1)-м входом блока исполнительных устройств.

Блок анализа показаний датчика углов содержит дифференциатор, амплитудный селектор отрицательных импульсов, амплитудный селектор положительных импульсов, два триггера и два формирователя коротких импульсов, причем вход дифференциатора является входом блока, а выход соединен одновременно с входами амплитудного селектора отрицательных импульсов и амплитудного селектора положительных импульсов, выходы которых соединены с синхронизирующими входами соответственно одного и другого триггеров, выходы которых соединены с входами соответственно одного и другого формирователей коротких импульсов, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами блока.

Блок логического управления содержит два элемента И, два элемента ИЛИ, два триггера, два элемента задержки и элемент ИЛИ-НЕ, причем первые входы одного и другого элементов И соединены с первыми входами соответственно одного и другого элементов ИЛИ и являются соответственно первым и вторым входами блока логического управления, вторые входы одного и другого элементов ИЛИ являются входами сигнала сброса-арретирования, выходы одного элемента И и другого элемента ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым входами одного триггера, а выходы одного элемента ИЛИ и другого элемента И соединены соответственно с вторым и первым входами другого триггера, первый выход одного триггера является также вторым выходом блока и он соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого является первым выходом блока, первый выход другого триггера являющегося также третьим выходом блока и он соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, вторые выходы одного и другого триггеров соединены с входами соответственно одного и другого элементов задержки, выход одного элемента задержки соединен с вторым входом другого элемента И, а второй вход одного элемента И соединен с выходом другого элемента задержки.

Повышение быстродействия автопилота при выведении ЛА из режима нежелательного вращения его корпуса обусловлено тем, что в момент времени, начиная с которого формирование управляющего воздействия на основе сигнала ошибки приводило бы, наоборот, к поддержанию нежелательного вращения, происходит скачок показаний датчика углов, который приводит к срабатыванию блока анализа показаний датчика углов. В зависимости от знака скачка показаний датчика углов сигнал появляется на первом или втором выходе этого блока. Воздействие этого сигнала на первый или второй вход блока логического управления переводит его из исходного состояния во второе или третье. При этом управляющий сигнал этого блока, воздействуя на управляющие входы коммутатора, вызывает следующую перекоммутацию: размыкается связь (m+1)-го выхода блока преобразования-усиления с (m+1)-м входом блока исполнительных устройств и этот вход теперь соединяется через коммутатор с вторым или третьим коммутируемыми входами, на которые поданы дополнительные сигналы управления. Стимулирующее действие этих сигналов на (m+1)-й вход блока исполнительных устройств обеспечивает формирование управляющих воздействий интенсивно и непрерывно тормозящих первоначально возникшего вращения и обязательно реверсирующего направление вращения. Возвращение автопилота к основному режиму работы, когда управляющее воздействие формируется на основе сигнала ошибки, происходит, когда блок анализа показаний датчика углов обнаруживает скачок показаний датчика углов на n-м выходе блока датчиков углов, знак которого противоположен знаку скачка, при котором автопилот перешел в режим управления на основе дополнительных сигналов. При этом блок логического управления возвращается в исходное состояние и через коммутатор восстанавливается связь (m+1)-го выхода блока преобразования-усиления с (m+1)-м входом блока исполнительных устройств.

Повышение быстродействия выведения ЛА из режима вращения даже в расширенном диапазоне допустимых ориентационных углов автопилота обусловлено тем, что блок логического управления возвращается в исходное состояние только после того, как блок анализа показаний датчика углов обнаружит изменение знака скачка показаний датчика углов. Такое взаимодействие блоков приводит к тому, что чем больше заданный ориентационный угол, тем больше и допустимое относительное перерегулирование, при котором ориентационный угол не выходит за пределы, допустимые для датчика углов. В результате текущее значение ориентационного угла контролируется автопилотом и процесс установления и стабилизации ориентационного угла проходит без совершения дополнительных одного или нескольких полных оборотов корпуса ЛА вокруг своей оси, даже если заданный ориентационный угол близок к предельному значению углов, измеряемых датчиком углов.

На фиг. 1 представлена функциональная схема автопилота, на фиг. 2 - функциональная схема блока анализа показаний датчика углов, на фиг. 3 - функциональная схема блока логического управления, на фиг. 4 - характеристика датчика углов, на фиг. 5 - зависимость сигнала ошибки от времени при равномерном вращении ЛА вправо, на фиг. 6 - процессы установления заданного большого ориентационного угла при различных начальных условиях.

Автопилот (фиг. 1) содержит блок 1 задания программы ориентации, блок 2 датчиков углов, блок 3 датчиков угловых скоростей, блок 4 исполнительных устройств, блок 5 преобразования-усиления, блок 6 анализа показаний датчика углов, блок 7 логического управления и коммутатор 8.

В автопилоте выходы блока 1 задания программы ориентации, выходы блока 3 датчиков угловых скоростей, n выходов блока 2 датчиков углов соединены соответственно с входами блока 5 преобразования-усиления, m выходов которого соединены соответственно с m входами блока 4 исполнительных устройств, вход блока 6 анализа показаний датчика углов соединен с n-м выходом блока 2 датчиков углов, первый и второй выходы блока 6 анализа показаний датчика углов соединены соответственно с первым и вторым входами блока 7 логического управления, первый, второй и третий выходы блока 7 логического управления соединены соответственно с первым, вторым и третьим управляющими входами коммутатора 8, первый коммутируемый вход которого соединен с (m+1)-м выходом блока 5 преобразования-усиления, второй и третий коммутируемые входы являются входами дополнительных сигналов управления, а его выход соединен с (m+1)-м входом блока 4 исполнительных устройств.

Дополнительные сигналы управления, действующие на втором и третьем коммутируемых входах коммутатора 8, соответственно "-_m" и "+_m" обеспечивают такую работу блока 4 исполнительных устройств, что приводимые им в действие органы управления ЛА создают максимальные по величине активные вращательные моменты соответственно отрицательный и положительный.

Блок 2 имеет n-й выход, который является выходом того датчика углов, который формирует информацию о том ориентационном угле, который в результате аномального возмущения может изменяться на большую величину, например превышающую . Так если в результате аномального возмущения ЛА может вращаться по крену, то n-й выход является выходом датчика углов крена.

Блок 5 преобразования-усиления имеет (m+1)-й выход, а блок 4 исполнительных устройств (m+1)-й вход. На (m+1)-м выходе действует сигнал управления, сформированный в блоке 5 преобразования-усиления и предназначенный для подачи на (m+1)-й вход блока 4 исполнительных устройств. Сигнал на этом входе отрабатывается блоком 4 исполнительных устройств, обеспечивая приведение в действие тех органов управления ЛА, которые формируют активный вращательный момент, управляющий тем ориентационным углом, который в результате аномального возмущения может изменяться на большую величину, например, превышающую . Например, если в результате аномального возмущения ЛА может вращаться по крену, то по (m+1)-му входу приводятся в действие органы управления по крену.

Блок 6 анализа показаний датчика углов (фиг.2) содержит дифференциатор 9, амплитудный селектор 10 отрицательных импульсов, амплитудный селектор 11 положительных импульсов, триггеры 12 и 13 и формирователи 14 и 15 коротких импульсов.

В блоке 6 анализа показаний датчика углов вход дифференциатора 9 является входом этого блока, а выход одновременно соединен с входами амплитудного селектора 10 отрицательных импульсов и амплитудного селектора 11 положительных импульсов, выходы которых соединены с синхронизирующими входами соответственно триггеров 12 и 13, другие входы которых являются входами сигнала сброса-арретирования, а выходы соединены с входами соответственно формирователей 14 и 15 коротких импульсов, а их выходы являются соответственно первым и вторым выходами блока. Реализован блок 6 анализа показаний датчика углов может быть следующим образом. Например, если датчик углов работает на постоянном токе и, следовательно, каждому ориентационному углу, принадлежащему диапазону допустимых углов датчика, соответствует определенное по величине и знаку напряжение (Максимов М.В., Горгонов Г.И. Радиоуправление ракетами. -М. : Советское радио, 1964, с.493, рис. 5), то дифференциатор 9 может быть выполнен в виде дифференцирующей цепи (Ерофеев Ю.Н. Импульсные устройства - 3-е изд. М.: Высш. шк. 1989 стр. 75-78). Амплитудные селекторы 10 и II могут быть выполнены в виде селектора импульсов, амплитуда которых превышает заданный уровень (см. вышеупомянутую книгу Ерофеева Ю.Н. стр. 505, 506). В качестве формирователей коротких импульсов могут быть использованы блокинг-генераторы, ждущие мультивибраторы и другие устройства, использующие логические элементы (см. вышеупомянутую книгу Ерофеева Ю.Н. с. 376-383, 334-353 и 256-258).

Блок 7 логического управления (фиг.З) содержит элементы И 16 и 17 элементы ИЛИ 18 и 19, триггеры 20 и 21, элементы задержки 22 и 23 и элемент ИЛИ-НЕ 24.

В блоке 7 логического управления первые входы элементов И 16 и 17, соединенные соответственно с первыми входами элементов ИЛИ 19 и 18, являются соответственно первым и вторым входами блока 7 логического управления, вторые входы элементов ИЛИ 18 и 19 являются входами сигнала сброса-арретирования, выходы элементов И 16 и 17 соединены соответственно с первыми входами триггеров 20 и 21, вторые входы которых соединены соответственно с выходами элементов ИЛИ 18 и 19, а первые выходы соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ-НЕ 24 и являются соответственно вторым и третьим выходом блока 7 логического управления, а выход элемента ИЛИ-НЕ 24 является первым выходом блока 7 логического управления, вторые выходы триггеров 20 и 21 соединены соответственно со входами элементов задержки 22 и 23, выходы которых соединены соответственно со вторыми входами элементов И 17 и 16.

Блок 7 логического управления реализуется на микросхемах дискретной логики.

Работает блок 6 анализа показаний датчика углов следующим образом. Если на входе сброса-арретирования действует потенциал, например высокого уровня, то триггеры 12 и 13 находятся в исходном состоянии и не изменяют своего состояния при действии сигналов на их синхронизирующие входы. Формирователи 14 и 15 коротких импульсов не срабатывают. Следовательно этот блок в режиме арретирования не реагирует ни на какие сигналы, действующие на своем входе. Приводится блок 6 анализа показаний датчика углов в рабочее состояние путем снятия потенциала с входа сброса-арретирования. Это может быть выполнено одновременно с разарретированием всех других блоков автопилота. Пусть блок 6 анализа показаний датчика углов приведен в рабочее состояние и его вход, являющийся входом дифференциатора 9, подключен к n-му выходу блока 2 датчика углов.

Если ориентационный угол изменяется, но его величина остается в пределах допуска на углы, измеряемые датчиком углов, то при вращении ЛА вправо напряжение на выходе датчика увеличивается, а при вращении ЛА влево - уменьшается. При этом напряжение на выходе дифференциатора 9 будет принимать соответственно положительное или отрицательное значение, а его величина будет пропорциональна скорости вращения ЛА. Выходное напряжение дифференциатора 9 прикладывается ко входам амплитудных селекторов 10 и 11, величины пороговых уровней которых выбраны столь высокими, что они находятся в закрытом состоянии, если ориентационные углы изменяются в пределах, допустимых для датчика углов.

Если в результате вращения ЛА ориентационный угол может выйти за пределы, допустимые для датчика углов, то работать устройство будет следующим образом.

Пусть допустимый диапазон углов датчика углов от -(-b/2) до +(-b/2) , где b - зона нечувствительности датчика углов. Для масштабного коэффициента, равного единице, питающее напряжение датчика (Максимов М.В., Горгонов Г.И. Радиоуправление ракетами. М.: Сов. радио, 1964, с. 493, рис. 9.5) при этом будет -(-b/2) и +(-b/2) Поэтому, если ЛА вращается вправо и предельное положительное значение допустимого угла преодолевается, напряжение на выходе датчика совершит отрицательный скачок из показания +(-b/2) в нуль и из нуля в -(-b/2) . При этом на выходе дифференциатора 9 один за одним появятся два больших коротких отрицательных импульса, высота которых будет приблизительно равна питающему напряжению датчика -b/2 (Ерофеев Ю.Н. Импульсные устройства, 3-е издание доп. и перераб. М.: Высш. шк., 1989, с. 77,78, рис. 2.46, 2.47). В результате действия этих импульсов амплитудный селектор 10 отрицательных импульсов срабатывает и на его выходе появляется последовательно два импульса, которые воздействуют на синхронизирующий вход триггер 12, который первым импульсом будет переведен из исходного состояния "0" в состояние "1", а вторым - из состояния "1" в исходное состояние "0". Таким образом в результате воздействия на триггер 12 двух импульсов на его выходе появится один. По переднем фронту этого импульса сработает формирователь 14 коротких импульсов, и на его выходе, являющемся первым выходом блока 6 анализа показаний датчика углов, появится короткий импульс, несущий информацию о том, что показания датчика углов совершили отрицательный скачок. Если ЛА вращается влево и предельное отрицательное значение допустимого угла преодолевается, напряжение на выходе датчика совершит положительный скачок от показания -(-b/2) в нуль и из нуля в +(-b/2) При этом на выходе дифференциаторы 9 появится два больших положительных импульса высотой, приблизительно равной +(-b/2), амплитудный селектор 11 положительны) импульсов сработает, на его выходе появятся два импульса, которые воздействуют на синхронизирующий вход триггера 13, на выходе которого сформируется один импульс. По переднему фронту этого импульса сработает формирователь 15 коротких импульсов, на выходе которого, являющегося вторым выходом блока 6 анализатора показаний, появится короткий импульс, несущий информацию о том, что показания датчика углов совершили положительный скачок.

Блок 7 логического управления работает следующим образом. Если на входе сброса-арретирования действует потенциал, например, высокого уровня, то блок находится в исходном состоянии, когда на его первом выходе, являющемся выходом элемента ИЛИ-НЕ 24, будет действовать управляющее напряжение, например, в виде потенциала высокого уровня. Это достигается следующим образом. Потенциал высокого уровня со входа сброса-арретирования воздействует на вторые входы элементов ИЛИ 18 и 19. Следовательно, на их выходах будут действовать потенциалы высокого уровня. Воздействие этих потенциалов на вторые входы триггеров 20 и 21 поддерживает их в состоянии "0". При этом на их первых выходах будет потенциал низкого уровня. Воздействие потенциала низкого уровня на первый и второй входы элемента ИЛИ-НЕ 24 приводят к тому, что на его выходе действует потенциал высокого уровня, что информирует об исходном состоянии блока 7 логического управления.

Для приведения блока 7 логического управления в рабочее состояние необходимо снять потенциал высокого уровня с входа сброса-арретирования. При этом блок остается в исходном состоянии, но триггеры 20 и 21 могут изменять свое состояние под действием коротких импульсов, которые могут действовать на первом или втором входе блока.

Пусть блок 7 логического управления приведен в рабочее состояние и на его первом входе появился короткий импульс, например положительной полярности. Поскольку триггер 21 находится в исходном состоянии на его втором выходе действует потенциал высокого уровня, который через элемент задержки 23 прикладывается ко второму входу элемента И 16. Поэтому, когда на первом входе блока 7 логического управления появляется короткий импульс, он проходит на выход элемента И 16 и воздействует на первый вход триггера 20, что приводит его к переходу в состояние "1". При этом на первом его выходе появится потенциал высокого уровня. Поскольку первый выход триггера 20 является вторым выходом блока 7 логического управления, на втором выходе блока появляется управляющее напряжение, например, в виде потенциала высокого уровня. На первом выходе блока 7 логического управления управляющее напряжение станет равным нулю, так как потенциал высокого уровня с первого выхода триггера 20 воздействует на первый вход элемента ИЛИ-НЕ 24. Отметим, что короткий импульс, изменивший состояние триггера 20, через элемент ИЛИ 19 воздействует на второй вход триггера 21, но это только подтверждает, что он находится в исходном состоянии. Если в дальнейшем на первом входе блока 7 логического управления будут появляться короткие импульсы, то они будут подтверждать новое состояние триггера 20 "1" и, следовательно, на втором выходе блока 7 логического управления будет продолжать действовать управляющее напряжение.

Если теперь появится один короткий импульс на втором входе блока 7 логического управления, то этот импульс не пройдет через элемент И 17 на первый вход триггера 21 и, следовательно, не изменит его состояние, это обусловлено тем, что триггер 20 находится в состоянии "1" и на его втором выходе действует потенциал низкого уровня, приложенный через элемент задержки 22 ко второму входу элемента И 17, запрещая прохождение через него положительных импульсов. Однако короткий импульс с второго входа блока беспрепятственно через элемент ИЛИ 18 проходит на второй вход триггера 20, который возвращается в исходное состояние "0", когда на его втором выходе будет действовать потенциал высокого уровня. Для того, чтобы под действием этого потенциала элемент И 17 не пропустил короткий импульс, который еще продолжает действовать на втором входе блока 7 логического управления, используется элемент задержки 22. Время его задержки равно или больше длительности короткого импульса на входе блока. Поэтому изменение состояния триггера 20 не приводит сразу к появлению потенциала высокого уровня на втором входе элемента И 17 и, как отмечалось, короткий импульс с второго входа блока 7 не проходит на первый вход триггера 21. В результате действия одного короткого импульса на втором входе блока 7 триггер 20 вернется в исходное состояние, управляющее напряжение на втором выходе блока выключится, а на первом, как это было в исходном состоянии, появится.

Если теперь на втором входе блока 7 появится один или серия коротких импульсов, то, по аналогии с рассмотренными выше процессами, эти импульсы через элемент И 17 воздействуют на первый вход триггера 21 и переведут его в состояние "1". Потенциал высокого уровня появится на первом его выходе, и, следовательно, на третьем выходе блока появится управляющее напряжение, например в виде потенциала высокого уровня, а на первом выключится, так как потенциал высокого уровня с первого выхода триггера 21 будет воздействовать на второй вход элемента ИЛИ-НЕ 24. Если блок находится в третьем состоянии и теперь появится один короткий импульс на первом входе блока, то он через элемент ИЛИ 19 беспрепятственно пройдет на второй вход триггера 21 и вернет его в исходное состояние, но через элемент И 16 он не пройдет, так как элемент задержки 22 на время действия импульса поддерживает на втором входе элемента И 16 потенциал низкого уровня. В результате триггеры 20 и 21 будут в исходном состоянии, управляющее напряжение на третьем выходе блока выключится и появится, как это было в исходном состоянии, на первом выходе блока.

Автопилот работает следующим образом. Прежде чем рассмотреть работу автопилота как целостного образования, рассмотрим отдельные элементы его работы: особенности работы датчика углов; особенности изменения сигнала ошибки и связанного с ним активного вращательного момента, создаваемого органами управления ЛА, приводимыми в действие исполнительными устройствами автопилота; особенности переходного процесса установления заданного большого ориентационного угла.

Отметим, что предлагаемая методика позволит детально рассмотреть отдельно от других некоторые наиболее сложные процессы в автопилоте и некоторых его блоков. В последующем из