автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Адаптивные системы управления авиационными двигателями с селектированием режимов (анализ, синтез, техническая реализация)

Для служебного пользования

экз. № 000002 О

На правах рукописи

ФРИД Аркадий Исаакович

АДАПТИВНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ АВИАЦИОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ С СЕЛЕКТИРОВАНИЕМ РЕЖИМОВ (АНАЛИЗ, СИНТЕЗ, ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ)

Специальность 05.13.01 ~ Управление в технических системах

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

УФА 1999

Работа выполнена

в Уфимском государственном авиационном техническом университете

Официальные оппоненты:

д-р техн. наук, проф. Рутковский В.Ю. (г.Москва) д-р техн. наук, проф. О.С. Гуревич (г.Москва) д-р техн. наук, проф. ВН. Ефанов (г.Уфа)

Ведущая организация:

Летно-исследовательский институт им. М.М. Громова (г. Жуковский)

Защита состоится <? февраля 2000 г. в (0часов на заседании диссертационного совета ДР-063.17.34 в Уфимском государственном авиационном техническом университете по адресу: 450000, Уфа-центр, ул. К. Маркса, 12, УГАТУ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотек« университета

Автореферат разослан декабря 1999 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д-р техн. наук, проф.

'Миронов В.В.

Общая характеристика

Актуальность темы

Отличительной особенностью перспективных ГТД является рост чиста регулируемых параметров и регулирующих воздействий, расширение диапазона условий работы и эксплуатационных режимов. Это приводит к необходимости повышения значений параметров рабочего процесса, увеличения точности их поддержания, ужесточения требований к системам автоматического управления.

Решение задач управления перспективными ГТД немыслимо без использования цифровых САУ. Применение цифровых САУ позволяет реализовать стратегическую идею построения систем управления -интегрированное управление режимами работы силовой установки и самолёта. Важнейшими характеристиками САУ ГТД являются мяогоевязность, многорсжимпость, многофункциональность, адаптивность, отказоустойчивость и иктсгрпроваикссть. Различным аспектам проектирования САУ ГТД посвящены работы таких ученых как В.Г. Авгус-тинович, В.А. Боднер, В.И. Васильев, Ф.Д. Гольберг, О.С. Гуревич, Ю.М. Гусев, В.Т. Дедеш, В.Н. Ефанов, Б.Г. Ильясов, Ю С. Кабальнов, В.Г. Крымский, Г.Г. Куликов, Т.С. Мартьянова, Б.Н. Петров, В.Ю. Ругковский, О.Д. Селиванов, С.А.Сиротин, Б.А. Черкасов, В.Н. Черноморский, Ф.А. Шаймарда-нов, A.A. Шевякоз, O.K. Югсз и других. Однако не все проблемы, относящиеся к построению САУ ГТД, можно считать решенными в достаточной степени. В частности, сказанное можно отнести к методам и средсгва,м обеспечения статической и динамической точности управления в широком диапазоне изменения параметров многорежимного объекта, а также при смене режимов его работы. В работах О.С. Гургвича, Ф.Д. Гольберга, О.Д. Селиванова рассматриваются проблемы интегрированного управления, одной из которых является решение задач управления собственно двигателями. Задачи понимаются как такое управление рабочим процессом двигателя, которое позволяет выполнить требования к силовой установке, предъявляемые на различных этапах полёта, и осуществить адаптацию характеристик двигателя к задачам полёта. Вопросы, решаемые в рамках рассматриваемого направления: оптимизация способов управления двигателем на установившихся режимах работы силовой установки на типовых участках полёта по тяговым и экономическим характеристикам в изменяющихся условиях эксплуатации; разработка методов и алгоритмов адаптивного управления двигателем на переходных режимах для улучшения или сохранения неизменными динамических свойств по тяге, повышения запасов газодинамической устойчивости, экономия ресурса и т.п. в широком диапазоне условий полета и режимов работы двигателя.

Вопросы оптимального управления самолётом и его силовой установкой тесно связаны с обеспечением точного выдерживания оптимальных

законов. При реализации законов управления обычно возникают погрешности, и самые совершенные законы могут не дать ожидаемого эффекта, если не будет обеспечено достаточно точное их выполнение. Требования к точности поддержания параметров вытекают как из потребных характеристик интегрированной системы, так и из свойств самого двигателя. Особенно жёст-кими являются требования к точности поддержания температуры газа. Кроме статической погрешности, на уменьшение ресурса ГТД большое влияние оказывает динамическая погрешность регулирования, обусловленная инерционностью и нестационарностью измерительного канала температуры газа за турбиной (Тт ). Максимальная ошибка в измерении и регулировании Тт возникает при резких ее изменениях, на которые термопара реагирует с большим запаздыванием. Для перспективных ГТД требуется обеспечить собственную инерционность измерительного канала температуры газа не более (0,05...0,2) с. Поскольку неточное знание динамических характеристик термопар вносит неопределенность в САУ Тт, то именно в этом канале регулирования естественным является применение адаптивных средств компенсации динамической погрешности.

Современное направление развития САУ ГТД связано с многорежимным, адаптивным и интегрированным управлением. Изменяя свои характеристики от режима к режиму, адаптируясь к изменению условий полета, возмущениям, отказам, САУ силовой установкой позволяет выполнить задачу полета в целом. Однако еще недостаточно полно решены вопросы многорежимности САУ ГТД в части обеспечения качества процессов перехода с режима на режим, минимизации взаимного влияния режимов друг на друга, обеспечения помехоустойчивости при принятии решения о смене режима. Это, в частности, относится к многорежимным САУ, содержащим в качестве контроллера режимов низшего уроки селекторы алгебраических величин, нашедшие широкое применение в практике построения САУ ГТД.

Целью создания адаптивных САУ является выдерживание принятого функционала качества в заданных пределах при работе системы в условиях неопределенности. В качестве адаптивных для построения каналов управления в многорежимных САУ ГТД могут быть, в частности, использованы системы с переменной структурой (СПС). Потенциально они обладают рядом достоинств (двукратная инвариантность, возможность сравнительно просто задавать требуемые траектории движения в фазовом пространстве, небольшой объем требуемой априорной информации), что и привлекает к ним внимание. Однако, несмотря на множество публикаций, практика применения СПС для управления авиационным ГТД в рамках классических структур в целом оказалась неудачной из-за низкой частоты переключений в скользящем режиме. Поэтому актуальной является задача разработки и исследования новых структурных решений, использующих преимущества движения в скользящем режиме и повышения частоты скользящего режима при

обеспечении устойчивости и высокого качества процессов управления на всех рабочих режимах.

Практическое достижение высоких показателей качества управления при использовании адаптивных алгоритмов, структурных решений по построению контроллеров режимов и измерительных каналов может оказаться под вопросом, если при технической реализации точность передачи, преобразования, хранения и обработки информации будет недостаточной. При использовании БЦВМ наиболее уязвимыми с точки зрения потери точности являются каналы связи с объектом управления. Поэтому важно использовать аппаратные к алгоритмические методы повышения точности ввода информации в БЦВМ.

Таким образом, решение проблемы построения адаптивных САУ ГТД с селектированнем режимов в рассмотренных выше аспектах, а именно, обеспечение: смены режимов с минимальными динамическими и статическими сшибка;»;;; высокого качества управления и рамках выбранного режима; точной технической реализации законов управления режимами, - позволяет увеличить ресурс двигателя, его надежность в эксплуатации, повысить тактико-тежнические характеристики и снизить эксплуатационные расходы, а, следовательно, имеет важное народнохозяйственное значение и является актуальным для отечественного авиадвигателестроения.

Цель, задачи и методика исследований

Целью работы является разработка и исследование методов, алгоритмов и технических средств построения адаптивных систем автоматического управления авиационными двигателями с селектированнем режимов, обеспечивающих повышение статической и динамической точности управления, и внедрение предложенных технических решений в современные и перспективные цифровые САУ ГТД.

Для достижения данной цели поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработка теоретических основ моделирования многосвязных САУ с селектированнем режимов на основе построения их эквивалентных динамических моделей, обеспечивающих исследование устойчивости, помехоустойчивости, статической и динамической точности этих систем, а также создание методов и средств повышения качества управления на режимах переключения;

2. Разработка и исследование новой структуры адаптивных систем - СПС с нелинейным коммутируемым фазосдвигагощим фильтром (НКФ), обеспечивающих необходимый компромисс между сохранением адаптивных свойств и требованием обеспечения высокой динамической точности, и разработка методики анализа и синтеза регуляторов в данном классе систем для управления режимами работы ГТД;

3. Разработка методов синтеза и технических решений адаптивных измерительных каналов САУ ГТД;

4. Разработка структурных решений и методик проектирования контура управления температурой газа за турбиной ГТД на основе адаптивного измерительного канала;

5. Разработка методов синтеза и исследование контуров управления температурой газа за турбиной и скольжения роторов ТРДДФ на основе регуляторов с переменной структурой с нелинейным коммутируемым фильтром;

6. Разработка алгоритмических и аппаратных средств повышения точности реализации законов управления в цифровых САУ авиационными ГТД;

7. Экспериментальные исследования и внедрение полученных теоретических результатов в конкретных системах управления и идентификации характеристик авиационных двигателей.

При решении сформулированных задач использовались методы и математический аппарат линейной алгебры, дифференщшьных и интегральных уравнений, операционного исчисления, теории многосвязного управления, теории адаптивных систем, теории чувствительности, теории нелинейных систем, теории нестационарных лилейных систем, теории идентификации, теории компяексирования, теории авиационных силовых установок, теории интегрированного управления. Моделирование разработанных с учветием автора систем управления и их подсистем проводилось на современных аналоговых, гибридных и цифровых вычислительных машинах с использованием специально разработанных пакетов программ и в пакете Matlab with Simulink 1.2. Полунатурные испытания этих систем проводились на стендах УНПП "Молния" и ПАКБ. Наземные испытания были проведены в ТМКБ " Союз", НПО им. ВЛ. Климова и ПМКБ. Летные исследования проводились в ЛИИ им М.М. Громова.

Результаты, выносимые на защиту

1. Эквивалентная динамическая модель многосвязной САУ с селекгированием режимов; методика анализа устойчивости, статической и динамической точности, помехоустойчивости многосвязных САУ с селекгированием режимов; методика синтеза этого класса систем на основе требований к статической и динамической точности.

2. Структурные решения адаптивной САУ на основе регулятора с переменной структурой (РПС) с нелинейным коммутируемым фильтром (НКФ), результаты анализа и методика синтеза.

3. Методы синтеза и структурные схемы адаптивных измерительных каналов электронных аналоговых и цифровых САУ ГТД.

4. Способы построения и структурные схемы адаптивных электрошшх аналоговых и цифровых регуляторов САУ ГТД.

5. Алгоритмы и технические средства повышения точности цифровых САУ ГТД.

6. Результаты экспериментальных исследований и внедрения. Научная новизна

Новыми являются разработанные автором:

1. Расчетная эквивалентная модель многосвязных систем управления с селек-тированием режимов, на основе которой определены условия устойчивости, проведен анализ статической и динамической точности, помехоустойчивости; методика синтеза корректирующих устройств и контура адаптации в многесвязпой САУ с селектированном режимов; методика анализа влияния помех в одном из каналов на статическую погрешность в другом и структурное решение на основе астатического корректора, обеспечивающее ее подавление.

2. Структурные схемы адаптивных САУ — СПС с нелинейным коммутируемым фазосдвигающим фильтром (НКФ), обеспечивающие высокую динамическую и статическую точность управления в диапазоне условий работы двигателя, характерно?.! для многорежиштого ЛА; методика синтеза параметров СПС с НКФ в отдельных каналах САУ ГТД; способы и структуры включения РПС в САУ с селекгированием режимов; сценки влияния помех и цифрового способа реализации на качество процессов в СПС с НКФ; структуры комбинированных и адаптивных СПС с НКФ, обеспечивающих эффективное подавление сигнальных и параметрических возмущений.

3. Адаптивные алгоритмы и технические средства повышения точности измерительных каналов САУ ГТД; методы синтеза адаптивных измерительных каналов (АПК) температуры газа на основе:

-самонастройки с эталонной моделью и обратного оператора; -самонастройки с идентификацией постоянной времени термопары пробным сигналом специальной формы и обратного оператора; -самонастройки с эталонной моделью, обратного оператора и комплексирования;

-информации о параметрах квазискользящего режима, -на базе которых спроектированы адаптивные высокоточные измерители и регуляторы температуры газа; алгоритм построения и структурная схема измерительного канала, позволяющие с высокой динамической точностью определять значение приведенной частоты вращения на переходных режимах, вызванных возмущениями по температуре на входе в двигатель; алгоритмы работы и структурные схемы устройств, восстанавливающих информацию о быстроменяющихся температурах на основе идентификации постоянной времени термодатчика.

4. Структурные схемы адаптивных каналов регулирования температуры газа за турбиной: на базе АИК с эталонной моделью и обратным оператором, на базе адаптивных систем с переменной структурой с НКФ; структуры аналоговых и цифровых САУ ГТД на базе СПС с НКФ и методика расчета параметров регуляторов в канале регулирования скольжения роторов ТРДДФ.

5. Принцип повышения точности измерительного канала в аппаратуре идентификации частотных характеристик ГТД на летающей лаборатории, заключающийся в мультипликативном и аддитивном смещении спектров частотных сигналов; аппаратные и алгоритмические средства повышения точности измерительных каналов постоянного и переменного тока цифровых САУ ГТД.

Новизна предложенных технических решений защищена 59 авторскими свидетельствами СССР и 2 свидетельствами на полезную модель РФ.

Практическая ценность и внедрение результатов работы

Практическую ценность имеют полученные автором:

1. Методика синтеза САУ с селектированием режимов, позволяющая обеспечить высокую динамическую и статическую точность управления.

2. Методика синтеза регуляторов режимов ГТД на базе алгоритмов переменной структуры с НКФ; способы построения и структуры контуров регулирования температуры газа и скольжения роторов ТРДДФ на базе разработанных алгоритмов, отличающиеся высокой точностью управления.

3. Методика синтеза адаптивных измерительных каналов на базе самонастройки, идентификации и комплексирования.

4. Методика синтеза адаптивного регулятора температуры газа на базе адаптивного измерительного канала.

5. Методика проектирования бортовых преобразователей сигналов с частотных датчиков параметров ГТД, предназначенных для снятия частотных характеристик двигателя на различных режимах его работы на летающей лаборатории; способы построения и структурные схемы измерительных каналов постоянного и переменного тока, обеспечивающие необходимую точность реализации законов управления в цифровых САУ ГТД.

Методика расчета САУ с селектированием режимов внедрена на УНПП "Молния" и использована для анализа качества САУ изделия "27".

Адаптивные регуляторы температуры газа с переменной структурой с НКФ реализованы в виде электронных макетных образцов и испытаны на полунатурных стендах и на изделиях "48" и "77". В сравнении со штатными регуляторами температуры на различных переходных режимах получено уменьшение забросов температуры газа в 2...6 раз.

АИК температуры газа реализован в виде агрегата СИТ-1, прошедшего успешные стендовые (ТМКБ "Союз") и летные (ЛИИ) испытания на изделии "88". Погрешность оценки температуры газа на переходных режимах

относительно показаний малоинерционных термопар составила не более 30°С (погрешность штатных измерителей составляет 120°С). СИТ-1 внедрен в ЛИИ.

САУ температуры газа, построенная на основе АИК, реализована в составе экспериментального агрегата БПР-88-4с разработки УНПП "Молния"и прошла стендовые и летные испытания на изделии "88". Получено повышение динамической точности на полных, частичных и форсажных приемистостях, при розжиге форсажной камеры и других возмущениях в части уменьшения забросов температуры газа практически полностью, забросов расхода основного топлива - на 20%, забросов температуры лопаток - в 2...3 раза по сравнению со штатной САУ. Алгоритм САУ температуры газа в составе экспериментальной цифровой САУ ЭСУ-21 прошел успешные испытания на моторном стенде НПО им. В Л. Климова.

Адаптивный канал регулирования скольжения роторов на основе РПС с НКФ реализован в виде электронного блока, подключаемого к агрегату БПР-88-4с, и в виде цифрового алгоритма САУ ЭСУ-21. На приемистостях показано уменьшение величин провалов по частоте вращения и положению створок реактивного сопла, количества колебаний и времени регулирования в 1,5-2 раза, увеличение запаса устойчивости по коэффициенту усиления в 3 раза по сравнению со штатными регуляторами.

Методики расчета указанных типов САУ внедрены на предприятиях УНПП "Молния", ТМКБ "Союз" и в ЛИИ; структурные схемы САУ и соответствующее программное обеспечение внедрены в макетные образцы и экспериментальные агрегаты БПР-88-4с и ЗСУ-21. Предприятие "Завод им. В.Я. Климова" считает целесообразным использование разработанных методик расчета, структурных схем и соответствующего программного обеспечения при проектировании САУ перспективных двигателей.

Алгоритмы и технические решения по повышению точности измерительных каналов частотных сигналов реализованы в виде серии приборов, включенных в состав контрольно-измерительной аппаратуры летающей лаборатории, и внедрены в ЛИИ им. М.М. Громова. Предложенные структуры преобразователей информации, схема цифрового селектора и структура специализированного цифрового вычислительного устройства внедрены в серийно выпускаемые системы управления ЭСУ-2 и ее модификации, устанавливаемые на двигателях самолетов Як-42, Ан-72, Ан-74, и в ЭСУ-18, устанавливаемые на двигателях самолетов Ан-124 и Ан-224.

Связь исследований с научными программами

Диссертационная работа выполнена на кафедрах "Авиационное приборостроение" и "Вычислительная техника и защита информации" Уфимского государственного авиационного технического университета и в Отраслевой лаборатории электронной автоматики авиационных силовых установок Минавиапрома (1980-1990гг.), в соответствии с постановлениями ВПК СССР и с координационным планом НИР АН СССР на 1981—1985 годы по проблеме "Управление движением и навигацией", а также в соответствии с

Федеральной целевой программой "Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальных наук на 1997-2000гг." и Программой поддержки научных исследований в области технических наук Академии наук Республики Башкортостан. Результаты работы являются составной частью выполненных НИР по темам №3-11-74, №3-21-81, №3-22-81, №6-04-86 и договоров о творческом сотрудничестве с рядом предприятий авиационной промышленности (УНПП "Молния", ТМКБ "Союз", НПО им. В.Я. Климова, ЛИИ им.М.М. Громова).

Апробация и публикации

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались более чем на 30 научных конференциях, совещаниях, семинарах и симпозиумах различного уровня, проводившихся в нашей стране и за рубежом, в том числе, на региональных (Куйбышев, 1971; Киев, 1978; Пермь, 1978; Ташкент, 1980; Киев, 1985; Уфа, 1994), отраслевых (Жуковский, 1978; Москва, 1979; Уфа, 1991), Всероссийских ( Уфа, 1993; Москва, 1996), Всесоюзных (Киев, 1976; Ульяновск, 1978; Москва, 1978; Львов, 1978; Тула, 1979; Казань, 1980; Харьков, 1980; Львов, 1981; Москва, 1983; Киев, 1985; Суздаль, 1990), международных (Саранск, 1997; Уфа, 1999; Санкт-Петербург, 1999; Хайфа, 1999), а также на ряде других региональных , межвузовских и университетских НТК.

Всего по теме диссертации опубликовано ¡30 печатных работ, в том числе, 1 монография (в соавторстве), 1 учебное пособие, 3 главы (95 стр.) в учебнике для ВУЗов А.Н.Синякова, Ф.А. Шаймарданова «Системы автоматического управления ЛА и их силовыми установками».—М.: Машиност-роение, 1991.—320с., 26 статей в центральной печати и межвузовских сборниках научных трудов, 36 тезисов международных, Всесоюзных, Всероссийских и республиканских конференций, 59 авторских евидетельс I ь СССР и 2 свидетельств?, нй полезною модель РФ, из 1пхх 19 внедрено на предприятиях авиационной промышленности и в учебный процесс УГАТУ.

Благодарности

Автор выражает искреннюю признательность д-ру техн. наук, проф. Васильеву В.И., д-ру техн. наук, проф. Шаймарданову Ф.А., сотрудникам Отраслевой лаборатории электронной автоматики авиационных силовых установок и кафедры "Вычислительная техника и защита информации" УГАТУ, работникам предприятий авиационной промышленности, участвовавшим в проведении экспериментальных исследований на стендах и летающей лаборатории, за неоценимую помощь и поддержку при выполнении данной работы.

Основное содержание

Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, библиографического списка и приложений. Объем основной части диссертации составляет 359 страниц, библиографический список включает 422 наименования.

Введение

Дан краткий обзор состояния и перспектив развития САУ авиационными ГТД, обосновывается актуальность исследуемой проблемы, формулируются цели и задачи диссертационной работы, дается краткая характеристика ее основных разделов и полученных результатов. Приводятся сведения о внедрении результатов, апробации работы и публикациях.

Глава 1. Проблема создания адаптивных САУ авиационными ГТД с селектированием режимов

Б первой главе анализируется концепция построения САУ авиационными ГТД как интегрированных многорежимных адаптивных систем управления, описываются их структуры, возможные режимы функционирования и критерии эффективности на каждом режиме. Формулируются задачи исследований многосвязных САУ с селектированием режимов по обеспечению статической и динамической точности управления в условиях изменения характеристик объекта с помощью адаптивных систем, а также аппаратными и алгоритмическими средствами.

САУ авиационными ГТД исследуются как многорежимные многокритериальные иерархические структуры. Большой вклад в исследование многорежимных систем внесли Б.Н.Петров, Н.Б.Филимонов, Т.К.Сиразетдинов, О.С. Гуревич, Ф.Д. Гольберг, О.Д.Селиванов, Б.Г.Ильясов, Ю.С.Кабальнов и др. Полную модель многорежимной САУ можно представить кортежем Zq(C,M,Sq,LIq,L00,Ja). Здесь С - множество целей; М — множество режимов; Sq — система дифференциальных уравнений вида % = f(x,t,u,v,c¡)) t>t0, соеП, где х = (х1,х2,...,хп)т— вектор фазовых координат^ — время; to—начальный момент времени; и = (и,,и2,...,ир)т — вектор управления; v = (v,,v2,...,vh)T - вектор возмущений; ш = (ю1,и2,...,сО|£)т —вектор параметров со,,са2,...,сок, описывающих режимы движения; Q — допустимая область изменения параметров ш,,со2,...,й)к; f(x,t,u,v,o) — непрерывно дифференцируемая по своим аргументам вектор-функция, при заданных и и и удовлетворяющая условию единственности решения системы Sq, q = 1,М; L^.L^ — законы, по которым осуществляется переход с 1-го режима на q-й и с q-ro на р-й, 1 * р * q; Jq—фунционал качества работы на q-ом режиме. Совокупность критериев определяет глобальный

функционал качества управления, оценивающий эффективность работы ГТД и его САУ:

J = F(R,R,cM,0r,P)=g(jq)l

где R - тяга, СуД - удельный расход топлива, с — потеря ресурса; Р — вероятность выхода из области допустимых режимов работы.

Рассматривается нижний уровень иерархии режимов управления ГТД на примере управления расходом топлива в основную камеру сгорания. Синтез регуляторов режимов многорежимных САУ сводится к решению, в общем случае, традиционных задач теории автоматического управления. Однако применительно к авиационному двигателю далеко не все задачи регулирования отдельных режимов имеют должное решение. Это связано с тем, что не все координаты состояния двигателя доступны измерению, некоторые измерительные каналы имеют собственные статические и динамические погрешности, которые изменяются по условиям полета даже в рамках одного режима; неточно известны коэффициенты математического описания объекта, изменяющиеся в процессе эксплуатации; на САУ действуют помехи. Эти и ряд других факторов приводят к тому, что САУ ГТД работает в условиях неопределенности. Эти обстоятельства приводят к необходимости разработки и применения адаптивных систем регулирования режимов ГТД.

Смена режимов вызывает необходимость решения задачи "безударного" перехода, согласования начальных условий, исключения обратного переключения, принятия решений о смене режимов в условиях помех и т.д. Эти вопросы должны решаться алгоритмом работы контроллера режимов, построением идентификатора и классификатора возмущений, входящих в структуру анализатора ситуаций. Анализ ситуации и выбор режимов на нижнем уровне управления осуществляется автоматически. В электронных САУ ГТД в качестве анализатора ситуаций и контроллера режимов нижнего уровня обычно используется алгебраический селектор (АС). Входными сигналами анализатора ситуаций являются сигналы рассогласований, вычисленные в соответствующих регуляторах и ограничителях. Селектор подключает тот или иной субрегулятор, т.е. осуществляет селеюирование режимов. Наличие АС обуславливает перемен-ную структуру САУ и не позволяет рассматривать ее как линейную в малой области, в которой происходит переключение каналов. В зоне переключения может существовать взаимное влияние каналов друг на друга, что приводит, в частности, к появлению динамической погрешности в момент смены режима, ухудшению помехоустойчивости системы, к статической погрешности регулирования, а иногда и к возникновению колебаний. Снижение динамической и статической точности управления САУ с АС при определенных условиях происходит принципиально и доя технически идеального АС и обусловлено его характеристиками как нелинейного элемента. Задача синтеза контроллера режимов, исходя из условий статической и динамической точности, помехоустойчивости не имеет удовлетворительного решения.

Таким образом, задача построения многорежимной САУ с селектированием режимов заключается в: синтезе структуры и параметров каналов регулирования, работающих на соответствующих режимах и в соответствии с критерием качества каждого режима; организации "безударного" перехода с режима на режим; минимизации дополнительного движения, вызванного переходом; минимизации (исключении) взаимного влияния каналов, реализующих различные режимы в зоне, близкой к порогу переключения.

Анализируются факторы, влияющие на статическую и динамическую точность САУ ГТД, действие которых вызывает необходимость разработки и применения адаптивных САУ. В соответствии с концепцией многорежимного управления авиационным двигателем, задача разработчика состоит в обосновании структуры и параметров отдельных каналов, способов их объединения в САУ в целом, разработке алгоритмов переключения режимов,

лтгглм г»-гтч*гь~гпгг>тч тж ттлпаг»лтмлч ^ттдптглпттгу о точ/ч'Л т» лч^тмрлтгув

'«.¿¿¿¿¿•»^(^ мм ии^иш«!^» 1 11 лишиу М^ иЬ^Чии

принципов построения измерителышх каналов.

Показывается, что режим ограничения температуры газа за турбиной является наиболее сложным с точки зрения обеспечения требуемых показателей качества управления. В первую очередь, это объясняется тем, что датчиком Т-г является термопара, обладающая большой, изменяющейся по режимам работы инерционностью. Приближенное знание динамических характеристик датчика первичной информации о Тт приводит к необходимости для обеспечения требуемой статической и динамической точности канала управления решать две подзадачи: повышения точности измерительного канала и построения собственно канала управления. Первая из них, в частности, может быть решена на основе АИК, вторая - на основе применения АИК и адаптивных регуляторов режимов работы ГТД. Ряд адаптивных регуляторов Тт разработан ЦИАМ. Однако, в них, как и в других известных регуляторах, необходимы достаточно точные априорные сведения о динамических характеристиках термопары. Рассмотрены различные известные подходы к построению адаптивных САУ Тт .

В качестве адаптивных для построения каналов управления в САУ ГТД могут быть, в частности, использованы системы с переменной структурой (СПС), потенциально обладающие рядом достоинств. Однако, несмотря на множество публикаций, практика их применения для управления авиационным ГТД в рамках классических структур в целом оказалась неудачной из-за низкой частоты переключений в скользящем режиме. Поэтому поставлена задача разра-ботки и исследования новых структурных решений, использующих положительные стороны движения в скользящем режиме, обеспечивающих устойчивость и высокое качество процессов управления на всех рабочих режимах.

Качество реализации законов управления зависит от располагаемой информации о состоянии системы. Во многих случаях измерительные каналы

не обеспечивают точности, необходимой для построения перспективных САУ ГТД. Из множества известных структурных способов повышения точности измерительных каналов анализируются методы восстановления сигналов с помощью адаптивных наблюдающих устройств, алгоритмы комллексирования, а также аппаратные и алгоритмические средства повышения точности аппаратуры, входящей в измерительный канал. Несмотря на обилие теоретических работ по построению наблюдающих устройств, вопросы воспроизведения сигналов в измерительных каналах САУ ГТД решены недостаточно полно. По какому бы закону ни было построено наблюдающее устройство, его выходной сигнал является функцией сигналов с датчиков наблюдаемых координат и параметров объекта управления. Результирующая погрешность такого измерительного канала может оказаться достаточно большой. Учитывая, что режим ограничения Тт является одним из важнейших для регулирования и контроля ГТД, и что авиационной термопаре в настоящее время практически нет альтернативы, в работе формулируется задача синтеза структуры и параметров высокоточного измерительного канала температуры газа на основе средств адаптации. Для получения информации о сигнале используется комплексирование адаптивного наблюдающего устройства, имеющего матую динамическую погрешность, и инерционного датчика температуры, а также идентификация характеристик датчика в процессе функционирования.

Кроме эксплуатационных, при исследовании и доводке новых двигателей используют специальные режимы, во время которых с двигателей снимаются высотно-скоросгные, частотные, разгонные и другие характеристики. В зависимости от точности измерительного канала и регистрирующей аппаратуры возможна различная организация летного эксперимента, что приводит к различным экономическим затратам. Существовавшие на время выполнения работы метод и аппаратура не удовлетворяли требованиям по точности, чю определило важность задачи создания высокоточного измерительного канала в составе бортовой исследовательской аппаратуры.

Анализ способов повышения точности измерительных каналов показал необходимость проведения исследований в области адаптивных наблюдающих устройств, комплексирования различных источников информации, разработки алгоритмических и аппаратных средств измерительных каналов САУ ГТД.

Таким образом, авиационные двигатели являются составной частью интегрированной многорежимной многофункциональной силовой установки, эксплуатируемой в широком диапазоне высот и скоростей полета при воздействии многочисленных сигнальных_ и параметрических возмущений. Это вызывает необходимость построения систем управления, способных обеспечить требуемое качество работы объекта управления на всем множестве режимов эксплуатации и выполнение задач полета на всех его этапах с максимально достижимым качеством в условиях неопределенности. Одной из проблем является создание алгоритме!: сг.;е;а>г режимов, в частности, в САУ

с селелтироваьяем релшмов, гюзболлющйл уменьшить или полностью исключить взаимное влияние каналов, осуществляющих регулирование на различных режимах. Другой проблемой является разработка закопов управления, обеспечивающих движение системы в рамках выбранного режима с необходимой точностью при наличии широкого спектра дестабилизирующих факторов. И, наконец, проблема выполнения синтезированных законов в реальных условиях эксплуатации, которая усугубляется тем, что не все координаты и возмущения в САУ могут быть измерены с необходимой точностью. На основании проведенного анализа состояния, методов и средств решения описанных проблем, а также перспектив развития САУ ГТД сформулированы цель и задачи исследований.

Глава 2. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ГТД С СЕЛЕКТИРОВАНИЕхМ РЕЖИМОВ

р. £ концепцией построения многорежимных САУ

авиационными ГТД, изложенной в главе 1, одной из задач проектирования является согласование работы отдельных контуров управления в единой системе, которая решается анализатором ситуаций и контроллером режимов, в частности, алгебраическим селектором. Предметом исследования данной главы является анализ устойчивости, статической и динамической точности многосвязной САУ с селектированием режимов, помехоустойчивости, а также разработка методов уменьшения взаимного влияния каналов САУ друг на друга при смене режимов.

Путем структурных преобразований получена эквивалентная модель многосвязной многорежимной САУ. содержащая АС, которая является удобным представлением системы для изучения вопросов устойчивости и взаимного влияния каналов друт на друга при селектаровании режимов работы. АС двух величин Uj и U2 описывается выражением

У _ ÍUt,щяце>0 _ ЬТ1 + U; + ц\е\ ^

где ц = +1 для селектора максимума; ц = -1 для селектора минимума; е =.Ui - U2. АС может быть представлен в виде эквивалентной структуры, включающей в себя нелинейность М типа "модуль". Показано, что с учётом такого описания селектора многосвязная САУ (п+2) - мерным объектом с АС двух величин и с п неселекгируемыми каналами преобразуется к виду нелинейной системы, замкнутой относительно координаты е и состоящей из типовой нелинейности М и эквивалентной линейной части. Получены математические выражения, описывающие эквивалентную линейную часть в зависимости от передаточных функций звеньев системы. Поскольку в режиме переключения через селектор могут одновременно участвовать только два канала, то в дальнейшем рассматривается структурная схема САУ, показанная на рис. 2.1 (п=0) , где Hi(s), H2(s) - передаточные

функции объекта управления, \Уг($) - передаточные функции

регуляторов соответствующих контуров, \х/р(з) - передаточная функция

WI(s)-Wп(s)

общей

части

регуляторов,

Ф(5) =

2 + WI(s) + Wп(s)' ^(в) = W1(s)Wp(s)H1(s), У/п(5) = \У2(5)Шр(5)Н2(5).

Условия возникновения колебаний координаты е, равной разности сигналов и) и и2, полученные методом гармонической линеаризации, имеют вид

У10>ВД^Ум,приС>0;

10 \\',(0) 1-Ф(0) 20 к

^ \У2(0)Л+Ф(0)„

А,

[Ф(0)чо+1]Ао

(2.2)

(2.3)

где Ао, А] - величины постоянной составляющей и амплитуды первой гармоники, Яо - коэффициент гармонической линеаризации нелинейности типа "модуль" по постоянной составляющей. Необходимыми условиями возникновения режима непрерывных переключений каналов в САУ с АС являются колебательная неустойчивость одного из каналов и выполнение (2.2) или (2.3).

Рис.2.1.

Наличие случайных помех в каналах, переключаемых АС, может привести к случайным переключениям режимов. Это явление характеризуется случайным изменением сигнала е и изучено методом статистической линеаризации. Показано, что наличие помехи в одном го каналов приводит к смещению регулируемой величины в канале, замкнутом через селектор, от заданного значения. Получены математические зависимости, связывающие динамические характеристики каналов регулирования, статистические

характеристики помех и величину статической погрешности. Исследование проведено как для случайных, так и для гармонических помех. Предложено структурное решение по подавлению погрешности, вызванной помехами соседнего канала, на основе астатического корректора с логической схемой управления. Астатический корректор вступает в работу только при проникновении помехи с одного канала в другой. Результаты моделирования влияния помех в канале управления температурой газа на канал управления частотой вращения ротора турбокомпрессора ГТД и эффективность работы корректора показаны на рис.2.2, где Уш, Уга - уставочные значения первого и второго канала, соответственно; Угр - выходной сигнал второго каната с наложенной на него случайной помехой; У] — выходной сигнал первого канала регулирования при воздействии помехи; Уне — выходной сигнал первого каната регулирования при включении в работу астатического корректора.

........-------у*

Рис.2.2

Использование АС, кроме снижения статической точности при рассмотренных выше обстоятельствах, может привести к динамической погрешности при переключении каналов. Показано, что качество переключения режимов зависит от степени различия динамических характеристик переключаемых каналов, способов включения корректирующих звеньев. Возможны перерегулирование или затягивание процессов, скачки по коорди-натам или режим обратного переключения. На примере САУ частоты вращения ротора и температуры газа за турбиной ГТД с одним регулирующим воздействием предложены структурное решение и методика синтеза параметров корректирующих перекрестных связей в САУ с АС, позволяющие обеспечить смену режима с высокой динамической точностью. Учитывая, что рассматриваемый объект управления является динамическим звеном с изменяющимися характеристиками, а коэффициенты корректирующих звеньев зависят от свойств объекта, для выполнения селекшровапия режимов с требуемой динамической точпостью необходимо компенсировать изменения параметров неизменяемой части путем перестройки корректирующих звеньев.

Эту задачу можно решить, спроектировав селектируемые каналы в классе адаптивных систем.

Если корректирующие звенья установлены после селектора, то в момент смены режима должно происходить переключение корректирующих звеньев, что в общем случае вызывает появление скачков по координатам и режима обратного переключения каналов. Задача обеспечения заданного качества переходных процессов по выходным координатам при переключении режимов в описанной структуре решается с использованием эталонной модели и сигнальной самонастройки. Предложена методика синтеза структуры и параметров контура сигнальной самонастройки, компенсирующего сигнальное возмущение. На рис.2.За показаны переходные процессы, возникающие в режиме переключения каналов по координатам У1 и У2 при отсутствии самонастройки. На рис.2.36 приведены переходные процессы по этим координатам при включенной самонастройке.

05

у

/

о ■> 4 6 8 с О 1 4 й 8 > =

а) б)

Рис.2.3

Использование корректирующих звеньев для повышения качества переключения режимов приводит к тому, что селектор совместно с ними образует новую структурную единицу САУ - динамический селектор, структура и параметры которого синтезируются исходя из динамических характеристик селектируемых каналов, тогда как сам селектор является статическим звеном. Высокое качество селектирования режимов может быть получено при постоянстве характеристик каналов, которое обеспечивается применением адаптивных САУ.

о

Глава 3. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ АДАПТИВНЫХ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ СИСТЕМ С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ ДЛЯ САУ ГТД С СЕЛЕКТИРОВАНИЕМ РЕЖИМОВ

Использование скользящих режимов позволяет обеспечить робасшость и повысить динамическую точность САУ. Эти качества скользящих режимов

могут оказаться полезными для построения адаптивных САУ авиационными ГТД. Вместе с тем, ряд вопросов, связанных с применением СПС в САУ ГТД, является открытым. Это - работа с объектом высокого порядка и невозможность измерять все необходимые для формирования алгоритма управления координаты, организация взаимодействия регуляторов при селекгировании режимов и др. Особую трудность представляет собой построение СПС Тт, содержащей нестационарное динамическое звено -термопару. Решению задачи повышения точности управления в отдельных каналах САУ ГТД средствами СПС посвящена данная глава.

Проводится анализ требований к РПС, на основе которого предлагается новая структура - РПС с нелинейным коммутируемым фильтром (рис.3.1), обеспечивающая компромисс между частичым снижением адаптивных свойств идеальных СПС и требуемы;,! качеством движения изображающей точки на всех участках фазового портрета. Это достигается использованием местной нелинейной обратной связи (МНОС) - при движении "в большом" коммутируемый фильтр отключается и система имеет высокое быстродействие, при движении "в малом" изображающая точка движется вдоль гиперплоскости с высокой частотой переключений. На рис.3.1 обозначено: ЛПУ - логическое переключающее устройство, а и р -коэффициенты усиления структур регулятора, С - коэффициент усиления МНОС, sign X - знак X..

Рис. 3.1.

Исследуются виды движений в СПС с НКФ и их зависимость от параметров МНОС. Изображающая точка проходит три этапа движения: разгон (включена только устойчивая структура), движение в скользящем режиме с отключенным КФ, движение в квазискользящем режиме с включенным КФ. На последнем участке обеспечивается высокая частота переключений.

Фазовый портрет движения системы показан на рис.3.2а, где фаза I соответствует быстрому разгону системы, фаза П — сравнительно быстрому движению изображающей точки к положению равновесия, фаза Ш — медленному приближению к состоянию равновесия. Однако наличие длительной зоны II приводит к низкочастотным колебаниям. Поэтому необходимо получить фазовую траекторию такую, которая представлена на рис.3.26, где от фазы П используется лишь часть первого низкочастотного колебания. Заштрихованная часть фазовой плоскости показывает выигрыш в

Рис.3.2

Для РПС с НКФ методами эквивалентного управления и гармонической линеаризации обосновывается подъем ФЧХ в существенном для САУ ГТД диапазоне частот при практическом постоянстве АЧХ. Получены зависимости изменения вида частотных характеристик от вариации коэффициентов уравнения гиперплоскости. Приводятся частотные характеристики непрерывных и дискретных РПС с НКФ. Представлена методика синтеза СПС с КФ для каналов регулирования двухвального ГТД.Показано, что квантование по времени в цифровых СПС может привести к дополнительному запаздыванию на период квантования при переключении структур, что снижает частоту скользящего режима. Этого можно избежать, если сначала вычислять поверхность переключения с использованием значения сигнала МНОС, вычисленного на предыдущем шаге, затем новые значения управления и выходного сигнала коммутируемого фильтра. На основе "квазирелейного" представления контура местной обратной связи найдена зависимость частоты скользящего режима от параметров МНОС и запаздывания в переключающем устройстве. Описана процедура синтеза цифровых СПС в линейном приближении на основе логарифмических частотных характеристик. Проведена оценка влияния квантования по уровню на точность управления. Опыт испытаний цифровых РПС на двигателях показал высокое качество процессов управления параметрами ГТД для реально достигнутых значений периода и уровня квантования БЦВМ.

Исследование СПС при действии случайных возмущений достаточно подробно проведено в работах Жильцова КА, Казакова И.Е. и др. Для

исследования СПС при случайных помехах использовался метод статистической линеаризации. Помехи вызывают ложные переключения структур системы, что может привести к нарушению условий существования скользящего режима на гаперплоскости переключения. Однако влияние помех существенно ослабевает при повышении частоты переключений, что имеет место в РПС с КФ. Наличие нелинейного элемента в МНОС увеличивает искажения фазового портрета при увеличении дисперсии входного сигнала и при больших рассогласованиях. Однако при приближении к режиму стабилизации поведение системы не отличается от поведения РПС с КФ. Экспериментальные исследования влияния реальных помех на поведение каналов регулирования скольжения роторов на изделиях "88" и "21" и температуры газа на изделиях "77", "88", "21", "48" показали их практически пренебрежимо малое влияние на качество работы систем, имеющих РПС с НКФ в качестве регулятора.

Адаптивные свойства разработанной СПС и линейной САУ оценивались для канала регулирования частоты вращения ротора высокого давления ТРДДФ для трёх режимов полёта: а)Н=0, М=0; б)Н=0, М=1.15; в)Н=20 км., МЫ .15, - по степени стабильности времени регулирования, величины перерегулирования, колебательности и интегральному критерию качества, причем на исходном режиме (Н=0, М=0) обеспечивались подобные переходные процессы для обеих систем. При изменении режима (Н=20км, М=1.15) переходные процессы в СПС с КФ и линейной САУ приобрели перерегулирование 18% и 28%, соответственно. Время переходного процесса в СПС изменилось с 0.8с. до 1.2с., в линейной САУ — с 1с. до 2.2с. Оценка по интегральному критерию показала изменение этого показателя по отношению к среднеарифметическому значению на +32% и -16% в линейной САУ и на +19.6% и -9.7% в СПС. Область устойчивости в СПС значительно шире и включает в себя все положительные значения коэффициентов характеристического уравнения, в то время как линейная САУ имеет область неустойчивости при некоторых положительных значениях этих коэффициентов. Для исследованной системы по интегральному критерию качества адаптивные свойства СПС с КФ примерно в 1.6 раза выше, чем в линейной САУ с близкими показателями качества на исходном режиме.

При использовании РПС в одном или нескольких каналах регулирования, объединённых через АС, возникает проблема селекгирования управляющих сигналов, так как они являются импульсными и не синхронизированы между собой. Предложены структуры объединения РПС различных режимов на входе АС, причем регуляторы могут иметь импульсный несинхронизированный выходной сигнал или непрерывный. Построены фазовые портреты движения изображающих точек применительно к регулированию температуры газа и частоты вращения ротора двигателя и проанализированы варианты поведения системы с селектированием режимов,

.....--- ------ ----— . .... ----тэттр ..~•. DTTO

ivUl Да 1i и т./ и u^iiuiu lió пшшш» viv/i t т., 1иш >. W i, ... . i 1 w

применяются в обоих селектируемых каналах. Даны рекомендации но выбору параметров уравнения гиперплоскостей в зависимости от характеристик неизменяемой часта САУ и наличия РПС в том или ином канале регулирования.

Глава 4. СИНТЕЗ СТРУКТУРЫ И ПАРАМЕТРОВ АДАПТИВНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ САУ ГТД

Важнейшей задачей при увеличении точности САУ ГТД является повышение достоверности первичной информации о состоянии объекта управления. В данной главе обсуждаются структурные подходы к повышению точности измерительных каналов, базирующиеся на идеях использования наблюдающих устройств, построенных на основе линейных и нелинейных моделей ГТД, наблюдателей Люенбергера, самонастройки с эталонной моделью, идентификации и комплексирования.

Получено аналитическое выражение для синтеза передаточной матрицы измерительного канала, исходя из допустимого дополнительного движения, причиной которого является неидеальность измерительного канала, по желаемым и располагаемым матрицам передаточных функций замкнутой многосвязной САУ.

D(s)= I + [<D*(s)+ - <J>*-I(s),

где Ф (б), АФ(б) - матрицы желаемых передаточных функций замкнутой САУ и дополнительного движения, соответственно; Бф - матрица передаточных функций измерительных каналов; I - единичная матрица. Это выражение позволяет по известным матрицам Ф (в) и ДФ^) сформировать требования к матрице Приведен пример расчета и результаты моделирования

дополнительного движения для САУ температуры газа.

Синтезированы структурные схемы измерительного канала температуры газа на основе линейной модели ГТД и модели термопары на примере одновального ТРДФ. В зависимости от получаемой информации о переменных состояния двигателя и САУ получены различные по сложности и точности каналы с восстановлением сигнала об истинной температуре газа.

Синтезированы струиурные схемы измерительного канала температуры газа на основе нелинейной модели ГТД и модели термопары. Для синтеза взята система уравнений ТРДДФ с изменяющимися коэффициентами. В результате ее решения получен общий вид уравнения для вычисления приведенных параметров ГТД по информации о приведенных частотах вращения роторов и их производных:

хпР. = + в. + Взй^

Коэффициенты В], Вг и Вз являются функциями приведенной частоты вращения ротора высокого давления пБДч), что и определяет полученную

модель измерительного канала как нелинейную. Показаны зависимости этих коэффициентов от пвд1ф для восстановления сигналов по давлению воздуха за компрессором и температуры газа. Приведены кривые переходных процессов по температуре газа при различных законах аппроксимации коэффициентов.

Синтезированы структурные схемы измерительного канала температуры газа в классе наблюдателей Люенбергера для случаев, когда доступны измерению расход топлива От и площадь реактивного сопла Рс и когда они не доступны для измерения. Использовано математическое описание термопары в виде динамических звеньев первого и второго порядков.

Для всех рассмотренных схем восстановления сигналов характерна высокая чувствительность оценок координат к неучтённым сигнальным возмущениям, неточному заданию коэффициентов моделей объекта и датчиков, изменению коэффициентов уравнений в пространстве состояний. Суммарная погрешность датчиков, на основе сигналов с которых строится наблюдатель (От, Рс и др.), слишком велика для получения оценки Тт с необходимой точностью; на некоторых режимах работы объекта его математическое описание метет не только параметры, но и структуру, что требует определения факта существования таких режимов и полной смены

3<5Г)»лгтлт> тгоЛтл гглттттгг тт «тглоппаткг иотллтопя! тгмгтп л тшт ^

неудовлетворительной точности построения измерительного канала Тт . Таким образом, задача построения измерительного штата "плохо измеряемых" параметров ГТД, например, температур по тракту двигателя, требует привлечения аппарата адаптивных систем. Возможности применения известных методов построения адаптивных систем с целью повышения точности измерительных каналов ограничены. Это объяс-няется тем, что

ДаТЧИКИ ПаСГГОЛО/лСНЫ На БЫХОЛС ОиоСКТЯ "уТГи£ЗЛ£Н11л. а СИГНАЛЫ уПраВЛСКйЯ

вырабатываются в зависимости от сигналов датчиков.

Синтезированы структура и параметры адаптивного измерительного каната (АИК) температуры газа с использованием наблюдающего устройства на переходных режимах и точной на установившихся режимах термопарой. При этом наблюдающее устройство выступает в качестве динамической эталонной модели, а вся система отаосится к классу самонастраивающихся систем с эталонной моделью. Синтез АИК осуществляется на основе функций Ляпунова исходя из обеспечения требуемого качества переходных процессов и асимптотической устойчивости АИК. На рис.4.1 показана структурная схема синтезированного АИК для датчика с передаточной функцией второго порядка, где и - сигнал па выходе термопары; <р - восстановленный сигнал термопары; - сигнал на выходе эталонной модели; ую, Ум - начальные значения коэффициентов обратного оператора знаменателя передаточной функции термопары; со - начальное значение коэффициента обратного оператора числителя передаточной функции термопары; Хг, 1/А -

коэффициенты усиления; & _ положительные константы, 5 — одераюр дифференцирования (на рис.4.1 не показаны динамические погрешности дифференцирования). Синтезированный таким методом АИК обеспечивает показатели статической и динамической точности, заложенные при синтезе, при изменении параметров датчика первичной информации в широком диапазоне.

Рис. 4.1

В спектре сигнала температуры газа ГТД содержатся высокочастотные случайные составляющие, которые могут привести к неустойчивой работе САУ. Наличие помех в линии связи между термопарой и электронным регулятором ГТД также вызывает сбои в работе системы. Использование самонастройки в АИК приводит к необходимости измерения производных, что ухудшает помехоустойчивость. Предложена методика синтеза корректирующего звена в АИК, обеспечивающего требуемое соотношение "сигнал-шум". Получена аналитическая и экспериментальная оценка точности АИК и оценено влияние погрешностей эталонной модели на общую погрешность АИК.

Предложены способы идентификации инерционности термопары за счет анализа движения изображающей точки в скользящем режиме в РПС с НКФ, а также на основе пробного сигнала специальной формы.

В скользящем режиме выполняются условия движения изображающей точки по траектории БЮ (уравнение гиперплоскости скольжения) и производная ¿«О. Эти два условия позволяют записать систему двух

уравнений с двумя неизвестными, решая которую можно вычислить значение постоянной времени термопары.

Пробный сигнал специальной формы имеет вид, показанный на рис. 4.2. Амплитуду и длительность пробного сигнала выбирают из соотношения А^^АгТг, за счет чего обеспечивается независимость среднего значения измеренной и фактической температуры от введения пробного сигнала. Значение постоянной времени термопреобразователя определяется путем апализа продифференцированной реакции на пробный сигнал на интервате времени Т], интервалы Тг и Т3 необходимы для повышения точности и помехоустойчивости идентификации.

Т

т. Т2 Т3 Основной сигнал /

/ Пробный сигнал / . 1

А[ /

А2

Рис.4.2

Разработаны структуры измерительных каналов для идентификации динамической характеристики термопары при быстроменяющейся температур?. Показано использование идентифицированных значений для построения АИК. Предложена структурная схема измерительного канала приведенной частоты вращения ротора ГТД на основе комплексирования показаний безынерционных датчиков при действии возмущений по Т сх и термодатчика на установившихся режимах.

Глава 5. ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ АДАПТИВНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ГТД

Представлены структурные решения и результаты экспериментальных исследований систем управления ГТД на базе регуляторов с переменной структурой и адаптивных измерительных каналов. Приведены способы построения и структурные схемы систем регулирования температуры газа с разработанным РПС с НКФ, с использованием адаптивного измерительного канала, а также структуры адалтизных аналоговых и цифровых регуляторов

скольхсгния переменной структуры н результаты кх экспериментальных исследований.

Особенностью РПС в контуре регулирования Tj является то, что изображающей точкой в фазовом пространстве является не само значение 1Y, а сигнал с выхода термопары. В этом случае РПС выполняет функции устройства, корректирующего инерционность термопары, причём параметры этого устройства должны изменяться, отслеживая изменение постоянной времени термопары. Представлены результаты сравнительных испытаний аналоговых РПС T-J и штатных регуляторов с воздействием как на расход топлива, так и на уставку регулятора я те, а также цифрового РПС. Предложены схемы адаптивных РПС, в которых коэффициенты уравнения гиперплоскости корректируются по давлению воздуха за компрессором и скорости перемещения дозирующей иглы; кусочно-линейная гиперплоскость компенсирует динамические характеристики термопары как звена второго порядка; ошибка положения гиперплоскости, обусловленная использованием НКФ, компенсируется цепью самонастройки.

Рассмотрен пример расчета цифрового каната регулирования Т-'. Обоснован выбор структуры регулятора T-J на основе АИК. Проведен анализ влияния погрешностей реализации АИК на динамическую точность и устойчивость САУ, предложено корректирующее устройство для повышения помехоустойчивости канала. Представлены сравнительные со штатными регуляторами результаты экспериментальных исследований точности, подтверждения адаптивных свойств САУ, а та;оке структура САУ ГТД с каналом регулирования Tj, построенным на основе принципа комдлексирования термопары с АИК. Приведены количественные показатели эффективности применения предложенных решений.

Применение адаптивных САУ, построенных на основе РПС с НКФ, позволяет существенно повысить качество в контуре управления скольжением роторов ТРДЦФ. Представлены структурные схемы и расчетные соотношения для аналоговых и цифровых РПС с НКФ (РПС-пвд). Приведены результаты сравнительных со штатными агрегатами экспериментальных исследований статической и динамической точности, областей устойчивости, показывающие преимущества разработанных решений.

Глава 6. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМИЧЕСКИХ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ЦИФРОВЫХ САУ ГТД

Законы управления, позволяющие теоретически получить высокое качество систем, на практике могут оказаться малоэффективными из-за большой погрешности их технической реализации. В цифровых САУ ГТД наиболее уязвимым с точки зрения потери точности элементом являются устройства связи ЭВМ с объектом управления и контроля. В данной главе

рассматриваются особенности аппаратной и алгоритмической реализации высокоточных измерительных каналов цифровых систем управления и идентификации характеристик ГТД.

Разработана структурная схема и методика расчета высокоточного измерительного канала аппаратуры, предназначенной для идентификации характеристик ГТД в условиях летающей лаборатории. Предложенный принцип мультипликативного и аддитивного смещения спектра сигнала с частотного датчика позволил повысить точность преобразования сигнала в 5... 10 раз по сравнению со штатной аппаратурой и сократить время летного эксперимента.

Предложены способы и устройства построения измерительных каналов постоянного тока цифровых САУ ГТД, отличающиеся высокой точностью. Идеи построения каналов базируются на разбиении всего измеряемого диапазона на поддиапазоны с усилением сигнала в поддиапазоне и на принципе двухканапьности акад. Б.Н.Петрова. Предложены способы и устройства построения измерительных каналов переменного тока цифровых САУ ГТД, отличающиеся высокой точностью. Идеи построения каналов базируются на алгоритмической обработке измерений, проведенных в определенных фазах синусоидального сигнала. Предложенные алгоритмы позволяют полностью или частично исключить нелинейные искажения измерительных каналов.

Глава 7. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ,

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

Представлены результаты экслерименталышх исследований разработанных методов анализа и синтеза адаптивных САУ ГТД с селектированием режимов в стендовых и летных условиях, их техническая реализация и внедрение. Приведены также результаты экспериментальных проверок разработанных аппаратных средств, внедренных в конкретные агрегаты бортовых систем управления и идентификации ГТД.

Приведены результаты моделирования САУ с селектированием режимов изд. "27". Показано страдательное влияние помех, действующих в канале регулирования Т^, на точность поддержания режима регулятором я д. Проиллюстрирована эффективность применения разработанного структурного решения по повышению помехоустойчивости и статической точности в САУ с АС. Методика использована при анализе САУ изд. "27" на УНПП "Молния".

Аналоговые адаптивные САУ на основе РПС с НКФ реализованы в канале регулирования температуры газа в виде макетов и отдельных плат и испытаны на моделях и в стендовых условиях на изд. "48" и "77". Приведены осциллограммы переходных процессов, на которых показаны преимущества в динамической точности по сравнению со штатными регуляторами. Методика

расчета параметров РПС с НКФ внедрена на УНПП "Молния", в ЛИИ им. ММГромова и в ТМКБ "Союз".

АИК температуры газа Тт реализован в составе самонастраивающегося измерителя температуры СИТ-1, который прошел успешные испытания на изделиях "48", "77" и внедрен в ЛИИ им. М.М. Громова. Созданный на основе СИТ-1 адаптивный ограничитель температуры газа СНС-Т? в составе экспериментального агрегата БПР-88-4с прошел успешные стендовые и летные испытания в ТМКБ "Союз", НПО им. В.Я.Климова, в ЛИИ. Приведены результаты стендовых и летных испытаний СИТ-1 и СНС-Ту, показаны преимущества предложенных решений перед штатными агрегатами в части динамической точности и адаптивных свойств: получено уменьшение перерегулирования по <3т с 27% до 5% при удовлетворительном времени приемистости, устранено перерегулирование пи и Тт , снижено перерегулирование п„ на 2%. Для цифровой САУ изд. "21" разработана и испытана программа регулятора Ту.

Алгоритмы, структурные схемы и методика расчёта непрерывных РПС-пвд внедрены в экспериментальный агрегат БПР-88-4с, который прошёл полунатурные и моторные испытания на изд. "88" в ТМКБ "Союз". Цифровой РПС реализован в БЦВМ ЭСУ-21. Частота обращения к программе - 37.5 Гц. Программа занимает 187 16-разрядных слов ПЗУ, 22 ячейки ОЗУ, число команд равно 116. Летные исследования ЭСУ-21 с алгоритмом РПС проведены в ЛИИ на всех эксплуатационных режимах работы изд. "21" в диапазоне условий полёта летающей лаборатории. Показано, что РПС без подстройки параметров регулятора по условиям полёта обеспечивает повышение запасов устойчивости САУ по коэффициенту усиления в 3 раза и более высокое качество переходных процессов по пщ и Гс, проявляющееся в уменьшении в 1.5...2 раза длительности и величины перерегулирований по этим параметрам но сравнению со штатным регулятором.

Идеи повышения точности измерительных каналов научно-исследовательской аппаратуры летающей лаборатории воплощены в приборах ИО-1, ИО-1А, ИО-2, НО-2А, ИР-1А, внедренных в ЛИИ. Применение этих устройств позволило повысить точность определения характеристик САУ ГТД при меньших затратах летного Бремени ,за счет существенного уменьшения потребного числа экспериментов. Принцип автоматического выбора предела измерения, аналогичный используемому в приборах ИО-2А, ИР-1А, заложен в аналого-цифровом приборе для измерения быстроменяющихся процессов, обеспечивающем высокую разрешающую способность измерения параметров и нашедшем применение в практике летных исследований в ЛИИ.

Устройство для сравнения чисел (цифровой алгебраический селектор), время-импульсный кусочно-линейный аппроксиматор (преобразователь "аналог-код" и устройство формирования уставки в канале регулирования Тт), и структурная схема разработанной цифровой САУ ГТД внедрены в системы

управления разработки УНПП "Молния" ЭСУ-2 и её модификации, установленные на двигателях самолетов Як-42, Ан-72, Ан-74, и ЭСУ-18, установленные на двигателях самолетов Ан-124, Ан-224.

PuccM&ipvны nspcn5KTiisi»i использования ПОЛуЧвННЫХ результатов для разработок новых САУ ГТД, обсуждаются возможные направлепия дальнейпшх исследований на базе развивающихся возможностей бортовой вычислительной техники, методов и средств искусственного интеллекта, а также с учетом задачи повышения отказоустойчивости САУ.

Приложения

Приведены характеристики изделий, принятые в качестве расчетных моделей, некоторые этапы синтеза РПС, таблица внедрения результатов работы.

Основные результаты и выводы

В диссертации на основании выполненных автором исследований осуществлено решение крупной научно-технической проблемы построения адаптивных САУ ГТД с селектированием режимов исходя из требований обеспечения смены режимов с минимальными динамическими и статическими ошибками; высокого качества управления в рамках выбранного режима; точной технической реализации законов управления режимами, что позволяет увеличить ресурс двигателя, его надежность в эксплуатации, повысить тактико-технические характеристики и снизить эксплуатационные расходы, а, следовательно, имеет важнее народно-хозяйственное значение. В ходе решения данной проблемы получены следующие результаты:

1. В рамках концепции построения многорежимных систем

i UAldi ti 4 vvTvCi O j iiuw i uü^ivíilii ií ^'wúiwiibi tUÍTj-'¿UiSí*£iiw OCiyj,Cí4iii liiitivtií-Jti

и синтеза систем с селектированием режимов, построения адаптивных каналов регулирования параметров ГТД и повышению точности измерительных каналов.

2. На основе эквивалентных структурных преобразований получена эквивалешная динамическая модель многосвязных САУ с селектированием режимов, с использованием которой определены условия устойчивости САУ. Предложена методика синтеза корректирующих устройств и цепей сигнальной самонастройки, уменьшающих динамические погрешности, причиной возникновения которых являются структурные и параметрические различия характеристик переключаемых каналов. Выявлено, что наличие помех в одном из каналов приводит к возникновению статической погрешности в другом; предложено структурное решение на основе астатического корректора, управляемого логической схемой, обеспечивающее ее подавление.

3. Предложен новый класс структур адаптивных САУ — СПС с нелинейным коммутируемым фазосдвигающам фильтром (НКФ),

обеспечивающие высокую динамическую и статическую точность в широком диапазоне условий работы двигателя, характерном для многорежимного ЛА. Разработана методика синтеза параметров СПС с НКФ в отдельных каналах САУ ГТД, предложены структуры включения СПС в САУ с селектированием режимов, получены оценки влияния помех и цифрового способа реализации на характеристики и качество процессов в СПС с НКФ, приведены структурные решения по построению комбинированных и адаптивных СПС с НКФ, обеспечивающих эффективное подавление сигнальных и параметрических возмущений.

4. Предложены адаптивные алгоритмы и технические средства повышения точности измерительных каналов САУ ГТД. Разработаны методики синтеза адаптивных измерительных каналов температуры газа на основе:

• самонастройки с эталонной моделью и обратного оператора;

• самонастройки с идентификацией постоянной времени термопары пробным сигналом специальной формы и обратного сператоса;

• самонастройки с эталонной моделью, обратного оператора и комплексирования;

• информации о параметрах квазискользящего режима,

на базе которых спроектированы адаптивные высокоточные измерители и регуляторы температуры газа.

Предложен алгоритм построения и структурная схема измерительного канала, позволяющие с высокой динамической точностью вычислять значение приведенной частоты вращения на переходных режимах, вызванных возмущениями по температуре на входе в двигатель.

Предложены алгоритмы работы и структурные схемы устройств, восстанавливающие информацию о быстроменяющихся температурах на основе идентификации постоянной времени термодатчика.

5. Разработаны новые структурные схемы адаптивных каналов регулирования температуры газа за турбиной:

• на базе синтезированного адаптивного измерительного канала с эталонной моделью и обратным оператором;

• на базе адаптивных СПС с НКФ.

Оба класса систем обеспечивают адаптивные свойства и высокую динамическую точность управления на всех проверенных режимах: по сравнению со штатными системами испытуемых двигателей забросы температуры газа на режиме приемистости уменьшены в 2-4 раза..

Предложены структуры аналоговых и цифровых САУ ГТД на базе СПС с НКФ и методика расчета параметров регуляторов в канале регулирования скольжения роторов ТРДЦФ. Подтверждено повышение качества управления двигателем в стендовых и полетных условиях на переходных режимах по сравнению со штатной системой - число колебаний частоты вращения ротора низкого давления и их амплитуда уменьшены более чем в 2 раза.

6. Предложены новые аппаратные и алгоритмические средства повышения точности измерительных каналов постоянного и переменного тока цифровых САУ ГТД, позволяющие обеспечить необходимую точность преобразования информации для реализации адаптивных законов управления САУ ГТД. Обоснован принцип повышения точности измерительного канала частотных сигналов в аппаратуре идентификации частотных характеристик ГТД на летающей лаборатории, заключающийся в мультипликативном и аддитивном смещении спектров сигналов. Предложены оригинальные структурные схемы и методики расчета параметров канала, обеспечивающие сокращение времени летного эксперимента за счет высокой статической и динамической точности преобразования.

7. Полученные теоретические результаты получили воплощение в системах управления на базе атгоритмов самонастройки и переменной структуры, реализованных в составе электронных макетных образцов, экспериментальных агрегатов БПР-88-4с и ЭСУ-21, самонастраивающегося измерителя температуры газа СИТ-1, бортовых преобразователей сигналов с частотных датчиков параметров ГТД, предназначенных для снятия частотных характеристик двигателя на летающей лаборатории ИО-1, ИО-1А, ИО-2, ИО-2А, ИР-1 А, а также в виде соответствующих методик расчета . Подтверждение теоретических положений работы получено путем математического и полунатурного моделирования, натурных испытаний на моторных стендах и на летающей лаборатории на предприятиях УНПП «Молния», ТМКБ «Союз», ЛНПО им. В.Я.Климова, ЛИИ им. М.М.Громова.

® Самонастраивающийся измеритель температуры газа СИТ-1, построенный на основе адаптивного измерительного канала и обратного оператора, прошел успешные испытания на изд. "48" и изд. "77" и внедрен в ЛИИ им. М.М.Громова. Применение СИТ-1 в стендовых условиях позволило уменьшить динамическую погрешность измерения температуры газа за турбиной в 4 раза по сравнению со штатными датчиками КТ-2.

• Результаты цифрового моделирования, стендовых и летных исследований самонастраивающегося регулятора температуры газа за турбиной, построенного на основе адаптивного измерительного канала и обратного оператора, в составе агрегата БПР-88-4с на изд. "88" показали уменьшение перерегулирования по расходу топлива на режиме полной приемистости на 20%, отсутствие перерегулирования по показаниям открытой термопары, уменьшение перерегулирования по температуре лопаток турбины в 2-3 раза.

• Экспериментальное исследование электронного макета комбинированного регулятора с переменной структурой на изд."77", проведенное в ТМКБ «Союз», показало увеличение запасов устойчивости, уменьшение забросов по Тт* в 3-5 раз (при различных возмущениях) и уменьшение времени отработки возмущений до 6 раз по сравнению со штатным рсгутлтсрсм РТв12~! II сзрин

• Экспериментальное исследование системы регулирования температуры газа с переменной структурой с нелинейной адаптивной гиперплоскостью, проведенное в составе цифровой системы управления ЭСУ-21 на изд. "21" в ЛНПО им. В.Я. Климова, показало возможность управления температурой газа с высокой динамической точностью.

• Результаты моделирования, стендовых и летных исследований регулятора скольжения роторов на базе переменной структуры в составе агрегата БПР-88-4с на изд. "88' показали существенное улучшение качества переходных процессов при отработке возмущений: уменьшены в 2 раза длительности и величины перерегулирований по частоте вращения ротора низкого давления и положению створок реактивного сопла, обеспечены большие запасы устойчивости по сравнению со штатной системой управления. Программно реализованные алгоритмы СПС с НКФ в составе цифровой системы управления изд."21" - ЭСУ-21 в контуре управления скольжением показали робастность системы при всех условиях летного эксперимента. Без подстройки параметров регулятора по условиям полета запас устойчивости по коэффициенту усиления повышен в 3 раза, повышена динамическая точность управления: в 1,5-2 раза, уменьшены длительности и величины перерегулирований по частоте вращения ротора низкого давления и положению створок реактивного сопла по сравнению со штатным каналом в ЭСУ-21.

• Функциональная схема специализированного вычислительного устройства, функциональный преобразователь «напряжение-код», цифровой селектор, защищенные авторскими свидетельствами, внедрены в цифровые системы управления ЭСУ-2-3, устанавливаемую на двигателях самолетов Як-42, Ан-72, Ан-74 н ЭСУ-18, устанавливаемую на двигателях самолетов Ан-124, Ан-224.

• Бортовые преобразователи сигналов с частотных датчиков параметров ГТД ИО-1, ИО-1 А, ИО-2, ИО-2А, ИР-1А прошли метрологическую аттестацию в ЛИИ и были внедрены в практику летных исследований на летающей лаборатории в составе систем идентификации динамических характеристик двигателя в полете. Благодаря высокой точности преобразования в 7,5 раз уменьшено количество экспериментов в полете по одной программе при использовании приборов ИО-2А и ИР-1А и во столько же раз при использовании прибора ИО-1 по другой программе. Небходимое количество полетов для снятия частотных характеристик двигателя по этим программам уменьшено с 20 до 4.

• Методика расчета многосвязных САУ с селекшрованием режимов и рекомендации по повышению статической и динамической точности применительно к САУ изд. "27" внедрены на УНПП "Молния".

• Методики повышения статической и динамической точности систем управления авиационными силовыми установками, основанные на принципах самонастраивающихся систем с эталонной моделью, систем с переменной

• Методики повышения статической и динамической точности систем управления авиационными силовыми установками, основанные на принципах самонастраивающихся систем с эталонной моделью, систем с переменной структурой применительно к каналам регулирования температуры газа и скольжения роторов внедрены на ряде предприятий авиационной промышленности.

• Новизна технических решений, изложенных в работе, защищена 59 авторскими свидетельствами на изобретения на способы, системы и устройства и 2-мя свидетельствами на полезную модель, из них 19 внедрено на

предприятиях авиационной промышленности и в учебном процессе Уфимского государственного авиационного технического университета.

Основные публикации

1. Шаймарданов Ф.Л., Фрид А.И. Оптимальное управление газотурбинными Двигателями с минимизацией расхода топлива // Автоматическое управление и регулирование. - Куйбышев, 1971. - С.179-183.

2. A.c. 331403 СССР, МКИ3 G 06g 7/26. Время-импульсный кусочно-линейный аппроксиматор / А.И.Фрид, Ф.А.Шаймарданов и др. (СССР)- № 1433015/18-24; Заявлено 21.04.70; - Опубл. 07.03.72, Бюл. № 9.

3. A.c. 355615 СССР; МКИ3 G 06f 7/02. Устройство для сравнения чисел /Н.В.Бутакова, А.И.Фрид,Ф.А.Шаймарданов (СССР).- № 1649539/18-24; Заявлено 20.04.71; Опубл. 0*4.11.72, Бюл. № 31.

■,4. Шаймарданов Ф.А., Фрвд А.И. Применение аппарата сетевого моделирования для синтеза структуры СЦЗУ системы регулирования двигателей // Авиационная промышленность,-1972. - № 9. - С.12-15.

5. A.c. 405428 СССР; МКИ3 G 05d 27/02, F 02 с 9/02. Цифровая система автоматического регулирования ГТД / А.И.Фрид, Ф.А.Шаймарданов и др. (СССР).-№ 1705958/24-6; Заявлено 18.10.71;- Опубл.22.10.73, Бюл. №> 44 (ДСП).

6. Шаймарданов Ф.А., Фрид А.К., Петунии В.И. Системы автоматического управления силовыми установками летательных аппаратов // Учебное пособие. - Уфимский авиап. ин-т. - Уфа, 1976. -100с.

7. О синтезе структуры малочувствительных систем автоматического регулирования / В.А.Боднер, В.И.Васильев, Ф.А.Шаймарданов, А.И. Фрид. -Теория инвариантности и применение: Тр. V-ro Всесоюзного совещания. Ч.2.-"Наукова думка". - Киев, 1976. С.79-84.

8. Петунин В.И., Шаймарданов Ф.А., Фрид А.И. Выбор структуры основного 'контура самонастраивающейся системы управления газотурбинного двигателя //Электроника и автоматика:-Межвуз.науч.сб. №2-Уфа,УАИ, 1977. - С.107-112.

9. Петунин В.И., Шаймарданов Ф.А., Фрид А.И. Об устойчивости одного класса систем автоматического управления с селектором для газотурбинных двигателей- //Автоматизация технологических процессов и промышленных установок. - Тезисы 111 обл. НТК. - Пермь, 1978. - С.74.

10. Петункн В.И., Шаймарданов Ф.А., Фрид А.И. О структурно:.: преобразовании многосвязных систем управления с селектором // Электронные системы управления и контроля летательных аппаратов. - Уфа, 1978. - Вып. 3.-С.52 -55.

И. Грачева Т.Н., Шаймарданов Ф.А., Фрид А.И. Метод контроля и резервирования электронной системы управления силовой установкой многодвигательного летательного аппарата // Авиационная иромышленность.-1979.-№5.- С. 79-81.

12. A.c. 702746 СССР; МКИ 2 F 02 С 9/02. Система автоматического регулирования температуры газов газотурбинного двигателя / З.И.Зугман, А.И.Фрид и др. (СССР).-Кй 2609468/25-06; Заявлено 28.04.78; -Опубл. 05.12.79, Бюл. № 45. (ДСП).

13. A.c. 734743 СССР; МКИ 2 G 01 G 7/64. Устройство для определения приведенной частоты вращения ротора газотурбинного двигателя /Л.Б.Уразбахтина, А.И.Фрид и др. (СССР).-№ 2581388/18-24; Заявлено 13.02.78;- Опубл. 15.05.80, Бюл. Ks> 18.

14. A.c. 766245 СССР; МКИ2 G 01 М 15/00. Устройство для летных испытаний двигателей / И.Д.Рыжов, А.И.Фрид и др. (СССР).-№ 270 70 19/40-23; Заявлено 04.01.79;- Опубл. 23.09.80, Бюл. № 35 (ДСП).

15. A.c. 770336 СССР; МКИ3 G 01 К 13/02. Устройство для измерения температуры газа преимущественно газотурбинного двигателя /Л.Б.Уразбахтина, А.И.Фрид и др. (CCCP).-Xs 2683060/18-10; Заявлено 04.11.78; Огтубл, 07,10.80, Бюл. № 37. (ДСП).

16. A.c. 783753 СССР; MKH:G 05 В 13/02. Регулятор с переменной структурой /А.И.Фрид, Ф.А.Шаймарданов и др. (СССР).-№ 2654017/18-24; Заявлено 03.07.78;- Опубл. 30.11.80, Бюл. № 44.

17. Зугман З.И., Шаймарданов Ф.А., Фрид А.И. О методике анализа многомерной САР с избирательной обратной связью при использовании алгоритмов переменной структуры в одном канале // Автоматизация технологических процессов в нефтяной промышленности. - Уфа, 1980. - С.8-14.

18. Султанов Ф.Ф., Фрид А.И. Оценка динамических характеристик прецизионного измерителя малых отклонений частоты //Элементы систем управления с распределенными параметрами различной физической природы,-Уфа, 1980.- С.118 -122.

19. A.c. 809981 СССР; MKH3G 05 В 13/02. Регулятор с переменной структурой / З.И.Зугман, В.А.Елкин, А.И.Фрид и др. (СССР).-№ 2828220/18-24; Заявлено 05.10.79; Опубл. 28.02.81, Бюл. № 8 (ДСП).

20. A.c. 974577 СССР; МКИ 3 Н 03 К 13/20. Способ измерения напряжений постоянного тока и устройство для его осуществления /В.В.Озеров, Р.Р.Нугаев, А.И.Фрид и др. (СССР).-№ 3291497/18-21; Заявлено 03.03.81;- Опубл. 15.11.82, Бюл. №42 (ДСП).

21. Агалакова Л.М., Домрачева Л.С., Фрид А.И. Об одном методе идентификации динамических характеристик термопар при испытаниях авиационных двигателей //Авиационная промышленность. - М., 1981.-№ 10.- С.21-23.

22. Разработка и исследование адаптивных систем регулирования ГТД на базе систем с переменной структурой (СПС) и самонастраивающихся систем (СНС): Отчет /Уфимск. ордена Ленина авиац. ин-т; Руковод. Ф.А.Шаймарданов; отв.исп. А.ИФрид; № ГР 80055675; Инв. № Б999843. -1981. -55с.; (ДСП).

23. Агалакова Л.М., Шаймарданов Ф.А., Фрид А.И. Самонастраивающееся корректирующее устройство постоянной времени термопреобразователя // Контрольно-измерительная техника. - Львов. - "Виша школа". - 1983. - С.93-96.

24. A.c. 1052043 СССР; МКИ3 F 02 С9/26. Система. автоматического регулирования газотурбинного двигателя /А.В.Кудрявцев, В.И.Петунин, И.Д.Рыжов, А.И.Фрид и др. (СССР).-№ 3410612/25-06; Заявлено 19.03.82;-Опубл. 30.10.83, Бюл. № 40. (ДСП).

25. A.c. 1093060 СССР; МКИ 3 F 02 С 9/28. Система автоматического регулирования газотурбинного двигателя / З.И.Зугман, А.И.'Фрид, Ф.А.Шаймарданов и др. (СССР). - №3549877/25-06; Заявлено 08.02.83; Опубл. 15.05.84, Бюл. №18.

26. A.c. 1122904 СССР; G 01 К 7/14. Самонастраивающееся устройство измерения быстроменяющихся температур /А.В.Кудрявцев, И.Д.Рыжов, А.И.Фрид, Ф.А. Шаймарданов (СССР).-№ 3507930/24-10; Заявлено 04.11.82;-Опубл. 07.11.84, Бюл. №41.

27. Исследование самонастраивающегося канала ограничителя температуры газа за турбиной низкого давления в составе изделия "88": Техн. справка предпр. «.я. М-5641; Руковод. Г.Д.Душиц-Коган; Отв. исполн.А.И.Фрид, исп. А.В.Кудрявцев; № ГР 088.059.9999; Инв. № 1432. - 1984. - 28с. (ДСП).

28. Кудрявцев A.B., Фрид А.И. Обеспечение помехозащищенности самонастраивающихся устройств коррекции динамических характеристик датчиков // Теория и проектирование систем автоматического управления и их элементов. - Межвузовский научный сборник. - Уфа, 1984. - С.125-129.

29. Экспериментальные исследования и внедрение методов повышения качества процессов управления и надежности САР ГТД на базе регуляторов переменной структуры и самонастройки //Отчет /Уфимский ордена Ленина авиац. ин-т и предпр. п/я А-3690; Руковод. Ф.А.Шаймарданов; отв.исполн. А.И.Фрид; № ГР 801094237; Инв.№ 02850083126. - 1985. - 71 с. (ДСП).

30. Отработка и внедрение методов повышения качества процессов управления и надежности с использованием адаптивных регуляторов на базе РПС и СНС: Отчет /Уфимский авиац. ин-т и предпр. п/я А-3009; Руковод. Ф.А.Шаймарданов, отв.исп. А.И.Фрид; № ГР 81094239; Инв.'№ 0286.0019583. - 1985.- 103 е.; (ДСП).

31. A.c. 1221972 СССР; МКИ 4 .F 02 С 9/28. Способ регулирования температуры газов в газотурбинном двигателе / З.И.Зугман, А.В.Климин, А.И.Фрид и др. (СССР).-№3788884/25-06; Заявлено 27.07.84; Опубл. 3(5:03.86, Бюл.. №12 (ДСП).

32. A.c. 1238472 СССР; МКИ4 F 02 С9/48. Регулятор частоты вращения ротора газотурбинного двигателя / И.В. Машкина, А.И.Фрид. Ф.А.Шаймарданов

(СССР).- №3802479/25-06: Заявлено. 19.10.84; Опубл. 15.02.86. Вкл.*-№ 22 (ДСП).

33. A.c. 1285834 СССР; MKPTF 02 С 9/00. Регулятор с переменной структурой температуры газов газотурбинного двигателя / З.И.Зугман, А.И.Фрид (СССР).-№3772359/25-06; Заявлено17.07.84; 0публ.23.01.87. Бюл. № 3.

34. A.c. 1304505 СССР; МКИ4 F 02 С 9/28. Система автоматического регулирования газотурбинного двигателя / Т.Н.Сигачева, А.И.Фрид и др. (СССР). -№3887497/25-06; Заявлено 24.04.85; Опубл. 15.04.87. Бюл. № 14.

35. A.c. 1354841 СССР; МКИ4 F 02 С9/28. Способ автоматического регулирования температуры газов газотурбинного двигателя /А.В.Климин, З.И.Зугман, И.Д.Рыжоз, А.И.Фрид, Ф.А.Шаймарданоь (СССР).- №3846116/2506; Заявлено. 24.01.85; Опубл. 23.11.87. Бюл. № 43. (ДСП).

36. A.c. 1408860 СССР; МКИ4 F 02 С9/26. Система регулирования частоты вращения ротора низкого давления газотурбинного двигателя / И.В.Маппсина, И.Д.Рыжов, А.И.Фрид и др. (СССР) - №4086083/25-06; Заявлено 07.07.86; Опубл. 07.07.88. Бюл.№ 25. (ДСП).

37. Петунии В.И., Фрид А.И. Самонастраивающаяся САР температуры газов ГТД //Системы автоматического управления летательными аппаратами. -Тез.докл. 2-й Всесоюз.конф. - М.:МАИ. - 1988. - С.105. (ДСП).

38. A.c. 1540000 СССР; МКИ5 Н 03 М 1/00. Способ преобразования амплитуды напряжения переменного ток« б * код и устроиство для его осуществления /В.В.Озеров, В.Н.Турбабин, А.И.Фрид, Ф.А.Шаймарданов "(СССР). -№4446904/24-24; Заявлено 20.05.88; Опубл. 30.01.90. Еюл.№ 4.

39. Петунии В.И., Шаймарданов Ф.А., Фрид А.И. Об- устойчивости и помехозащищенности САУ с селекторами //Управление многосвязными системами. - Тез. докл. VI Всесоюз. совещ..- Москва, 1990. - С.112-113.

40. A.c. 1631722 СССР; МКИ5 Н 03 М 1/00. Способ преобразования амплитуды напряжения переменного тока в код и устройство для его осуществления / В. Н. Турбабин, В .В.Озеров, А.И.Фрид. - (СССР). - №4645818/24; Заявлено 01.02.89; Опубл. 28.02.91. Бюл. № 8.

41. Синяков А.Н., Шаймарданов Ф.А. Системы автоматического управления JIA и их силовыми установками: Учебник для студентов высших технических учебных заведений. (Главы 2, 3, 4 объемом 95 стр. написаны Фридом А.И.). -М.:Машиностроение. - 1991. - 320с.

42. Свидетельство № 2416 на полезную модель; МПК F 02 С 9/28 Система автоматического регулирования газотурбинного двигателя /В.ИЛетунин, А.И. Фрид, В.В. Васильев, Ф.А.Шаймарданов,- № 95108046; Заявл. 18.05.95; Опубл. 16.07.96. Бюл. №7.

43. Свидетельство № 3008 на полезную модель; МПК F 02 С 9/28 Система автоматического регулирования газотурбинного двигателя /В.И.Петунин, А.И. Фрид, Р.Р.Зарипов, Ф.А.Шаймарданов.- № 95110175; Заявл.15.06.95; Опубл. 16.10.96. Бюл. № 10.

44. Озеров В.В., Турбабин В.Н., Фрид А.И. Алгоритм повышения точности измерения напряжения переменного тока //Теория и проектирование систем

45. Мапшша И.В., Фрид А.И., Шаймарданов Ф.А. Опыт разработки регулятора частоты вращения ротора газотурбинного двигателя в контуре управления реактивным соплом //Методы и средства управления технологическими процессами. - Труды второй международной научной конф. 3-5 декабря 1997. -Саранск, 1997. - С.155-156.

46. Кардаш Д.И., Кудрявцев A.B., Фрид А.И. Об одном методе тестового диагностирования сложных систем //Информационные технолопга.-1998, №3.-С.30-36.

47. Фрид А.И. Синтез МСАУ авиационного газотурбинного двигателя с динамической неопределенностью в одном из каналов регулирования/ Сб. трудов международной конференции "Бортовые интегрированные комплексы и современные системы управления".-Ярополец.-1998.- С.75-76.

48. Кардаш Д.И., Фрид А.И. Обучение нейронных сетей в реальном масштабе времени с реконфигурацией топологии. // Информационные технологии. -1999, №4.-С. 26-30.

49. Машкина И.В., Перельман В.И., Саркисов Г.А., Фрид А.И. Экспериментальные исследования САУ ТРДДФ с электронным регулятором переменной структуры в контуре управления реактивным соплом.//Авиационная промышленность,- 1999. - № 2, - С.33-36.

50. Машкина И.В., Душиц-Коган Г.Д., Перельман В.И., Фрид А.И.Стендовые испытания цифрового регулятора переменной структуры в контуре управления частотой вращения ротора низкого давления ДТРДДФ. //Авиационная промышленность,- 1999. - л» 3. - С. 20-23.

51. Петунии В.И., Фрид А.И. Анализ устойчивости, статической и динамической точности систем автоматического упрапления с селектором.// Изв. Вузов. Авиационная техника.-1999. Ж2. С.16-20.

52. Фрид А.И. Синтез адаптивного наблюдающего устройства температуры газа за турбиной авиационного газотурбинного двигателя. //Интеллектуальное управление в сложных системах-99.-Материалы Республиканской научно-

IPYUHu<j;■ i.v\ ü i.-numpppTiHTfт<{_-Vr-ia^ \GüQ Й7-*9.

53. Frid A.I. Adaptive Control of High Turbine Iniet Temperature of Gas Turbine Engine //Russian-China Symposium "Actual Problems of Aircraft Engines Construction ", Ufa, Russia. April 12-13,1999, p.p. 102-108.

54. Frid A.I., Enikeev A.K., Novikov B.A. Computing Resources Dynamic Optimisation of Digital Multichannel Control Systems // Proc. of The 7th Mediterranean Conference on Control and Automation, Haifa, Israel, June 28-30, 1999, p.p.492-496.

55. Проблемы проектирования и развития систем автоматического управления и контроля ГТД / С.Т.Кусимов, Б.Г.Ильясов, В.И.Васильев, Е.В.Денисова, Ю.С.Кабальнов, В.Г.Крымский, Р.А.Мунасыпов, В.А.Семеран, Л.Б.Уразбах-тина, А.И.Фрид (Глава 7, стр.358-428).-М.: Наука. 1999.-609с.

Диссертант у^у А.И. Фрид