автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Электрогидравлический резервированный сервопривод с цифровой системой управления и контроля

На правах рукописи

Сухорукое Роман Владимирович

к

ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕЗЕРВИРОВАННЫЙ СЕРВОПРИВОД С ЦИФРОВОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ

Специальность 05.02.02 Машиноведение, системы приводов и детали машин

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005 г. Ср^^^^/

Работа выполнена на кафедре «Систем приводов летательных аппаратов» Московского авиационного института (Государственного технического университета).

Научный руководитель:

доктор технических наук, заслуженный деятель науки РФ, профессор Ермаков Сергей Александрович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук профессор Фомичёв Владимир Михайлович, кандидат технических наук Оболенский Юрий Геннадьевич. ОАО «ПМЗ Восход».

Ведущее предприятие:

Защита состоится «.

2005 года в

часов на заседании

диссертационного совета Д212.125.07 при Московском авиационном институте (Государственном техническом университете) по адресу: 125993, А-80, ГСП-3, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4, главный административный корпус, зал заседаний ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского авиационного института (Государственного технического университета)

Ваш отзыв на автореферат, заверенный печатью, просим направлять по указанному адресу.

Автореферат разослан «_[_» 2005 года.

Учёный секретарь диссертационного совет

Кандидат технических наук, доцент

Кондратьев А.Б.

Общая характеристика работы

Актуальность темы диссертации.

Интенсивное внедрение цифровой техники в системы дистанционного управления полётом маневренных самолётов в настоящее время находится в определенном противоречии со структурами и схемотехникой современных электрогидравлических рулевых приводов этих систем, которые выполняются, как аналоговые следящие электрогидравлические системы с аналоговыми электронными блоками управления и контроля. Указанные приводы содержат аналоговые усилители, многочисленные преобразователи сигналов, элементы пороговой логики и другие элементы, которые требуют согласования с цифровыми трактами управления к центральному вычислителю системы управления полётом, а также контроля состояния привода и взаимодействующих с ним систем. При реализации такой концепции в составе рулевого привода появляются микровычислители, решающие не только задачи обеспечения требуемого качества управления движением органа управления полётом, но и выполняющие функции логического устройства системы встроенного контроля привода. Кроме этого, внедрение в состав привода цифрового микровычислителя позволяет:

• Применять более сложные и более эффективные алгоритмы управления элементами привода.

• Осуществлять в резервированном приводе более глубокий контроль его состояния.

• Повысить эффективность системы встроенного контроля.

Особенно это обстоятельство важно для пилотирования маневренных самолётов с неустойчивой аэродинамической компоновкой.

Рулевые поверхности самолёта, являющиеся объектом управления, и расположение системы рулевых приводов на современном маневренном

самолёте показаны на рис.1.

НОС. НАЦИОНАЛЬНА БИБЛИОТЕКА

Интеграция цифровой микроэлектронной техники, позволяющей формировать сложные законы управления движением рабочих органов машин, с мощными исполнительными гидравлическими механизмами стимулирует широкое развитие электрогидравлических следящих приводов со встроенными в них микроэлектронными контроллерами. Среди специфических требований, предъявляемых к приводам органов управления самолетов, прежде всего, следует выделить следующие:

• Высокая степень безотказности приводов, которая характеризуется способностью сохранять управление полётом самолёта при появлении двух и более локальных отказов.

• Процессы переключения на исправный канал не должны сопровождаться неуправляемым чрезмерным движением выходного звена привода.

• Приводы маневренного самолёта должны обеспечивать эффективное управление полётом при уровне управляющих сигналов около 0.1% -0.2% от максимальной величины.

■ Приводы должны работать и сохранять характеристики при изменяемом в широком диапазоне давлении подачи, которое зависит от режима полёта.

Указанные требования в рамках традиционной структуры привода без дополнительных регуляторов привода выполнить практически невозможно. Разработанные автором и представленные в диссертации научно-технические решения в области повышения безотказности и улучшения характеристик систем электрогидравлических приводов явились

результатом решения следующего комплекса следующих новых научно-технических задач:

1. Формирование схемотехнических решений при построении встроенных в привод цифровых подсистем управления, обеспечивающих:

• синхронизацию рабочих процессов в основном и резервных каналах многоканального привода с целью снижения силового взаимодействия параллельно работающих исполнительных механизмов;

• обеспечение контроля состояния приводов на основе использования встроенного в привод микровычислителя;

• повышение стабильности и улучшение динамических характеристик привода при изменении уровня давления подачи рабочей жидкости;

• реализация требуемых законов управления в области малых и сверхмалых управляющих сигналов.

Указанные выше задачи решались на основе разработанного автором программного комплекса, обеспечивающего управление элементами электрогидравлического привода и мониторинг его состояния.

Целями представленной работы являются:

• Повышение безотказности электрогидравлических следящих приводов, которые должны обеспечивать управление объектом в условиях появления отказов в элементах привода и во взаимодействующих с ним подсистемах.

• Повышение динамической чувствительности привода, т.е. улучшение динамических характеристик привода в области малых сигналов и расширения диапазона регулирования при изменении уровня управляющих сигналов, появлении нелинейностей в элементах, изменении условий эксплуатации.

• Повышение стабильности характеристик рулевых приводов при работе привода в гидравлической системе с изменяемым в процессе эксплуатации давлением питания.

Научная новизна представленной работы.

Научная новизна представленной работы, по мнению автора, заключается в совокупности новых разработанных и обоснованных научно-технических решений, таких как:

■ Система встроенного контроля состояния привода, использующая цифровые модели контролируемых координат в реальном масштабе времени.

■ Схемные решения по построению цифровых регуляторов сервоприводов, обеспечивающих малую чувствительность характеристик сервопривода к изменению условий эксплуатации и отклонениям характеристик входящих в сервопривод элементов.

Практическая значимость полученных результатов.

Разработанные схемные и алгоритмические решения построения цифровых систем управления сервоприводом и приводом в целом, а также варианты систем встроенного контроля состояния привода, использующие цифровые методы обнаружения отказов в элементах привода, существенно повышают безопасность полётов и улучшают условия работы экипажа. Цифровые модели контролируемых элементов привода, использующиеся в системе контроля и алгоритмы подсистемы улучшения динамических показателей привода могут эффективно использоваться при проектировании электрогидравлических силовых систем в иных отраслях машиностроения, разрабатывающих силовые системы управления повышенной надёжности.

Апробация работы.

Материалы диссертации докладывались на научных семинарах и конференциях, в частности, на Всероссийском семинаре «Проблемы развития гидропневмоавтоматики в 21 веке»- Москва 2001г., на 6-ой Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы

совершенствования робототехнических и интеллектуальных систем

летательных аппаратов» - Москва 2002г., на 10-ом международном научно-техническом семинаре «Современные технологии в задачах управления, автоматизации и обработки информации» - Алушта 2001г. и на 11-ом международном научно-техническом семинаре «Современные технологии в задачах управления, автоматизации и обработки информации» - Алушта 2002г.

Структура диссертации.

Диссертация состоит из Введения, 5-ти глав, Общих выводов и Приложения.

Содержание работы.

В первой главе, которая носит обзорный характер, рассматривается состояние работ по повышению надежности электрогидравлических систем рулевых самолётов.

Прогресс в области электрогидравлических рулевых приводов с дроссельным регулированием скорости, нашедших наиболее широкое применение в авиационных комплексах управления, в основном сосредотачивается в областях повышения их безотказности, быстродействия и повышения эффективности управления, том числе -расширения диапазона управляющих сигналов. Улучшение динамических характеристик рулевых приводов самолётов со статически неустойчивыми аэродинамическими компоновками, особенно в области малых сигналов путем применения цифровых регуляторов, которые позволяют использовать весьма эффективные схемотехнические решения, которые были трудно реализуемы с помощью аналоговой техники.

В научных публикациях последних лет рассматриваются вопросы рационального резервирования бортовых систем управления полётом маневренных самолётов, элементов рулевых приводов, которые должны обеспечивать эффективное управление полетом при определенном множестве разнотипных отказов, как в элементах привода, так и во

взаимодействующих с ним систем. Отдельной проблемой при проектировании резервированных приводов является построение системы выравнивания сил в гидроцилиндрах исполнительных механизмов многоканального привода. Отсутствие компенсации силового взаимодействия каналов силовой резервированной следящей системы приводит не только к ухудшению характеристик привода, но и к накоплению усталостных повреждений конструкции привода и, как следствие, к уменьшению назначенного ресурса. Проблема выравнивания сил в гидроцилиндрах с суммированием сил на общем выходном звене исполнительного механизма в настоящее время решается путём встраивания в привод специальной электрогидравлической межканальной системы регулирования перепадов давления на поршнях гидроцилиндров аналогового типа. Такие системы содержат весьма сложные и отказоопасные элементы (клапаны, гидрораспределители, гидропружины, дополнительные гидроцилиндры и другие элементы).

В области совершенствования конструкций и развития схемных решений рулевых приводов работают многие отечественные и зарубежные специалисты. Повышение уровня автоматизации управления рабочими органами самолета повлекло за собой развитие разнообразных систем приводов, включающих дополнительные подсистемы, улучшающих рабочие процессы в приводах. С появлением в 1980-х, 1990-х годах маневренных самолетов с элекгродистанционным управлением с силовыми электрогидравлическими приводами возникла проблема резкого повышения безотказности рулевых приводов, на которых сходятся сигналы от различных подсистем управления полетом, а выход привода из строя приводит к катастрофе самолета. В этой области работали многие научные коллективы и специалисты. В первую очередь, среди которых следует выделить разработки Б.В. Белевитина, Н.С.Гамынина, С.А. Ермакова, МАЛокшина, С.В. Константинова, Ф.Ф. Куприянова, А.М.Матвеенко, B.C. Манукяна [15], П.Г. Редько, М.П. Селиванова, В.М. Фомичева. В указанных

работах обстоятельно рассматриваются вопросы построения резервированных гидравлических комплексов самолета, систем гидравлического питания и управления маневренных самолетов, а также вопросы энергетики гидравлического комплекса и его безотказности. Среди зарубежных работ, посвященных в основном схемам и конструкциям рулевых приводов, следует выделить работы Е.Т. Raymond и С.С. Chenoweth. Появление самолетов с неустойчивой аэродинамической компоновкой, в которых чисто ручное управление невозможно, а отказ системы автоматического управления приводит к катастрофе, обусловило высокие требования к безотказности электрогидравлических приводов, а также требований к отработке малых сигналов, соответствующих перемещениям выходного звена до 0,2% от максимальной величины. Решение этих новых задач в указанной выше литературе практически не рассмотрено. Широкое внедрение цифровых методов в системы управления, открыло возможность реализовать различные регуляторы, улучшающие характеристики привода в виде алгоритмов встроенного в привод вычислителя, корректирующих устройств, предназначенных для формирования желаемых характеристик привода. Общая оценка публикаций по указанной теме показывает, что введение в состав привода микровычислителя открывает новые возможности для повышения эффективности управления и безотказности систем приводов.

Во второй главе приводится описание разработанной автором экспериментальной установки для исследования процессов управления типовым электрогидравлическим приводом маневренного самолёта, отработки цифровых регуляторов и элементов систем встроенного контроля, а также для исследования рабочих процессов привода с цифровым электронным блоком управления и контроля в режимах с переменным давлением подачи. Общей особенностью процессов регулирования скорости выходного звена рулевых приводов маневренных самолётов является то, что рабочие перемещения элементов потока

жидкости, а также напряжения и токи на выходе электронных блоков управления имеют такие малые значения и так подвержены влиянию конструктивно-технологических факторов, что их достоверное математическое описание во многих случаях практически невозможно. Поэтому основные исследования рабочих процессов и проверка эффективности разработанных схемных и алгоритмических решений осуществлялись методом полунатурного эксперимента. Для реализации такого подхода была разработана специальная экспериментальная установка, состоящая из комбинации реальных гидравлических агрегатов, использующихся в ряде реальных авиационных гидроприводов, реальных датчиков, входящих в состав рулевых приводов самолётов и современной электронной аппаратуры. В указанный набор электронных средств входит два персональных компьютера, блоки сопряжения цифровых контроллеров с реальной аппаратурой, комплект переключателей и преобразователей сигналов и других устройств. Исходя из изложенного выше, можно считать, что полученные на стенде оценки перемещений элементов рулевых приводов и рабочих процессов достоверны и вполне соответствуют аналогичным оценка реальных приводов. Общая схема экспериментального стенда представлена на рис.2. Следует отметить, что представленная экспериментальная установка позволяет управлять рабочими процессами в рулевом приводе при работе его в двух режимах:

• При аналоговом управлении от штатного аналогового электронного блока.

• При цифровом управлении с помощью микровычислителя, функции которого выполняет персональный компьютер.

ПК

Компьютер реализующий цифровую систему управления контроля и коррекции

Рис 2

Схема экспериментальной установки ЭГУ - электрогедравлический усилитель ЭГК элестрогидраелическии клапан КВ - клапан включения КК клапан коррекции, ПК поршень коррекции, ГС гидросистема ГЦ СП - гидроцилиндр сервопривода, ДОС СП датчик обратной связи сервопривода ЭС РП - датчик обратной связи рулевого привода ЗГР эолотниковыи г идро распределит ель

Модул» соэдмммм

управления

Аналоговые усилители л ере ото капала

Аналоговые

Аналоговые

сопряжения

управления

с ал остро

устройствами

Анализатор частогньос характе рист ик

ПК

у? Дл Дл г^

Ч«щЭ'ог|1 1сгэ| I II

(I

В третьей главе приводятся результаты разработки автором комплексной цифровой системы выравнивания сил в исполнительных механизмах многоканального рулевого привода, включающей в себя и систему встроенного контроля исправности сервопривода. Приводятся результаты сравнительного исследования цифровой и традиционной аналоговой систем. Рассматривается и обосновывается общий принцип построения систем выравнивания сил в многоканальных приводах с суммированием сил на общем выходном звене. На примере 3-х канального электрогидравлического привода с суммированием сил рулевой поверхности, обосновывается вид функционалов в цепях интегральных обратных связей по разности перепадов давления в гидроцилиндрах.

Схема двухканального электрогидравлического сервопривода с одним общим выходным звеном - штоком и с системой выравнивания сил, которая использует описанные выше принципы, и была предметом исследований, показана на рис.3.

Учитывая, что ошибки (ие1, ие2) в статических и квазистатических режимах близки к нулю, для этих режимов представляются следующими соотношениями:

X-U ,-x =—kl{pHi-pH2)dt

вх\

вых

ОС 1

U ,-Х :

вх2 вых

1

к р

kj(pHi-pH2)dt о

звена сдвоенного

ос "ОС

Хвых - фактическое положение выходного гидроцилиндра. Интегральный функционал в правой части приведенных уравнений -есть мера между фактическим положением выходного звена и оценками положения выходного звена,

заданными управляющими сигналами Шх1 и ивх2. Фактическое положение выходного звена привода в статических или

квазистатических режимах равно:

вых ? к к

ос ОС

Выражения для оценки предполагаемых траекторий перемещения поршней гидроцилиндров каждого из каналов сервопривода Х1(1) и Х2(1) в предположении, что они не связаны общим штоком в следующем виде:

кг

Рис.3

Схема объединенной системы разгрузки двух канального сервопривода от силового взаимодействия каналов и контроля его состояния

Мея I 2 члемроииые модели сераопрмаодо* Д01 2 детекторы oraaioa Pij реле отключен к* неисправного ьераоприаола ДПД датчики перепад* дмлеии* И» порам шдроцнлиилра (Ри1 2) Рш г даалснис подачи ■ гмдроьнстемах 11 2 ток ■ ибмотке упра>лснн> 31"У Км масштабный коэффициент ДМГ1 |амик поступательных переменен«*

XAt) = X i4' в

Кс° 12

\iPH\-PHi)df,

Х2^ = ХеЫХ-к т(Ри1-Ра№

В основе системы встроенного контроля лежит метод сравнения численной оценки предполагаемого положения поршня каждого из каналов привода Х1(0 и Х2($, вычисленных по приведенным выражениям на основе измеренного и вычисленного с помощью модели перемещения штока сервопривода Хп'км, а также интегральной оценки

которая характеризует ошибку положения штока относительно заданного перемещения, с выходной координатой модели сервопривода - Хм 1(0 и Хм2(0.

На основе обобщения указанного выше принципа были разработаны комплексные цифровые системы разгрузки и встроенного контроля сервоприводов с учётом конструктивных особенностей реализации интегральных обратных связей. Вместо датчиков перепадов давления и электронных интеграторов могут использоваться миниатюрные гидроцилиндры коррекции, выполняющие функции интегрирующих механизмов. Схема подсистемы выравнивания сил в гидроцилиндрах сервопривода, объединённая с подсистемой контроля исправности сервоприводов, которая содержит встроенные в каждый канал сервопривода цифровые модели сервоприводов, также показана на рис.3. За меру исправности каждого канала системы сервопривода могут быть приняты следующие величины:

В этом выражении: Хм 1,2 - выходные сигналы электронных моделей первого и второго каналов сервопривода; Хдо - порог срабатывания детектора отказов.

^1,2 Х„*кос Хк12*к"с < X

ДО

При цифровой реализации комплексной системы выравнивания сил и контроля каналов привода работу системы контроля представляется следующей системой соотношений и уравнений:

1) Сигнал рассогласования на входе модели объекта контроля:

2) Сигнал скорости модели:

3) Скорость выходного сигнала модели без подстройки

'М2 при -NЪn<Nг<NЪm

при лг2>лг3т ;

-М3т при М2<-М3т

4) Скорость выходного сигнала модели с учетом подстройки

м5 = м3-м4-

5) Сигнал на выходе модели

= 1) +Т0 ■ ,

6) Контролируемый сигнал на выходе сравнивающего элемента.

7) Сигнал подстройки модели.

"к при -М4т<Мк<М4т при Nк > N4m

- N4т пРи ик<-М 4т

8) Динамика фильтрующего элемента: Nкз{к) ~ ^г' 1) + (1 - ¿г) ' 1) ■

9) Сигнал на выходе чувствительного элемента

»КО-

N К

ВКЛ

ОГК

при при

-ЫСР<МЮ<МГР — Ыср > N ю > Л^ у,

Приведенные уравнения использовались при составлении программы, реализующей систему контроля сервопривода с помощью цифрового вычислителя.

В основе разработанной системы контроля исправности сервопривода лежит использование адаптивной цифровой модели сервопривода, отображающей его наиболее существенные динамические свойства и обладающей свойством подстройки под реальный сервопривод. Система подстройки модели обладает свойством подстройки только в ограниченном диапазоне изменения координат модели и контролируемого объекта.

В четвёртой главе приводится методология построения цифрового регулятора сервопривода, придающего сервоприводу свойства системы с малой чувствительностью к изменению эксплуатационных и конструктивно-технологических факторов, и приводятся результаты экспериментального исследования сервопривода и рулевого привода с разработанным цифровым регулятором. В разделе приводятся результаты разработки и предварительного моделирования на персональном компьютере разработанного цифрового регулятора электрогидравлического сервопривода. Стабильность динамических характеристик приводов можно обеспечивается синтезом структуры и параметров системы, придающей следящему электрогидравлическому приводу свойство инвариантности до е по отношению к внутренним возмущениям, в которых динамические характеристики системы будут обеспечиваться вне зависимости от характера изменений параметров. В главе приводится теоретическое обоснование структуры цифрового регулятора сервопривода, которая использует идеи построения инвариантных следящих систем, сформулированных в работах академика Б.Н. Петрова. Обосновывается цифровая реализация регулятора, состоящего из модельного нелинейного звена, отображающего наиболее существенные динамические свойства сервопривода и инверсного звена, которое должно быть максимально

15

приближенным к обратной передаточной функции модельного звена. Структурная схема регулятора показана на рис.4. Динамические характеристики модельного звена определяют статику и динамику системы сервопривода. Программная реализация структуры цифрового регулятора осуществляется в микровычислителе в реальном масштабе времени с тактовой частотой 1000 - 1200 Гц и 10 - 12 разрядным ЦАП/АЦП. Показывается, что только при такой частоте квантования процесса моделирования в реальном времени удаётся обеспечить устойчивость сервопривода и

эффективную коррекцию.

В пятой главе

Сигн упраел

-

Объект регулирования

IfnnnaKTunuicviuaa

"í^sr

(ифровая _ J нелинейная модель привода Wm(Z)

_____

Инверсное звено

W„(z)

в Шяят. I

диссертации приводятся результаты экспериментального исследования сервопривода с типовым авиационным

гидроагрегатом типа РПД-20 и с разработанной цифровой системой контроля привода, а также с описанным выше цифровым регулятором. Исследования проводились при изменении давления подачи от 100 до 200 атм. Эффективность регулятора оценивалась в режиме синусоидального сигнала управления в процессе определения частотных характеристик при амплитудах управляющего сигнала в области малых перемещений выходного звена. Рассматриваются результаты экспериментального исследования реального сервопривода с цифровой системой встроенного контроля сервопривода при работе его в режимах возникновения возможных отказов, оцениваются последствия

>Ум(г) - Цифровая передаточная функция модели, \Уии) - Цифровая передаточная функция инверсного звена

Рис. 4 Структурная схема привода с регулятором

активных и пассивных отказов. Сравнительные оценки эффективности разработанной системы встроенного контроля аналогового и цифрового привода представляются в виде таблиц. Например, показатели эффективности системы контроля в статическом режиме приведены в таблице №1, а при отработке приводом гармонического сигнала - в таблице N92.

Установлено, что в процессе реакции привода на локальный отказ в цепях системы контроля второго (исправного) канала появляется дополнительный сигнал рассогласования, который определяется динамикой элементов системы выравнивания сил в исполнительном механизме сервопривода, участвующих в формировании указанного сигнала, поступающего на детектор отказов.

Сопоставление результатов сравнительной оценки эффективности аналоговой и цифровой систем встроенного контроля показывает, что цифровая система встроенного контроля более эффективна. Неуправляемое движение выходного звена рулевого привода в большинстве отказных ситуаций в цифровом приводе уменьшается в 5-8 раз по сравнению с аналогичным показателем для аналоговой системы.

Таблица N«1.

Сводная таблица характеристик аналоговой и цифровой систем встроенного контроля ____сервопривода (СВК) при неподвижном выходном звене.

Давление питания, атм. Тип отказа Тип СВК Тотк, с. Хм, мм Тр, с Хзм, мм Хр, %

200 Активный отказ Аналоговая 0,035 3 0,2 1,6 50

Цифровая 0,003 0,53 0,3 0,5 30

Пассивный отказ Аналоговая 0,11 3,5 0,77 1,2 37,5

Цифровая 0,25 1,16 0,6 0,25 16

100 Активный отказ Аналоговая 0,035 1,5 0,235 0,55 41

Цифровая 0,003 0,96 0,8 0,6 50

Пассивный отказ Аналоговая 0,232 1,2 0,6 0,5 10

Цифровая 0,5 3 2,7 0,2 24

Таблица №2.

Сводная таблица характеристик аналоговой и цифровой систем встроенного контроля при

Давление питания, атм. Тип отказа Тип СВК Тотк, с. Хм, мм Тр, с Хзм, мм Хр, %

200 Активный отказ Аналоговая 0,037 2,5 0,34 1 30

Цифровая 0,003 0,51 0,2 0,35 30

Пассивный отказ Аналоговая 0,11 4 0,69 1,7 50

Цифровая 0,37 1,07 0,5 0,3 25

100 Активный отказ Аналоговая 0,036 1,4 4 0,4 30

Цифровая 0,003 0,43 0,17 0,2 12

Пассивный отказ Аналоговая 0,232 1,2 5,6 0,6 12,5

Цифровая 0,7 0,64 0,9 0,25 25

В этой таблице Хм - максимальная величина неуправляемого движения выходного звена рулевого привода; Тр - интервал времени, за который выходное звено рулевого привода возвращается нейтральное положение или на заданную траекторию движения; Тотк - интервал времени между возникновением отказа и реагированием на него системы встроенного контроля, включая время отключения отказавшего канала; 1)е -оценка реакции другого исправного канала на отказ, прошедший в первом канале привода.

Реализация цифровой системы встроенного контроля проще, чем реализация аналоговой системы, реализуемой на элементах пороговой логики. Установленные настройки цифровой системы встроенного контроля сервопривода обеспечивают надежную индикацию активного и пассивного отказов при номинальном давлении подачи 200 атм. и при уменьшении давления подачи в 2раза (до 100 атм.) и не приводят к возникновению ложного отказа в исправном смежном канале сервопривода. Максимальная величина неуправляемого движения штока сервопривода при появлении в сервоприводе активного отказа не превышает 1,16 мм, что составляет 2,58 % от перемещения выходного звена сервопривода.

Установлено, что при определении порога чувствительности детектора отказов необходимо учитывать индуцируемое при реакции системы контроля на отказ в одном канале дополнительное повышение сигнала рассогласования в системе контроля исправного канала до 40 -70% от номинального уровня. Это явление свойственно, как цифровой, так и аналоговой системам цифрового контроля. Для реализации систем электрогидравлических цифровых приводов рулевых поверхностей самолетов следует применить цифровую адаптивную модель с непрерывной подстройкой скорости изменения выходной координаты модели по сигналу рассогласования выходных координат модели и сервопривода.

Результаты исследования эффективности цифрового регулятора, повышающего стабильность динамических характеристик, представлены в таблице №3. В таблице приведены оценки фазочастотных искажений сервопривода без регулятора и с разработанным цифровым регулятором.

Таблица N83

Оценки фазочастоных искажений с цифровым регулятором и без регулятора.

Амплитуда сигнала А=0.25% А=1.25% А=2.5% А=5% А=12.5% А=25%

Рп= 200 атм. Без регулятора -19,7 -12,3 -8,6 -9,1 -7,6 -6,4

С регулятором -11,6 -8,2 -7,5 -7,3 - -5,5

Рп=150 атм. Без регулятора -22,2 -13,8 -12,7 -10,9 -8,1 -7,1

С регулятором -11,3 -10,7 -9,2 -8,5 - -6,0

Рп=100 атм. Без регулятора -66,8 -33,3 -24,2 -18,5 -13,0 -10,2

С регулятором -22,4 -17,0 -13,6 -11,2 -8,7 -7,2

Оценивая эффективность разработанного цифрового регулятора следует отметить, что в сервоприводе уменьшение давления питания с 200 атм. до 150 атм. не приводит к существенным искажениям фазо-частотной

характеристики. При амплитуде входного сигнала 1,25% от максимального значения и изменении давления подачи с 200 атм. до 150 атм. фазовый сдвиг, вносимый сервоприводом, увеличивается незначительно: с -12,3° до -13,8°. Но уменьшение давления питания до 100 атм. приводит к увеличению фазового сдвига до -33,3°. График величины фазового сдвига на частоте 1 Гц. в зависимости от амплитуды входного сигнала при разных давлениях подачи иллюстрирующий эффективность разработанного регулятора показан на рис. 5. Применение разработанного цифрового регулятора в сервоприводе позволяет существенно расширить полосу пропускания сервопривода. Например, полоса пропускания испытуемого сервопривода без регулятора при амплитуде входного сигнала 0.5% составляла менее 2 Гц., а с регулятором - 10 Гц. В рулевых приводах, работающих при изменяемом в полёте давлении подачи, целесообразно использовать разработанный цифровой регулятор, который придаёт сервоприводу свойства следящей инвариантной е до системы. Без таких регуляторов искажения частотных характеристик сервоприводов в трёх каскадных рулевых приводах становятся неприемлемыми, особенно в зоне малых сигналов.

»

Рис.5

Фаэочасготные искажения сервопривода на частоте 1 Гц при изменении давления подами и амплитуды входного сигнала.

Общие выводы.

1. Установлено, что при использовании цифровых методов в управлении и контроле электрогидравлических рулевых приводов маневренных самолётов необходимы следующие основные режимы: частота квантования процесса управления - не менее 1000 Гц; количество разрядов ЦАП/АЦП - не менее 12. Использование указанных параметров позволяет обеспечить качество управления рабочими процессами привода на уровне традиционных аналоговых блоков управления.

2. Показано, что применение разработанных цифровых моделей электрогидравлических резервированных сервоприводов, работающих в режиме реального времени в системе встроенного контроля, и обладающих свойством адоптации позволяет индицировать все

21

возможные локальные отказы, минимизировать величину неуправляемых движений выходного звена в процессе установления факта локального отказа и перехода на исправный канал. При этом существенно сокращается время перехода с отказавшего канала привода на резервный канал.

3. Для улучшения качества подстройки цифровых моделей сервоприводов в реальном времени процессов управления полётом целесообразно использовать цифровую модель с непрерывной дополнительной коррекцией скорости изменения выходной координаты модели. Такая подстройка позволяет обеспечить наилучшие показатели системы встроенного контроля исправности сервопривода при изменении режимов эксплуатации (изменения уровня давления подачи в централизованной гидросистеме и понижении температуры рабочей жидкости).

4. Установлено, что рулевые приводы, работающие в эксплуатационных режимах с изменяемым уровнем давления подачи, не обеспечивают требуемые частотные характеристики в области малых сигналов, как при аналоговом управлении, так и при цифровом управлении.

5. Применение в системах рулевых приводов, работающих в режимах с переменным давлением подачи, разработанных цифровых регуляторов, которые придают приводу свойства инвариантной до е следящей системы по отношению к конструктивно-технологическим и эксплуатационным факторам, позволяет существенно улучшить динамические характеристики сервопривода и привода в целом при малых амплитудах управляющих сигналов.

6. Установлено, что для резервированных рулевых приводов с цифровыми системами встроенного контроля исправности, которые используют принцип самоконтроля каналов с помощью цифровых адоптируемых моделей, необходимо настройку моделей и детекторов отказов производить при среднем уровне давления подачи.

7. Применение разработанных средств цифрового контроля исправности каналов в резервированном рулевом приводе и цифровых регуляторов, улучшающих динамические характеристики приводов, позволяет существенно упростить аппаратную реализацию системы встроенного контроля и управляющей части. Это стало возможным потому, что указанные системы контроля и регулятора привода реализуются программно и не требуют дополнительной аппаратуры.

В Приложении к диссертации приводится текст разработанной программы для встроенного в привод микроконтроллера, реализующей алгоритмы мониторинга привода и цифрового регулятора.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. С.А. Ермаков, Р.В. Сухорукое. Обратная связь по давлению нагрузки, как инструмент управления динамикой и энергетикой рулевых гидроприводов летательных аппаратов.// Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации: Сборник трудов IX международного научно-технического семинара посвященного 70-летию МАИ и 70-летию МЭИ. / М.: Издательство "Научтехлитиздат", 2000 г.

2. Р.В. Сухорукое; рук. С.А. Ермаков. Экспериментальное исследование элекгрогидравлического привода с цифровым регулятором.// Радиоэлектроника, электротехника и энергетика // Шестая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тезисы докладов в 3-х томах - М.: Издательство МЭИ, 2000 г.

3. C.B. Константинов, П.Г. Редько, Р.В. Сухорукое. Цифровое управление электрогидравлическим приводом рулевой поверхности маневренного самолета. // Труды 10-го международного научно-технического семинара

bjitQÇG

2006-4 9586 в

правления, автогаа

«Современные технологии в задачах управления, автоматизации и обработки информации». - Алушта.: Межвузовское изд-во МГАИ, МИРЭА, МЭИ, МИФИ, 2001 г.

4. С.А. Ермаков, П.Г. Редько, Р.В. Сухоруков. Электрогидравлический сервопривод с инвариантной структурой.// Труды 11 -го международного научно-технического семинара «Современные технологии в задачах управления, автоматизации и обработки информации». - Алушта.: Межвузовское изд-во МГАИ, МИРЭА, МЭИ, МИФИ, 2002 г.

5. С.А. Ермаков, Р.В. Сухоруков. Исследование цифрового инвариантного корректирующего устройства.// Сборник докладов 6-ой всероссийской научно-технической конференции "Проблемы совершенствования робототехнических и интеллектуальных систем летательных аппаратов" - Москва, МАИ.: Москва, изд-во МАИ 2002 г.

6. С.А. Ермаков, C.B. Константинов, П.Г. Редько, Р.В. Сухоруков. Структуры рулевых приводов перспективных маневренных самолетов. // Труды 12-го международного научно-технического семинара «Современные технологии в задачах управления, автоматизации и обработки информации». - Алушта.: Издательство МЭИ, 2003 г.

Формат 30x42 1/8. Отпечатано 40 экз.

Введение.

Глава 1. Состояние и пути развития электрогидравлических рулевых приводов маневренных самолётов.

Выводы по главе 1.

Глава 2. Разработка экспериментального аналого-цифрового стенда для исследования характеристик и системы встроенного контроля резервированного электрогидравлического привода.

2.1 Общие особенности экспериментальной установки.

2.2 Схема и конструкция экспериментальной установки.

2.3 Базовые параметры и характеристики цифрового макета рулевого привода.

2.3.1 Управляющая характеристика.

2.3.2 Скоростная (регулировочная) характеристика исполнительного силового механизма привода РПД-2.

2.3.3 Скоростная (регулировочная) характеристика сервопривода.

2.3.4 Частота квантования вычислителя, встроенного в рулевой привод, и частотные характеристики тракта управления АЦП — Вычислитель -ЦАП.

2.3.5 Частотные характеристики привода.

2.3.6 Переходные процессы привода и определение границы чувствительности.

2.3.7 Динамические характеристики сервопривода.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Построение объединённой системы выравнивания сил в исполнительном механизме двухканального сервопривода и ядра системы его встроенного контроля.

3.1. Постановка задачи.

3.2. Общий принцип выравнивание сил в многоканальном электрогидравлическом приводе.

3.3. Построение комплексной системы выравнивания сил в гидроцилиндрах двухканального электрогидравлического сервопривода и его контроля.

3.4. Вариант системы разгрузки и контроля исполнительных механизмов двухканального сервопривода на основе электрогидравлических устройств.

3.5. Описание модели сервопривода системы встроенного контроля.

3.6. Математическое описание и алгоритм реализации цифровой системы контроля исправности сервопривода.

3.7. Результаты экспериментального исследования резервированного привода с цифровой системой встроенного контроля в режимах появления типовых отказов.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Цифровой регулятор электрогидравлического сервопривода для повышения стабильности его характеристик.

4.1 Постановка задачи улучшения характеристик электрогидравлического сервопривода.

4.2 Обоснование структуры сервопривода, малочувствительного к изменению внутренних параметров, нелинейностей характеристик элементов и условий эксплуатации.

4.3. Моделирование и теоретическая оценка эффеетивности цифрового регулятора.

Выводы по главе 4.

Глава 5. Оценка эффективности разработанного цифрового регулятора и системы встроенного контроля элекгрогидравлического привода в режимах работы с изменяемым давлением питания.

5.1. Постановка задачи исследования.

5.2. Особенности макетного образца цифрового привода с агрегатом РПД-2.

5.3. Исследование влияния давления подачи на характеристики привода.

5.3.1. Влияние давления подачи на статические характеристики привода.

5.3.2. Влияние давления гидропитания на динамические характеристики привода.

5.3.3 Влияние давления гидропитания на работу системы встроенного контроля.

5.4. Показатели стабильности характеристик и системы встроенного контроля при использовании цифрового регулятора, придающего приводу свойства инвариантной до е следящей системы.

5.4.1. Стабильность динамических характеристик привода с цифровым регулятором.

5.4.2. Влияние корректирующих устройств на систему контроля внутреннего контура привода.

Выводы по главе 5.

Интенсивное внедрение цифровой техники в системы дистанционного управления полётом маневренных самолётов в настоящее время находится в противоречии со структурами и схемотехникой современных электрогидравлических рулевых приводов этих систем, которые выполняются, как аналоговые следящие электрогидравлические системы с аналоговыми электронными блоками управления и контроля. Указанные приводы содержат аналоговые усилители, многочисленные преобразователи сигналов, элементы пороговой логики и другие элементы, которые требуют согласования с цифровыми трактами управления к центральному вычислителю системы управления полётом, а также контроля состояния привода и взаимодействующих с ним систем.

Магистральным путём развития схемотехники систем управления полётом маневренных самолётов является децентрализация вычислительных устройств и организации связи элекгрогидравлических приводов по общей шине данных. При реализации такой концепции в составе рулевого привода появляются микровычислители, решающие не только задачи обеспечения требуемого качества управления движением органа управления полётом, но и выполняющие функции логического устройства системы встроенного контроля состояния привода. Внедрение в состав привода цифрового микровычислителя позволяет:

• Применять более слойсные и более эффективные алгоритмы управления элементами привода.

• Осуществлять в резервированном приводе более глубокий контроль его состояния.

• Повысить быстродействие системы встроенного контроля при выявлении отказавшего устройства привода и уменьшить величину неуправляемого движения руля при появлении отказа в одном из каналов привода и его блокировке системой встроенного контроля, что повышает качество полёта самолёта при возникновении отказа в его системах. Особенно это обстоятельство важно для пилотирования маневренных самолётов с неустойчивой аэродинамической компоновкой. • Существенно сократить количество соединительных трактов между рулевым приводом и системой дистанционного управления полётом (в настоящее время в аналоговых блоках управления между приводом и электронным блоком системы управления полётом соединительный тракт содержит более 60 — 70 проводов). Высокие требования к безотказности функционирования систем, обеспечивающих управление полетом самолетов, привели к широкому использованию методов резервирования бортовых систем и агрегатов. В первую очередь это относится к энергетическим системам и электронным системам, обеспечивающим эффективное управление полетом. Ужесточение технических требований к характеристикам авиационных приводов, а также требований к их безотказности и безопасности управления являются важными аспектами развития силовых систем управления такими сложными комплексами, какими являются силовые системы управления 'маневренных самолётов. Основные органы управления полётом современного маневренного самолёта показаны на рис. В-1, а на рис.В-2 показано размещение рулевых приводов поверхностей управления, В настоящее время в качестве силовых приводов рабочих органов систем управления полётом ' самолётов получили широкое применение многокаскадные следящие электрогидравлические приводы с дроссельным регулированием скорости выходного звена. Это обусловлено рядом принципиальных достоинств гидравлических приводов. Например, несмотря на успехи электротехнической промышленности в области создания электродвигателей с магнитами из редкоземельных материалов, гидравлические приводы превосходят электрические по таким показателям, как мощность на единицу массы (у гидравлических исполнительных

Рис. B-l.

Расположение органов управления полетом современного маневренного самолета

Л» п/п Наименование Количество

1 Четырехканальный силовой привод для ЭДСУ ГО 2

2 Двухканалыюе распределительное устройство силового привода для ЭДСУ РН и флаперонами 4

3 Блок гидроцилиндров РН 2

4 Двухканальное распределительное устройство силового привода сопел 2

5 Гидроцилиндр флаперонов 8

6 Рулевая машина носков 1

7 Распределительный механизм привода ПГО 2

8 Гидроцилиндр ПГО 2

9 Распределительный механизм привода носков 2

10 Гидроцилиндр носков 8

11 Гидроцилпндр носков 4

12 Гидроцилиндр носков 4

13 Рулевая машина ОПР 1

Рис. В-2

Схема размещения приводов в типовом маневренном самолете. механизмов - 0.5 - 1 кВт/кг, а у электромеханических исполнительных механизмов - 0.02 - 0.1 кВт/кг). Монтажный объём у электромеханических исполнительных механизмов при равной мощности с гидравлическим аналогом примерно в 10 раз больше [1]. Приведенный момент инерции к двигателю при одинаковой массе объекта у гидропривода в 20.50 раз меньше, чем у электропривода. Соответственно и статические характеристики исполнительного гидравлического механизма более жесткие, чем исполнительного электромеханического механизма, а быстродействие выше.

Интеграция бурно развивающейся цифровой микроэлектронной техники, позволяющей формировать сложные законы управления движением рабочих органов машин, с мощными исполнительными гидравлическими механизмами стимулирует широкое развитие электрогидравлических следящих приводов со встроенными в них микроэлектронными контроллерами. В силу указанных обстоятельств, а также из-за невозможности пилотировать вручную маневренный самолет с аэродинамической неустойчивой компоновкой, в настоящее время для управления рулевыми поверхностями современных маневренных самолетов и в Российской Федерации и за рубежом используются исключительно электрогидравлические следящие приводы, входящие в состав электродистанционных систем управления. Анализ перспектив развития таких систем показывает, что в ближайшие 10- 15 лет в качестве рулевых приводов самолетов будут применяться в основном электрогидравлические следящие приводы. Однако структура и элементы систем приводов претерпят существенные изменения в направлении внедрения высокоэффективных встроенных в привод микроэлектронных цифровых систем управления и контроля и т.п.

Актуальность темы диссертации.

Среди специфических требований, предъявляемых к приводам органов управления самолетов, которые изложены в Общих требованиях лётной годности самолётов, и которые существенно влияют на проектные решения, прежде всего, следует выделить следующие:

Высокая степень безотказности приводов, которая характеризуется способностью сохранять управление полётом самолёта при появлении двух и более локальных отказов в элементах привода и во взаимодействующих с ним системах.

Каждое отказное состояние, приводящее к возникновению катастрофической ситуации, должно оцениваться, как практически невероятное, и это состояние не должно возникать вследствие единичного отказа одного из элементов системы.

Другим важным требование, предъявляемым к рулевым приводам самолётов со статически неустойчивой компоновкой, является обеспечение требуемых частотных характеристик следящего привода в области малых и сверхмалых перемещений выходного звена привода при изменении условий эксплуатации. Например, для рулевых приводов маневренных самолётов часто требуется обеспечить фазочастотные искажения на частоте изменения управляющего сигнала 1 Гц не более 15 — 20° при амплитудах перемещения золотника гидрораспределителя до 0.007 мм и при амплитудах перемещения выходного звена до 0.1% от максимального хода. Указанное требование при изменении давления подачи в рамках традиционной структуры привода без дополнительных регуляторов привода выполнить практически невозможно. Обеспечить указанные выше динамические характеристики рулевого привода особенно трудно в системах перспективных маневренных самолётов, в которых давление питания во время полёта самолёта — переменное. При этом уровень давления питания, изменяется в два и более раз при изменении режима полёта.

Именно на обеспечение указанных требований к рулевым приводам современных самолётов и были направлены усилия автора диссертации при выполнении диссертационной работы.

Основные результаты исследований и полученные автором рекомендации по проектированию резервированных рулевых приводов с встроенными в них микроэвм обеспечивают управление элементами рулевых приводов в области очень малых перемещений. В тех диапазонах, где велико влияние конструктивно - технологических и эксплуатационных факторов. С целью иллюстрации эффективности предлагаемых решений автору пришлось создать специальный экспериментальный стенд, состоящий из типовых авиационных электрогидравлических усилителей клапанов, преобразователей сигналов других регулирующих элементов. В диссертации производится обобщение наиболее эффективных разработанных схемотехнических решений по построению резервированных электрогидравлических рулевых приводов со встроенной в них цифровой системой контроля состояния, использующей в качестве логического устройства микроэвм. С помощью этой же микроэвм были и реализованы предлагаемые регуляторы, обеспечивающие требуемую динамику привода.

Рассматриваемые в диссертации сервоприводы предназначены для управления полётом маневренных самолётов. Однако, предлагаемые в диссертации решения и результаты исследований могут использоваться, по мнению автора, и при проектировании современных пассажирских самолётов, которые обладают малой степенью статической устойчивости или нейтральны. Разработанные схемотехнические решения, алгоритмы управления и контроля состояния элементами привода, переданы для практического использования в ОАО «ПМЗ Восход», ОАО «Авионика» и ОАО «ОКБ Сухого».

Разработанные автором и представленные в диссертации новые научно-технические решения в области повышения безотказности и улучшения характеристик систем электрогидравлических приводов явились результатом решения следующего комплекса научно-технических задач:

1. Формирование рациональных схем рулевых приводов, обеспечивающих требуемые законы движения выходного звена.

2. Формирование схемотехнических решений при построении встроенных в привод цифровых подсистем управления, обеспечивающих:

• синхронизацию рабочих процессов в основном и резервных каналах многоканального привода с целью снижения силового взаимодействия параллельно работающих исполнительных механизмов, работающих в режиме суммирования усилий на общем выходном звене;

• встроенный контроль состояния управляющих элементов и основных устройств электрогидравлических приводов, а также блокировку отказавшего канала и переключение при появлении неисправности с отказавшего канала привода на исправный канал;

• повышение стабильности и улучшение динамических характеристик привода при изменении уровня давления подачи рабочей жидкости и понижения её температуры;

• реализация требуемых законов управления в области малых и сверхмалых управляющих сигналов, для гидравлических приводов высокочувствительных систем управления;

Указанные выше задачи решались на основе внедрение цифровых методов для управления элементами электрогидравлического привода и мониторинга его состояния путем использования встроенного в привод микроконтроллера.

Целями представленной работы являются:

• Повышение безотказности электрогидравлических следящих приводов, которые должны обеспечивать управление объектом в условиях появления отказов в элементах привода и во взаимодействующих с ним подсистемах, а также уменьшения неуправляемых движений выходного звена привода при появлении локальных отказов и переходе на резервное управление.

• Повышение динамической чувствительности привода, т.е. улучшение динамических характеристик привода в области малых сигналов и расширения диапазона регулирования при изменении уровня управляющих сигналов, появлении нелинейностей в элементах, изменении условий эксплуатации.

• Повышение стабильности характеристик рулевых приводов при работе привода в гидравлической системе с переменным давлением питания.

Научная новизна представленной работы.

Научная новизна представленной работы, по мнению автора, заключается в совокупности новых разработанных и обоснованных научно- технических решений, таких как: Система встроенного контроля состояния привода, использующая разработанные цифровые модели контролируемых объектов, обладающие свойством адоптации. Указанные модели реализуются в реальном масштабе' времени и позволяют оценивать координаты привода. Разработанная цифровая система комплекс ируется с подсистемами выравнивания сил в параллельно работающих каналах привода. Цифровая система контроля позволяет осуществлять непрерывный контроль состояния привода, определять неисправную энергетическую и (или) управляющую систему, а также обеспечивать переключение на исправный канал с существенно уменьшенным неуправляемым движением выходного звена привода. Схемные решения по построению цифровых регуляторов сервоприводов, обеспечивающих малую чувствительность характеристик сервопривода к изменению условий эксплуатации и отклонениям характеристик входящих в сервопривод элементов. Практическая значимость.

Практическая значимость работы заключается в том, что разработанные схемные и алгоритмические решения построения цифровых систем управления сервоприводом и приводом в целом, а также систем встроенного контроля состояния привода существенно повышают безопасность полётов и улучшают условия работы экипажа при выполнении полётных заданий и возникновении экстремальных ситуаций.

Предлагаемые алгоритмы управления и мониторинга приводов, цифровые математические модели контролируемых элементов привода, использующиеся в системе контроля могут эффективно использоваться при проектировании электрогидравлических приводов в иных отраслях машиностроения, разрабатывающих силовые системы управления повышенной надёжности. Апробация работы.

Материалы диссертации докладывались на научных семинарах и конференциях, в частности, на Всероссийском семинаре «Проблемы развития гидропневмоавтоматики в 21 веке»-Москва 2001г., на 6-ой Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы совершенствования робототехнических и интеллектуальных систем летательных аппаратов» — Москва 2002г., на 10-ом международном научно-техническом семинаре «Современные технологии в задачах управления, автоматизации и обработки информации» - Алушта 2001г. и на 11-ом международном научно-техническом семинаре «Современные технологии в задачах управления, автоматизации и обработки информации» - Алушта 2002г.

Структура диссертации.

Диссертация состоит из Введения, пяти глав и приложения. В первой главе, которая носит обзорный характер, рассматривается состояние работ по повышению надежности электрогидравлических систем рулевых самолётов.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено, что при использовании цифровых методов в управлении и контроле электрогидравлических рулевых приводов маневренных самолётов необходимы следующие основные режимы: частота квантования процесса управления - не менее 1000 Гц; количество разрядов ЦАП/АЦП- не менее 12. Использование указанных параметров позволяет обеспечить качество управления рабочими процессами привода на уровне традиционных аналоговых блоков управления.

2. Показано, что применение разработанных цифровых моделей электрогидравлических резервированных сервоприводов, работающих в режиме реального времени в системе встроенного контроля, и обладающих свойством адоптации позволяет индицировать все возможные локальные отказы, минимизировать величину неуправляемых движений выходного звена в процессе установления факта локального отказа и перехода на исправный канал. При этом существенно сокращается время перехода с отказавшего канала привода на резервный канал.

3. Для улучшения качества подстройки цифровых моделей сервоприводов в реальном времени процессов управления пол&гом целесообразно использовать цифровую модель с непрерывной дополнительной коррекцией скорости, изменения выходной координаты модели. Такая подстройка позволяет обеспечить наилучшие показатели системы встроенного контроля исправности сервопривода при изменении режимов эксплуатации (изменения уровня давления подачи в централизованной гидросистеме и понижении температуры рабочей жидкости).

4. Установлено, что рулевые приводы, работающие в эксплуатационных режимах с изменяемым уровнем давления подачи, не обеспечивают требуемые частотные характеристики в области малых сигналов, как при аналоговом управлении, так и при цифровом управлении.

5. Применение в системах рулевых приводов, работающих в режимах с переменным давлением подачи, разработанных цифровых регуляторов, которые придают приводу свойства инвариантной до 8 следящей системы по отношению к конструктивно-технологическим и эксплуатационным факторам, позволяет существенно улучшить динамические характеристики сервопривода и привода в целом при малых амплитудах управляющих сигналов.

6. Установлено, что для резервированных рулевых приводов с цифровыми системами встроенного контроля исправности, которые используют принцип самоконтроля каналов с помощью цифровых адоптируемых моделей, необходимо настройку моделей и детекторов отказов производить при номинальном уровне давления подачи.

7. Применение разработанных средств цифрового контроля исправности каналов в резервированном рулевом приводе и цифровых регуляторов, улучшающих динамические характеристики приводов, позволяет существенно упростить аппаратную реализацию системы встроенного контроля и управляющей части. Это стало возможным потому, что указанные системы контроля и регулятора привода реализуются программно и не требуют дополнительной аппаратуры.

1. Гидравлические и пневматически приводы промышленных роботов.// Сб. под ред. Крейнина Г.В. М. Машиностроение 1990 г.

2. Петров Б.Н. Принцип инвариантности и условия его применения при расчете линейных и нелинейных систем.//Труды первого международного конгресса ИФАК. АН СССР. М.1961 г.

3. Проспект фирмы Hydraulic Units (USA) Автономный привод с объемным регулированием. 1993 г.

4. Simplified Actuator Hydraulic Schematic.// Проспект фирмы Parker Aerospace. J397 3021 10/09/98.

5. Ю.А. Беленков, В.Г. Нейман, М.П. Селиванов, Ю.В. Точилин Надежность объемных гидроприводов и их элементов. М. Машиностроение 1977 г.

6. Т.М. Башта Расчеты и конструкции самолетных гидравлических устройств.//М. ГНТИ ОборонГИЗ. 1961 г.

7. Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. -М.: Машиностроение, 1982 г.

8. В.И. Гониодский, Ф.И. Склянский, И.С. Шумилов Привод рулевых поверхностей самолетов,- М.: Машиностроение, 1974 г.

9. М. Гийон Исследование и расччет гидравлических систем. — М.: Машиностроение 1964 г.

10. М/ Guillon. L'Asservissement Hydraulique et Electrohydraulique.// Tom 1,2// Dunod,11. Paris 1972.

11. D/McCloy, H.R. Martin. Control of Fluid Power: Analysis and Design. -New York.: Ellis Horwood limited, 1980.

12. Проектирование следящих гидравлических приводов летательных аппаратовю/ под ред. Н.С. Гамынина. М.: Машиностроение. 1981г.

13. Системы оборудования летательных аппаратов. Под ред. А.М.Матвеенко. М.: Машиностроение 1995 г.

14. М.А. Локшин, A.M. Матвеенко. Гидравлических системы летательных аппаратов. // В кн. Проектирование гидравлических систем летательных аппаратов.- М.: Машиностроение, 1982 г.

15. С.В. Константинов, Б.С. Манукян, М.А. Клюев и др. Некоторые вопросы разработки рулевого привода современного маневренного саммолета.// Техника воздушного флота (приложение №2) 1990 г.

16. В.М. Фомичев. Электрогидравлические усилители мощности. В кн. Инженерные исследования гидроагрегатов летательных аппаратов. Под ред. Д.Н. Попова. М. Машиностроение 1978 г.

17. С.В. Константинов, П.Г. Редько Формирование требований к динамическим характеристикам приводов рулевых поверхностей маневренных самолетов.// Техника воздушного флота. № 2,2001 г.

18. С.А. Ермаков. Проектирование гидроприводов летательных аппаратов. В кн. Проектирование гидравлических систем машин. — М.: машиностроение. 1992 г.

19. Е.Т. Raymond with Chenoweth. Aircraft Flight Control Actuation System Design. Sosiety of Automotive Engineers, Inc.400, Commonwealth Drive Warrendale, PA 15096-0001 U.S.A. 1993.

20. G.R. Keller. Sizing servoactuators.// Hydraulics & Pneumatics. October 1984.

21. Б.В. Белевитин, C.A. Ермаков Схемотехническое проектирование авиационных рулевых гидроприводов с резервированием. — М.: МАИ, 1992 г.

22. П.Г. Редько, В.И. Карев Синтез энергетических параметров следящих гидроприводов для бортовых РЛС.// Привод и управление № 2,2000 г.

23. П.Г. Редько, М.А. Клюев, В.Ф. Кузнецов и др. Формирование требований к динамическим характеристикам рулевого привода маневренного самолета. // Техника воздушного флота, №2,2001 г.

24. В.А. Полковников Предельные динамические возможности следящих приводов летательных аппаратов. — М.: Изд-во МАИ,1995 г.

25. П.Г. Редько, В.И. Карев. Электрогидравлический привод антенны бортовой радиолокационной системы самолета.// Привод и управление №3,2001 г.

26. Н.Т. Кузовков Теория автоматического регулирования, основанная на частотных методах. М.: ОБОРОНГИЗ, 1960 г.

27. Теория автоматического регулирования. Книга 1./Под ред. В.В.Солодовникова/- М.: Машиностроение. 1967 г.

28. С.А. Ермаков, П.Г. Редько. Реализация механической характеристики гидропривода с дроссельным регулированием при постоянном давлении питания.// Приводная техника № 2 (30) 2001 г.

29. П.Г. Редько. Повышение безотказности и улучшение стабильности характеристик электрогидравлических следящих приводов. — М.: Изд-во МГТУ «Станкин». 2002

30. Т.А. Сырицын Эксплуатация и надежность гидро и пневмоприводов.-М.: Машиностроение, 1990 г.

31. С.А. Ермаков, С.В. Константинов, П.Г. Редько Резервирование систем рулевых приводов летательных аппаратов/Учебное пособие/ — М.: Изд-во МАИ. 2002 г.

32. Надежность изделий авиационной техники. ОСТ 1 00132-84.

33. Hooker D.S. and Vetsch G.J. Digital FBW Flight Control and Related Displays. SAE Preprint № 7510441.

34. E.C. Livingston Fly-by-Wire Flight Control System Design Consideration for Fighter Aircraft.// SAE Preprint № 751046.

35. Единые нормы летной годности гражданских транспортных самолетов стран — членов СЭВ.'М.: Межведомственная комиссия СССР. 1985 г.

36. С.А. Ермаков, С.В. Константинов, П.Г. Редько Системы разгрузки конструкций от силового взаимовлияния каналов в резервированных двухканальных сервоприводах и встроенный контроль их состояний.// Мир авионики № 4, 2001 г.

37. Редько П.Г. Электрогидравлические усилители мощности завода «Восход». //Привод и управление №2, 2001 г.

38. П.Г. Редько, В.И. Карев. Многоканальный резервированный гидропривод с элементами связи.// Привод и управление № 4(8), 2001 г.

39. П.Г. Редько, С.В. Константинов. Электрогидравлический рулевой привод с непосредственным управлением гидрораспределителем .// Мир авионики № 3, 2002 г.

40. С.А. Ермаков, С.В.'Константинов, П.Г. Редько. Цифровой регулятор для электрогидравлического сервопривода рулевого привода маневренного самолета.// Мир авионики № 1. 2001 г.

41. А.И. Гусаков, С.А. Ермаков, И.М. Крассов Экспериментальное исследование сервомеханизма инвариантного к изменению эксплуатационных параметров.// Материалы 4-го Всесоюзного совещания по теории чувствительности АН СССР. Киев.1974 г.

42. A.JI. Буров, C.A. Ермаков, П.Г. Редько, A.M. Селиванов. Многофункциональный цифровой регулятор автономногоэлектрогидравлического привода. Мехатроника № 3, 2001 г.

43. С.В. Константинов, Г.В. Квасов, П.Г. Редько и др. Особенности разработки алгоритмов и архитектуры системы управления перспективного маневренного самолета.// Техника воздушного флота №1,2002 г.

44. Д.Н. Попов. Динамика и регулирование гидро и пневмо-систем. — М.: Машиностроение, 1987.

45. П.Г. Редько, А.В. Амбарников, В.И. Тычкин, В.М. Рябов. Насосный гидропривод. Патент РФ на изобретение № 2148191 от 23.02.1998.

46. Гидравлические агрегаты и приводы систем управления полётом летательных аппаратов.// Под общей редакцией П.Г. Редько, Изд. «Олита», М.2004 г.