автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Система управления продольным движением легкого экраноплана с воздействием на руль высоты

На правах рукописи

ЗАЙЦЕВ СЕРГЕЙ ВАЛЕНТИНОВИЧ

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОДОЛЬНЫМ ДВИЖЕНИЕМ ЛЕГКОГО ЭКРАНОПЛАНА С ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА РУЛЬ ВЫСОТЫ

05.11.16 - информационно-измерительные и управляющие системы

»1

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань 2004

Работа выполнена в Казанском государственном техническом университете

им. А.Н. Туполева

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Романенко Л.Г.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Павлов В.Г. доктор технических наук, профессор Корнилов В.Ю.

Ведущая организация: ФГУП «Зеленодольское проектно-конструкторское бюро» г. Зеленодольск

Защита состоится « 20» ^вОРОАА_2004г. в_ 1С ч. на заседании N

диссертационного совета К 212.079.02 в Казанском государственном техническом университете им. А.Н.Туполева по адресу: г. Казань, ул. Толстого, 15, 3-е уч. зд. КГТУ, ауд. 3176

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Казанского государственного технического университета им. А.Н.Туполева.

Автореферат разослан « в» января 2004г.

Ученый секретарь

диссертационного совета д.т.н., профессор

qo6J ъ I

^ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Экономическое и социальное состояние регионов Сибири и Дальнего Востока неразрывно связано с эффективным функционированием транспортных систем. Отличительными особенностями Сибирских регионов являются сложные климатические условия и малая плотность населения на огромных территориях. Населенные пункты, как правило, расположены на берегах крупных рек. В таких условиях реки являются естественными и эффективными транспортными артериями. В последние годы объемы транспортной работы, выполняемой речным флотом, значительно снизились. Главными факторами, снижающими эффективность работы речного флота, являются короткий период навигации, невысокая скорость движения, значительное старение действующих судов, многочисленная перевалка грузов, необходимость длительного хранения грузов.

Все вышеперечисленное свидетельствует о том, что существует острая необходимость в создании нового эффективного вида транспорта, который мог бы обеспечить круглогодичное снабжение всем необходимым, населенных пунктов Сибири, Севера и Дальнего Востока. Наличие новых специфических качеств дает возможность экранопланам резко увеличить скорость и значительно расширить сферу их использования как во внутри районном, так и в межконтинентальном сообщении, обеспечить круглый год удовлетворение предприятий и населения в услугах транспорта.

Система управления является неотъемлемой частью экраноплана, позволяя обеспечить требуемое качество переходных процессов на различных эксплуатационных режимах. Обеспечение устойчивости продольного движения является наиболее важной задачей при построении системы управления движением экраноплана.

Большой вклад в создание теории околоэкранного движения, построении экранопланов и систем управления внесли такие отечественные ученые, как Р.Е.Алексеев, В.А. Бесекерский, Ф.Б. Гулько, В.Б. Диомидов, Р.Д. Иродов, А.И. Маскалик, A.B. Небылов, Д.Н.Синицын, В.М. Солдаткин, а также ряд зарубежных А. Липпиш, Г. Йорг, X. Фишер и др.

Цель работы: повышение качества переходных процессов и повышение безопасности движения легкого экраноплана.

Задача диссертационной работы заключается в разработке структуры системы управления с эффективным противодействием возмущающим факторам и выбор ее оптимальных параметров.

Методы исследования. В работе использованы методы дифференциального исчисления функций одной и многих переменных, линейной алгебры, теории автоматического управления, геометрического программирования, компьютерного моделирования и идентификации параметров на основе метода наименьших квадратов.

Научная новизна: разработана структура системы автоматического управления продольным птити.™ экпанопланя с нелинейными

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ

С I i • f е,)Г>ург »ОЯРК

законами управления для канала руля высоты, обеспечивающая удовлетворительное протекание переходных процессов в продольном движении и эффективное противодействие возмущающим факторам.

Для систем регулирования пятого порядка получены характеристические полиномы из условия минимума интегрального квадратичного критерия качества. Предлагаемые характеристические полиномы являются обобщением известных в теории автоматического управления полиномов и позволяют реализовать в замкнутой системе желаемый характер переходных процессов при полной и неполной информации о векторе состояния объекта с учетом расположения нулей передаточной функции регулируемой величины.

На основе полученных оптимальных характеристических полиномов разработана методика параметрического синтеза системы управления продольным движением легкого экраноплана, обеспечивающая заданные показатели качества переходного процесса. Таким образом, на защиту выносятся:

1. Структура системы управления продольным движением легкого экраноплана.

2. Нелинейные законы управления в канале руля высоты, обеспечивающие эффективное парирование ветровых возмущений.

3. Постановка и решение задачи поиска для систем регулирования пятого порядка коэффициентов характеристических полиномов, минимизирующих интегральный квадратичный критерий качества при ограничениях на произведение или (и) сумму корней полинома, а также на произведение, сумму корней полинома и второй диагональный минор матрицы Гурвица.

4. Методика выбора передаточных чисел в канале руля высоты на основе предложенных оптимальных коэффициентов характеристического полинома, обеспечивающая заданные показатели качества переходных процессов: временя регулирования и относительный коэффициент затухания.

Достоверность полученных результатов. Обеспечивается строгостью постановок математических и технических задач, математической строгостью выполнения выкладок и преобразований, возможностями их контроля на каждом этапе решения задачи, присущими самому примененному методу геометрического программирования и подтверждается результатами математического моделирования.

Практическая ценность состоит в следующем:

- разработана структура системы управления продольным движением легкого экраноплана, обеспечивающая удовлетворительные переходные процессы и повышающая безопасность движения в условиях действия на экраноплан возмущений.

- получены оптимальные характеристические полиномы, которые могут найти применение не только при синтезе систем управления экранопланами, но и при синтезе систем управления для широкого класса объектов регулирования.

Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены и используются при создании экранопланов РТС-6, НВА-06-10, в ОАО ОКБ «Сокол» г. Казани, а также в учебном процессе КГТУ им А.Н. Туполева при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: III, IV и V Международных научно-практических конференциях «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения информатики, экономики и права» (г. Москва, 2000, 2002, 2003 гг.); Четвертом всероссийском Ахметгалеевском семинаре «Аналитическая механика, устойчивость и управление движением» (г. Казань, 2000г.); Юбилейной научно-технической конференции «Автоматика и электронное приборостроение» (г. Казань, Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева, 2001г.), XXVII Гагаринских чтениях молодежной научной конференции (г Москва, 2001); Всероссийской научно-технической конференции "Современные технологии в кораблестроительном образовании, науке и производстве" (Н.Новгород, 2002); 9th International Student Olympiad on Automatic Control (Baltic Olympiad) (St.-Peterburg, 2002); IV Мгжнародна молсцижна науково-практична конференщя "ЛЮДИНАI КОСМОС"(Дншропетровськ, 2002).

Публикации. Основные результаты диссертации отражены в 15 работах, включая 5 патентов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, одного приложения и содержит 217 страниц машинописного текста, 6 таблиц и 37 рисунков. Библиография включает 63 наименования.

КРА ТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность вопросов, решаемых в диссертационной работе; сформулированы задачи научного исследования и цель работы, показана их практическая значимость, приведен обзор существующих методов синтеза систем автоматического управления и обоснована необходимость создания методики синтеза системы управления продольным движением легкого экраноплана на основе новых, предлагаемых в диссертации, оптимальных характеристических полиномов, которые были получены на основе математического аппарата геометрического программирования. Приведены основные понятия и определения геометрического программирования. В конце введения описана структура работы и кратко изложено основное содержание диссертации.

В диссертационной работе рассматривается построение системы управления продольным движением легкого экраноплана на базе двух экранопланов:

• НВА-06-10 - грузопассажирский экраноплан (рис. 1.);

-3-

• РТС6 - летающая лаборатория для исследования околоэкранного полета

В первой главе диссертации "Математические модели продольного движения легкого экраноплана" приведены нелинейные уравнения продольного движения экраноплана, показана методика пересчета уравнений относительно наиболее низкой точки экраноплана - задней кромки крыла, приведены линеаризованные уравнения продольного движения, использующиеся при выборе параметров системы управления продольным движением. Представлены требования к датчикам системы управления, нашедшим применение на тяжелых экранопланах.

Во второй главе диссертации "Определение оптимальных характеристических полиномов в случае минимизации интегрального квадратичного критерия качества при ограничении суммы или произведения корней полинома" рассмотрено определение оптимальных характеристических полиномов для систем регулирования пятого порядка в случае минимизации интегрального квадратичного критерия качества при ограничении произведения или суммы корней полинома.

Решается задача, в которой для регулируемой величины у(1) с изображением по Лапласу при нулевых начальных условиях и внешнем ступенчатом единичном воздействии, имеющим вид:

(рис.2.).

Рис. 1. Экраноплан НВА-06-10

Рис.2. Экраноплан РТС 6

(О

гдеа0 = 1 ,а5 =ц- заданное значение; г>,(; = 1,т)- константы, нужно найти а,,а2,а3,ал удовлетворяющие критерию устойчивости Гурвица и минимизирующие интегральную квадратичную оценку

г£х) Л2

л,

(2)

где х- отклонение регулируемой величины у(0 от нового установившегося состояния я») в переходном процессе

т,,т2,т3,т4- заданные весовые коэффициенты.

Далее вместо переменных а,,а2,а„а4 вводятся главные диагональные миноры х1Ух7,ху,хл матрицы Гурвица, с которыми коэффициенты характеристического полинома связаны соотношениями

а, = х,, о, = х,~'х3 + х,"1 х3~'х, + х,*,"1*,"'*, + х2х,''\х; а, = + х,2 х2~'х}~'хА + а, =х~'х4+х~'хг1х}~,\1 + х~,)1.

После чего исходная задача сводится к задаче геометрического программирования, в которой интегральная квадратичная оценка (2) представляет собой функцию, зависящую от диагональных миноров матрицы Гурвица.

Решение геометрической программы в итоге позволяет получить оптимальные значения коэффициентов характеристического полинома:

5. 5с 6, 5 82 б26, 8,8, 8,84 J

,( 852 8.2 8 а, =а. —+——+ —I; а, = а,

ЧМ, «А в.»4 Г

Г 5 '

(3)

525364 8,8384

где параметры 8, (»= 1,2,...,5) определяются системой алгебраических уравнений.

1

1. 8*8,28ф -

2. 8487 -3. 848,-4 8^813 -

I. 'I

Т,

4

82=0;

6

8^=0; ;=о;

в?в2 -0;

5. 8,8,-8,8, =0;

6. 828,„-848„=0;

7. 8,8„ -0,58,5,2 =0, 8 8,8,3-0,58,8,, =0.

(4)

где зависимые компоненты 5), 62 ,84 ,85 , 56 выражаются через независимые 83,8,, ()'= 7,8,...,13) согласно следующим соотношениям:

8, =8у-8, -8ю-28и -5п \

3, = 8, + 3, +6,+ 25, + 3„ +2д,2 +3 3„;

3, =3з-3,-23,0-23,,-8п;

8* = ^ -- - ^<5, - 3£, + 3,0 + 8„ - ~8,} - 481У.

Область существования искомых решений системы уравнений относительно неизвестных 8, (/ = 1,2,...,13) при т, #0 (/ = 1,2,3,4) должна принадлежать области, ограниченной неравенствами

5, >0; 0 = 1,2,...,13); 83 - 8,-28,0 - 28и-8,2 >0;

1_|8) -28, -1б, -38, +810 -|б12 -4813 > 0. (5)

Априорное знание малой окрестности существования искомого решения системы (4) в виде области (5) позволяет эффективно использовать итерационный метод Ньютона поиска корней системы.

Если за известный параметр при проектировании системы управления вместо коэффициента я, полинома принять коэффициент а,, то согласно выражениям (3) оптимальное значение коэффициента а! будет иметь вид:

и 8|

При этом уравнение 1 системы (4) упрощается и принимает вид:

8'-Ш8|8'=о- (б)

Обобщенный оптимальный характеристический полином, полученный для регулируемой величины (1) в случае минимизации интегральной квадратичной оценки (2), применим также и в случаях, когда существуют нули у передаточной функции системы. В зависимости от вида передаточной функции №(р)= К(р)/й(р) системы существуют пять вариантов применения полученных результатов. Для объединения пяти алгоритмов вычисления оптимальных характеристических полиномов в единый алгоритм, уравнения 1 -4 системы (4) представим в виде:

где индекс т указывает на число нулей у передаточной функции регулируемой величины. В задачах, где вместо уравнения (1) системы (4) используется уравнение (6), оно будет иметь вид:

г8,8„=0.

В зависимости от вида полинома числителя передаточной функции №(р) = К(р)/И(р) коэффициенты Л,1"1 (/ = М) будут иметь вид при т=0,

& ь;

Ь- -2ЬЛ

г+т:

Ь] -2Ь3Ь,

ь;

Ь;-гьА

при т=1; при т=2;

при т=3; при т=4;

ь;

^■т4 + т6

Ь' - 2Ь2Ь0

Ь1

^-г ьа

V + Т2 Ы-2Ь,Ь,

Ь] ь\

при т -О, при т~1.

при т-2,

при т=3. при т-4,

■2ЬА

Ь]

ь:

при т=0; при

при т=2;

при т=3; при т=4;

АГ> =

ь;

<

А> « при т=0;

ь, при т-1;

Г2 при т=2;

при т=3:

ь]

К при т-4:

известны и а!"} ¿0(1 = 1,2,3; »1 = 0,1,2,3),

Предполагается, что все А', Л'т) > 0; (ш = 0,1,2,3,4)

В третьей главе диссертации "Определение оптимальных характеристических полиномов в случае минимизации иите! ралыюго квадратичного критерия при ограничении суммы и произведения корней полинома" рассмотрено определение оптимальных характеристических полиномов для систем регулирования пятого порядка в случае минимизации интегрального квадратичного критерия качества при ограничении произведения и суммы корней полинома.

Задача этой главы подобна задаче, которая решалась в предыдущей главе. Отличие состоит в том, что в постановке задачи одновременно присутствуют ограничения а|=у>0; а5 = ц>0, где v и ц - заданные значения Задача

решена методом геометрического программирования. Оптимальные коэффициенты характеристического полинома находятся из выражений

5384 у 8,8284 V

|82831

где 81,61,в1,84 являются решениями алгебраических уравнений

1. 8,85 =«; 5. 8, ) ^">5, =0;

V......

2. 8; =0; 6. 8,8,, -2838,0 = 0;

3 . 8,8, -838, =0, 7. 838„ -28,8,2 = 0;

4.88. 8|810-8?8,, =0,

3

в которой коэффициенты Л,'"'^ = 1,23,4) имеют те же значения, что и в предыдущей главе.

Оставшиеся (зависимые) компоненты вектора 6 выражаются через независимые 8,, 8, (1=6,7,...,12).

8, =^-84 +8, +8, +28, +8,0 + 28,, +38,,;

82 = 84 -86 - 28, -28, -8, -38,0 -38,, —Зб12;

8) =84 -86-6т-26,-8|0-28,|-3812;

8, = I - 284 + 8, + 8, + 28|0 + 28„ + 28,2.

При этом область существования искомых решений системы (7) ограничена неравенствами:

8, >0; (/ = 1,2,...,12), 84 -86 -28, -28, -8, -38,„ -38„ -351г > 0;

^ - 284 + 8, + 8, + 28,0 + 28„ + 28,2 > 0.

При поиске корней системы уравнений (7) по-прежнему эффективен метод Ньютона.

В четвертой главе диссертации "Определение оптимальных характеристических полиномов в случае минимизации интегрального квадратичного критерия качества при ограничении на сумму, произведеиие корней полинома и второй диагональный минор определителя Гурвица" рассмотрено определение оптимальных характеристических полиномов для систем регулирования пятого порядка в случае минимизации интегрального квадратичного критерия качества обобщенной формы при ограничении произведения, суммы корней полинома и второго диагонального минора матрицы Гурвица.

Наличие ограничения на второй диагональный минор матрицы Гурвица А. позволяет расширить круг задач, при решении которых удается учесть ряд дополнительных требований при синтезе регулятора. В частное I и можно сократить число сигналов используемых в регуляторе без потери устойчивости.

Коэффициенты характеристического полинома соответствующие оптимальным диагональным минорам имеют вид

я5 =и,

где 8, являются решениями алгебраических уравнений

. 1 „ х-у-г-Ь . х

о. --; о, =-, о,—-;

2 + х-у-2/ 2 + х-у-Ъ 2 + х-у-21

84 = 8, =-У--; 86 =-*-;

2 + х-у-21 2 + х-у-2х 2 + х-у-21

8, ---;

7 2+х-у-Ь

дг = 8з/5,; _у = 85/8,; 2 =56/5,; / = 8,/8,

Система максимизирующих уравнений после подстановок

компонентов двойственного вектора и преобразований имеет вид

^(х-У-х-21}' 1 = г(х-у-х-Ь),

Искомые {решения принадлежат области

х > 0, у > 0, г > 0, / > 0, *

х-у-г-21 >0, \-х-у-1>0. В пятой главе " Методика синтеза параметров системы управления продольным движением легкого экраноплана и моделирование-движения экраноплана с системой управления" построена методика синтеза параметров системы управления продольным движением легкого экраноплана и проведено моделирование движения экраноплана с системой управления.

Отсутствие у рассматриваемых легких экранопланов управляемых (отклоняемых в обе стороны от нейтрального положения) закрылков не позволяет применить при выборе параметров системы управления упрощенный подход, при котором продольное движение разбивается на два

независимых - движение центра масс в продольной плоскости и угловое движение относительно центра масс.

Поэтому для синтеза системы управления продольным движением легкого жраноплана с учетом взаимосвязи углового движения и движения центра масс в продольной плоскости была построена методика определения параметров системы управления как при наличии полной информации о векторе состояния объекта, так и при отсутствии информации о высоте и вертикальной скорости движения экраноплана.

В случае полной информации закон управления рулем высоты имеет

вид:

А8, = ¡аА 9 + />г + /н Й + ¡н ДЯ + иу,

где '„,/„,/,/ -передаточные числа канала руля направления по тангажу, угловой и вертикальной скорости и отклонению высоты полета от опорного значения соответственно.

Нахождение передаточных чисел системы управления производится на основе минимизации интегральной квадратичной оценки вида:

во

/3 = \{хг +х]х1 + х\х2 +^х2)и о

где .* = #-//„, #,#„ -текущая и опорная относительные высоты полета экраноплана соответственно (относительная высота равна абсолютной высоте, отнесенной к средней аэродинамической хорде крыла экраноплана).

Также разработана методика синтеза параметров системы управления продольным движением легкого экраноплана при отсутствии сигнала о высоте полета над опорной поверхностью. Отсутствие датчиков высоты на легких экранопланах НВА-06-10 и РТС-6 вынуждает строить систему управления продольным движением с опорой на собственные свойства экраноплана возвращаться к установившейся высоте полета по окончании действия возмущения. Установившаяся (опорная) высота полета устанавливается автоматически, в зависимости от скорости движения экраноплана и балансировочного отклонения руля высоты.

При синтезе параметров системы управления учтены скоростные характеристики привода. Пренебрежение собственными свойствами привода при построении системы управления в случае быстрого протекания переходных процессов может привести в реальной системе к ухудшению последних. Закон управления рулем высоты с учетом скоростных свойств привода:

= К„ Д5+ А>7 + АГ, ДЙ- К ЛЯ ,

а!

где /.,,;„./,, -передаточные числа канала руля направления по тангажу, угловой и вертикальной скорости соответственно.

Уравнения движения с законом управления рулем высоты в этом случае будут иметь вид:

л а>"

= -ВаАЭ- Вв0>. + й„Д/7 + В„У) - В,Д<5„,

^Е-у-

Л ''

=к,л$+к„о>г + к, ан- кла,.

I <И

где Ва,В^Ви,В,,Вн,В„А,,А,,Ан,А.,Ан,С„Сн,Сн,Св,С.- динамические коэффициенты уравнений сил и моментов, зависящие от параметров корабля и параметров установившегося режима движения.

Передаточные числа канала руля высоты определяются из условия минимума интегральной квадратичной оценки

I = ](дя2 + х? Ш* + х\Шг ,

о

где ДЯ = Я-Я0; Н,Н„ -текущая и опорная относительные высоты полета экраноплана соответственно (относительная высота равна абсолютной высоте, отнесенной к средней аэродинамической хорде крыла экраноплана).

Весовые коэффициенты интегральной квадратичной оценки связаны с видом и временем желаемого переходного процесса следующими зависимостями

-для процесса регулирования, когда £ = 1, желаемое время регулирования определяется соотношением /,, =»:

-А, I

Т| = 4.74 ~Тт4

-для переходного процесса с одним перерегулированием, не превышающим пяти процентов от установившегося значения регулируемой

величины, для которого £, = 4212, ¡р « 3/ :

/

-о. ь =

При построении системы управления легким экранопланом можно исключить из структуры системы управления сигнал по вертикальной скорости без существенного ухудшения качества переходного процесса. Это требование вызвано тем, что существующие серийные датчики вертикальной скорости не обеспечивают необходимых для легких экранопланов точностных и динамических характеристик. Предложенная методика позволяет выполнить это условие при обеспечении минимума интегрального квадратичного критерия качества. Подобный подход позволяет значительно упростить и удешевить проектируемую систему управления продольным движением легкого экраноплана при удовлетворительном качестве переходных процессов. Вид переходного процесса замкнутой системы

«экраноплан- автопилот» при наличии и отсутствии сигнала по вертикальной скорости показан на рис.3

Автопилот при этом по структуре становится автоматом-демпфером, который на основе экранного эффекта обеспечивает стабилизацию опорной высоты полета. Значение коэффициента передачи по угловой скорости тангажа в этом случае позволяет косвенно оценить аэродинамическое качество конструкции экраноплана. Чем меньше значение коэффициента, тем более совершенной является конструкция. Переходный процесс свободного экраноплана и экраноплана с автоматом-демпфером показан на рис.4

Введение в канала руля высоты переменного коэффициента демпфирования позволяет значительно повысит комфортность движения в условиях действия возмущений (рис.5). В этом случае закон управления имеет вид:

где Ка ■ передаточный коэффициент закона управления, а:,, -коэффициент обратной связи привода, который будем считать заданным; 1лф'| при Эа>. > 0;

где

И

[О при 9а>. > 0,

О при |5|<|50|;

к}(9-Э0з1рг(9)) при >&>$„.

Для экранопланов наиболее тяжелыми являются горизонтальные порывы ветра, которые могут вызвать, например, при попутном порыве ветра просадку объекта вплоть до касания опорной поверхности. Реакция автомата тяги на изменение скорости полета при порывах ветра в начальный момент времени неэффективна, вследствие инерционных свойств двигателя. Наиболее эффективным оказалось парирование ветровых возмущений введением в канал руля высоты нелинейного закона управления, содержащего сигналы по скорости полета и линейному ускорению. В основу действия нелинейного закона управления положен принцип поддержания постоянства скорости полета посредством воздействия на руль высоты. Эффективность нелинейного закона управления видна из графиков переходных процессов на рис.6. На данный закон управления подана заявка на изобретение №2002132761 с приоритетом от 5.12.2002.

Закон управления тягой двигателя в режиме стабилизации воздушной скорости полета взят в виде

&д„ = К,ЛУ + Кч ¡ЛУЖ, •

где ЛУ = У-У0, У0-опорное значение воздушной скорости, К,, Кч -передаточные числа закона управления. Выбор передаточных

коэффициентов канала тяги двигателя не представляет сложности и производится на основе характеристического полинома второго порядка вида р1 +2С/о„р +о>£.

При проведении моделирования были учтены динамические свойства и зоны нечувствительности датчика воздушной скорости полета, датчика угловой скорости тангажа и привода руля высоты. При этом отклонение руля высоты было ограничено значением ±20°. Параметры датчиков могут существенным образом влиять на переходные процессы в замкнутой системе управления "экраноплан-система управления". На рис.7 показаны автоколебания руля высоты амплитудой 4,7° и частотой ~ 1,7 Гц, возникающие в этом случае.

Исследования показали, что уменьшения амплитуды автоколебаний можно добиться использованием датчика угловой скорости, обладающего высокой собственной частотой колебаний и добротностью, либо использованием серийного авиационного датчика угловой скорости с включением параллельно его сигналу, сигнала угловой скорости, пропущенного через фильтр вида:

1Г( о) К<°°р

г с соответствующим выбором его параметров.

Так, применение фильтра с параметрами £ = 0,5; ©„=62,83 '/с; К = 0,1 как следует из рис.8, позволяет значительно уменьшить негативное * влияние зон нечувствительности и динамических свойств элементов системы

управления на движение замкнутой системы "экраноплан - система управления".

Рис. 3. Реакция экраноплана на начальное воздействие в виде отклонения относительной высоты полета от опорного значения на 0.1 хорду крыла.

Рис.4. Реакция экраноплана на попутный горизонтальный порыв ветра амплитудой 3 м/с, длительностью 1 с

Время, с *

Рис.5. Реакция экраноплана на начальное воздействие в виде угловой скорости относительно поперечной оси 20 °/с

I

г »

Рис. 6. Реакция экраноплана на попутный горизонтальный порыв ветра амплитудой 3 м/с, длительностью 1 с

Время, с

Рис.7. Отклонение руля высоты при действии попутного горизонтального порыва ветра амплитудой 3 м/с, длительностью 1 с.

Рис. 8 Отклонение руля высоты при действии попутного горизонтального порыва ветра амплитудой 3 м/с, длительностью 1 с при наличии фильтра в законе управления.

В заключении диссертации сформулированы основные результаты:

Диссертационная работа выполнена в соответствии с общими требованиями, предъявляемыми к создаваемым системам управления для легких экранопланов типа РТС-6, НВА-06-10 и представляет собой завершенную научно-техническую работу по созданию системы управления продольным движением легкого экраноплана, работающей одновременно с летчиком.

Работа направлена на решение большой и важной технической задачи -улучшение качества переходных процессов и повышение безопасности движения в условиях действия на экраноплан возмущающих факторов.

Общими результатами являются следующие:

1. Предложена структура системы автоматического управления продольным движением легкого экраноплана, обеспечивающая удовлетворительные переходные процессы и повышающая безопасность движения за счет применения нелинейных алгоритмов управления.

2. Получены характеристические полиномы для систем регулирования пятого порядка из условия минимума интегрального квадратичного критерия качества при наличии ограничений на сумму или (и) произведение корней характеристического полинома; на сумму, произведение и второй

диагональный минор Гурвица. Характеристические полиномы являюкя обобщением известных в теории автоматического управления полиномов и позволяют реализовать желаемый характер переходных процессов и требуемое время регулирования при полной и неполной информации о векторе состояния объекта управления с учетом расположения нулей передаточной функции регулируемой величины.

3. Разработана на основе оптимальных характеристических полиномов методика синтеза системы управления продольным движением, как при полной информации, так и при отсутствии сигнала по высоте и вертикальной скорости.

4. Предложены нелинейные законы управления, обеспечивающие эффективное парирование возмущений, уменьшение амплитуды автоколебаний, появляющихся из-за наличия зон нечувствительности датчиков системы управления и его сервопривода.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Романенко Л.Г., Ганева A.A., Зайцев C.B. Об одном автопилоте для легкого самолета и его синтезе. Доклад на III Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики и права». Книга «Приборостроение». -Московская государственная академия приборостроения и информатики,

2000. С. 139-143.

2. Романенко Л.Г., Ганева A.A., Зайцев C.B. Система управления боковым движением легкого самолета и ее синтез. Тез. докл. четвертого всероссийского ахметгапеевского семинара "Аналитическая механика, устойчивость и управление движением", Казань: КГТУ. 2000, С.39.

3. Романенко Л.Г., Ганева A.A., Зайцев C.B. Характеристический полином для систем регулирования пятого порядка, минимизирующий критерий качества обобщенной формы. Изв. Вузов. Авиационная техника.

2001. - №1. - С.22-25.

4. Романенко Л.Г., Зайцев C.B., Колчин A.B. Управление продольным движением легкого экраноплана с воздействием на руль высоты. Тез. докл четвертого всероссийского ахметгалеевского семинара "Аналитическая механика, устойчивость и управление движением", Казань: КГТУ, 2000, С.43-44.

5. Романенко Л.Г., Зайцев C.B. К задаче управления продольным движением экраноплана" Докл. на юбилейной научно-технической конференции "Автоматика и электронное приборостроение", Казань- КГТУ 2001, С.98-100.

6. Зайцев C.B. Управление продольным движением легкого экраноплана - Тез. докл. XXVII Гагаринских чтений молодежной научной конференции, - Москва, 2001. Т.6. С. 118- И 9.

7. Патент Российской Федерации № 2176812. Система управления боковым движением легкого самолета / авт. изобрет. — Романенко Л Г., Романенко ГЛ., Ганева A.A., Зайцев C.B. — Опубл. 10.12.2001. Бюлл. №34.

8. Патент Российской Федерации № 2180131. Способ одноканального управления в продольном движении легкого экраноплана / авт. изобрет. — Романенко Л.Г., Назаров В.В., Ганева A.A., Зайцев C.B. Опубл. 27.02.2002. Бюлл. № б..

9. Sergey V. Zaycev Control of light ekranoplan in longitudinal movement at the incomplete information on the state vector of the object-9lh International Student Olympiad on Automatic Control (Baltic Olympiad), SPbSIFMO,2002, P.5-6.

10. Романенко Л.Г., Зайцев C.B. Оптимизация параметров системы управления продольным движением легкого экраноплана при неполной информации о векторе состояния объекта- Доклад на всероссийской научно-технической конференции "Современные технологии в кораблестроительном образовании, науке и производстве", Н.Новгород, 2002, С.529-535

11. Зайцев C.B. Управление продольным движением легкого экраноплана.- IV М1Жнародна молод!жна науково-практична конференшя "ЛЮДИНАI КОСМОС", Дншропетровськ, 2002, С.76

12. Романенко Л.Г., Зайцев C.B. Синтез системы управления продольным движением легкого экраноплана при неполной информации о векторе состояния объекта - Доклад на Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики и права». Книга «Приборостроение». - Московская государственная академия приборостроения и информатики, 2002, С. 178-182

13. Заявка на изобретение № 2001132709 от 17.12.2001 с решением о выдаче патента от 15.102003. Устройство одноканального управления в продольном движении легкого экраноплана / авт. изобрет. — Романенко Л.Г., Назаров В.В., Ганева A.A., Зайцев C.B.

14. Романенко Л.Г., Романенко Г.Л., Зайцев C.B. Автопилот без гироскопических датчиков углов ориентации для легких летательных аппаратов "- Доклад на Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики и права». Книга «Приборостроение». - М.: Московская государственная академия приборостроения и информатики, 2003.

15. Патент Российской Федерации № 2208243. Способ и устройство управления стабилизируемым параметром подвижного объекта / авт. изобрет. — Романенко Л.Г., Романенко Г.Л, Ганева A.A., Зайцев C.B. Бюлл. №19 от 10.07.2003.

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ.л. 1,25. Усл.печ.л. 1,16. Усл.кр-отт. 1,16. Уч.-изд.л. 1,0.

_Тираж 100. Заказ Д1._

Типография Издательства Казанского государственного технического университета 420111, Казань, К.Маркса, 10

оз: од ^Qç

РНБ Русский фонд

2006-4 8482

л

s4V

О 1 m 2004

Основные обозначения

Введение

1. Актуальность темы. Цель работы.

2. Выбор метода решения задачи.

3. Основные понятия, определения и положения геометрического программирования.

4. Структура диссертации.

Глава 1. Математические модели продольного движения легкого экраноплана.

1.1. Нелинейная модель продольного движения экраноплана.

1.2. Линеаризованная модель продольного движения экраноплана

1.3. Требования к измерителям координат.

Глава 2. Определение оптимальных характеристических полиномов в случае минимизации интегрального квадратичного критерия качества при ограничении суммы или произведения корней полинома.

2.1. Постановка задачи и сведение ее к задаче геометрического программирования.

2.2. Построение двойственного пространства.

2.3. Вывод максимизирующих уравнений.

2.4. Определение минимизирующего вектора прямой программы и оптимальных коэффициентов характеристического полинома.

2.5 Решение системы максимизирующих уравнений.

2.6. Частные случаи.

2.7. Оптимальные характеристические полиномы для различных вариантов передаточных функций системы регулирования.

2.8. Выводы.

Глава 3. Определение оптимальных характеристических полиномов в случае минимизации интегрального квадратичного критерия качества при ограничении суммы и произведения корней полинома.

3.1. Формулирование задачи.

3.2. Построение двойственного пространства.

3.3. Составление максимизирующих уравнений.

3.4. Определение минимизирующего вектора прямой программы А и оптимальных коэффициентов характеристического полинома.

3.5. Решение системы максимизирующих уравнений.

3.6. Частные случаи.

3.7. Выводы.

Глава 4. Определение оптимальных характеристических полиномов в случае минимизации интегрального квадратичного критерия качества при ограничении на сумму, произведение корней полинома и второй диагональный минор определителя Гурви-ца.

4.1. Формулирование задачи и ее решение.

4.2. Частные случаи.

4.3. Выводы.

Глава 5. Методика синтеза параметров системы управления продольным движением легкого экраноплана и моделирование движения экраноплана с системой управления.

5.1. Синтез параметров системы управления продольным движением легкого экраноплана.

5.2. Математическое моделирование продольного движения экраноплана с системой управления.

5.2.1. Исследование линейной модели продольного движения экраноплана.

5.2.2. Исследование нелинейной модели продольного движения экраноплана.

5.2.3.Нелинейный закон управления в канале руля высоты.

5.2.4. Исследование нелинейной модели продольного движения экраноплана с нелинейным законом управления с учетом характеристик датчиков.

5.2.5. Структурная схема системы управления продольным движением легкого экраноплана.

5.2.6. Выводы.

1. Актуальность темы. Цель работы

Экранопланы являются летательными аппаратами, предназначенными для полета на низкой высоте в зоне действия экранного эффекта.

Экранопланы обладают высоким аэродинамическим качеством, которое превышает показатели самолетов. Аэродинамическое качество экранопланов существенно зависит от относительной высоты полета - рис.0.1. Относительной высотой полета называют отношение высоты полета над опорной поверхностью к средней аэродинамической хорде крыла (САХ).

Для оценки места экраноплана среди современных транспортных средств удобно использовать диаграмму, предложенную Карманом и Габриели [29]. По оси ординат этой диаграммы, показанной на рис. 0.2, нанесено значение совершенства транспортного средства (ТС) в виде ходового качества К (отношение массы ТС к силе сопротивления при его движении), которое для судов эквивалентно гидродинамическому или гидроаэродинамическому качеству; для самолетов, вертолетов и экранопланов—аэродинамическому. По оси абсцисс этой диаграммы lg К 2,0

1,5

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 h

Рис.0.1 нанесена скорость движения в логарифмическом масштабе. Аэродинамическая эффективность определяется соотношением KV.

AV= 21000 (оценка NASA) 15000 (прогноз на 1995 г.) 13500 (1965 г.)

7500 (1950 г.) tx -СМ-6 О — «Орленок» А - КМ в - «Лунь* (фуз на корпусе) п - «Лунь» (фуз внутри корпуса) lgi-, км/ч

Рис.0.2. Диаграмма Кармана-Габриели

Из приведенных графиков видно, что экранопланы наиболее эффективны при скоростях движения 100-800 км/ч. В этом диапазоне скоростей движения экранопланы оказываются гораздо эффективней своих ближайших конкурентов - судов на воздушной подушке, судов на подводных крыльях и вертолетов.

Также интересна оценка, основанная на гипотезе Кармана, согласно которой различные транспортные средства, включающие водоизмещающие суда и корабли, подводные лодки и самолеты на одном техническом уровне характеризуется одинаковой величиной KV=const. Это позволяет даже по единичным экспериментальным точкам для построенных аппаратов судить о принципиально достижимом уровне аэродинамики и оценить степень их аэродинамического качества.

Согласно классификации Международной морской организации (IMO), экранопланы представлены тремя типами:

• А - экранопланы, не имеющие возможности отрыва от экрана;

• В - аппараты, способные, в случае необходимости, летать вне экрана;

• С - летательные аппараты, использующие экран только в режимах взлета—посадки.

В соответствии с типами принят следующий порядок сертификации: тип А сертифицируется IMO, тип В - сертифицируется в IMO с учетом требований Международной авиационной организации (IKAO), третий тип -тип С - сертифицируется по нормали IKAO с привлечением норм IMO.

По массогабаритным показателям также принято деление на легкие, средйие и тяжелые экранопланы в зависимости от размеров, массы и других параметров.

Большие и средние экранопланы сложны как конструктивно, так и по составу применяемых систем управления. Диапазон применения таких транспортных средств чрезвычайно широк: они могут применяться при проведении спасательных операции на акватории мирового океана, в военных целях и т.д.

К легким экранопланам относятся аппараты массой до нескольких тонн и размерами до 20 метров. Такие аппараты находят применение на реках при перевозке небольшого числа пассажиров и грузов.

В настоящее время рассматриваются возможности использования легких экранопланов для обеспечения круглогодичной навигации на реках Сибири и Дальнего Востока. Отличительными особенностями Сибирских регионов являются сложные климатические условия и малая плотность населения на огромных территориях. Населенные пункты, как правило, расположены на берегах крупных рек. В таких условиях реки являются естественными и эффективными транспортными артериями. Главными факторами, снижающими эффективность работы речного флота, являются короткий период навигации, невысокая скорость движения, значительное старение действующих судов, многочисленная перевалка грузов, необходимость длительного хранения грузов. Таким образом существует острая необходимость в создании нового эффективного вида транспорта, который мог бы обеспечить круглогодичное снабжение всем необходимым, населенных пунктов Сибири, Севера и Дальнего Востока.

Наличие новых специфических качеств дает возможность экранопланам обеспечить круглый год удовлетворение предприятий и населения в услугах транспорта.

Влияние экрана на подъемную силу известно достаточно давно. Одной из первой патентных заявок на использование эффекта экрана является патент финского инженера Г. Каарио на аэросани в виде крыла малого удлинения, поставленного на лыжи. Данная заявка была подана в 1935 году, однако практического применения не нашла, ввиду нерешенности вопросов устойчивости. Действующие модели экранопланов появились значительно позже, после построения математической и физической моделей движения в зоне действия экранного эффекта.

Построением транспортных средств с использованием эффекта экрана в настоящее время занимаются во многих странах, в том числе в США, Германии, Швеции, Норвегии, Финляндии, Япоиии, Китае и других.

В нашей стране наиболее известны экранопланы, созданные в НПО «ЦКБ по СПК» под руководством Р.Е. Алексеева. Именно он впервые ввел в употребление термин «экраноплан». Вместе с Алексеевым в ЦКБ по СПК работали такие ученые как Синицын Д.Н., Маскалик А.И. и многие другие. Алексеев возглавил работы по созданию практических образцов экранопланов в 1958 году. В 1961 году был разработан проект и создана первая самоходная модель СМ-1. Им были созданы корабль-макет «КМ» взлетной массой более 500 т, первый в мире транспортный экраноплан «Орленок» более 100 т., «Лунь» - более 300 т.

Созданием и разработкой систем управления для экранопланов НПО «ЦКБ по СПК» занимался коллектив под руководством В.Б. Диомидова [13].

Вопросы создания транспортных средств с использованием экранного эффекта и систем управления полетом вблизи экрана отражены в ряде публикаций [2,6,12,13,15,19,21,29,58,59].

Как объект управления экраноплан является нелинейным нестационарным объектом и имеет ряд специфических особенностей. Основной проблемой при построении систем управления экранопланами является обеспечение продольной устойчивости на всех режимах полета. Устойчивость экраноплана в продольном движении вдали от экрана, подобно самолету, имеет место при расположении аэродинамического фокуса позади центра тяжести, что достигается соответствующей центровкой и аэродинамической компоновкой подвижного объекта. Этого условия устойчивости недостаточно для экраноплана находящегося в зоне действия экранного эффекта, система аэродинамических сил которого существенно зависит от высоты полета над экраном. При полете в зоне действия экранного эффекта, как было показано теоретическими и экспериментальными исследованиями Р. Д. Иродова [21], продольная устойчивость определяется еще и положением фокуса по высоте. Большой вклад в исследование движения экраноплана внесли работы И. В. Жукова, который ввел понятие фокуса по вертикальной скорости [15]. С целыо обеспечения продольной устойчивости фокус по высоте должен быть расположен впереди аэродинамического фокуса. Для обеспечения продольной устойчивости экраноплана в зоне действия экранного эффекта недостаточно обеспечит правильную центровку. Необходима и определенная аэродинамическая компоновка. Так, предотвращение опасного для экраноплана пикирования при снижении высоты полета в зоне действия экранного эффекта за счет приращения аэродинамической силы можно добиться использованием высоко поднятого горизонтального оперения и руля высоты, которые должны быть вынесены из зоны скоса потока за крылом и находиться вне зоны действия экранного эффекта. При этом устойчивость можно обеспечить только на некоторых режимах полета, выход за которые является наиболее частой причиной аварий экранопланов. Обеспечение боковой устойчивости для экранопланов не представляет проблем, ввиду резкого увеличения подъемной силы на приближающейся к экрану части крыла, создающей сильный восстанавливающий момент.

Для обеспечения устойчивости и управляемости, улучшения эксплуатационных характеристик, повышения надежности и парирования ветроволновых возмущений движения экраноплана необходимо применение системы управления. При построении системы управления легким экранопланом необходимо учитывать отсутствие запаса по высоте при движении в зоне экранного эффекта при скоростях сравнимых с авиационными.

При построении систем управления движением легких экранопланов необходимо учитывать ряд дополнительных особенностей. Крейсерский режим полета легких экранопланов происходит на высотах менее одного метра. Погрешность измерения текущей высоты полета над опорной поверхностью серийными радиовысотомерами, предназначенными для экранопланов, составляет около 0,1 м в диапазоне высот 0-15 м [32]. Таким образом, возможно отсутствие в системах управления полетом легкими экранопланами датчиков для измерения высоты полета над опорной поверхностью при полете на высотах 0,3-1 м над поверхностью (крейсерский режим).

Другой особенностью управления полетом легких экранопланов является возможное отсутствие управляемых (отклоняемых в обе стороны от нейтрального положения) закрылков, которые на средних и тяжелых экранопланах самолетной схемы применяются для непосредственного управления подъемной силой.

В данной диссертационной работе рассматривались задачи построения систем управления продольным движением для двух легких экранопланов:

-13- НВА-06-10 - грузопассажирский экраноплан, основной режим эксплуатации которого проходит в зоне влияния экрана, а кратковременные маневры в вертикальной плоскости производятся на форсированном режиме работы двигателей или за счет динамического подлета аппарата. Экраноплан имеет фюзеляж, горизонтальное и вертикальное оперение, крыло малого удлинения и центроплан. Силовая установка состоит из двух турбовинтовых двигателей М-601 для образования воздушной подушки (ВП) и маршевого двигателя АИ-25, установленного в хвостовой части экраноплана. Старт экраноплана осуществляется с относительно ровной твердой поверхности, полет - над относительно ровной поверхностью (экраном) в диапазоне высот - 0,5-2,0 м. Внешний вид представлен на рис. 0.3, а основные данные в таблице 0.1.

Рис.0.3. Внешний вид экраноплана НВА-06-10

Табл. 0.1. Основные данные экраноплана НВА-06-10

Максимальная тяга двигателя ЛИ-25 Р 1x1500 кг

Максимальная эквивалентная мощность двигателей типа М-601 N 2х760лс

Номинальная эквивалентная мощность двигателей типа М-601 N 2x615 лс

Исходный взлетный вес аппарата Go 9000 кг

Расчетный момент инерции Iz = 9775 кг*м*сек2

Расчетный Ц.Т. экраноплана, в доляхСАХ Хт 0.41

Вес снаряженного аппарата, кг G 7900

Длина экраноплана,м 20.12

Высота экраноплана,м 5.65

Размах крыла по концевым шайбам,м -9.40

Высота установки крыла от задней кромки до экрана, м(в долях СЛХ) 0.275 (0.06 САХ)

Угол установки крыла, град 3.5

Угол поперечного Y крыла, град 0,0

Средняя аэродинамическая хорда (САХ)крыла,м 4.78

Площадь крыла, м2 45.0

Площадь элеронов, м2 2x7.5

Площадь воздушной подушки, м2 39

Периметр воздушной подушки,м 47

Статическое давление в воздушной подушке, кг/м2 231

Центр площади воздушной подушки, в долях САХ крыла 0.42

Размах горизонтального оперения, м 7.5

Общая площадь горизонтального оперения,м2(0.29Бкр) 13,03

Плечо от Ц.Т до 0.25САХ оперения,м(2.18 САХ) 10.04

Коэффициент статического момента оперения, Аго 0.61

Площадь руля высоты,м2 4.91

Площадь киля, м2 7.84

Площадь руля направления, м2 2.64

РТС6 -второй рассматриваемый экраноплан, предназначенный для использования в качестве летающей лаборатории, внешний вид и основные характеристики которого приведены в таблице 0.2 и на рис.0.4.

Табл. 0.2. Основные данные экраноплана РТС 6 масса экраноплана 1500 кг. площадь крыла 20 м\ средняя аэродинамическая хорда крыла 3,1 м. момент инерции 6000 кгм2. скорость полета 37 м/с. тяга винта 1000 н плечо тяги 0,11 м

CARGO-PASSENGER GROUND-EFFECT VEHICLE

Рис. 0.4

Цель диссертации состоит в повышении качества переходных процессов и повышении безопасности движения легкого экраноплана.

5.2.6. Выводы

Таким образом, разработанные в пятой главе диссертации методики параметрического синтеза автопилота обеспечивают конструктивность передаточных чисел при полной и неполной информации о векторе состояния объекта.

При неполной информации о векторе состояния объекта система управления продольным движением экраноплана, в силу особенностей экранного полета, обеспечивает удовлетворительное качество переходных процессов по параметрам продольного движения при эффективном парировании ветроволновых возмущений, в том числе наиболее тяжелых для экраноплана - горизонтальных порывов ветра.

При исследовании продольного движения на базе нелинейной математической модели экраноплана с системой управления с учетом характеристик датчиков показано, что амплитуда колебаний руля высоты не превышает 0,07° (0,3% от предельного отклонения. Это значение находится в пределах диапазона допустимых изменений, рекомендованных на основе испытаний двухканальных систем управления движением экраноплана "Смена" [13].

Нелинейная система управления при парировании горизонтальных порывов ветра амплитудой 3 м/с, обеспечивая эффективное противодействие возмущению, возмущает угол тангажа не более чем на 1° по сравнению с линейной системой.

Алгоритмы синтеза эффективны, нетрудоемки, удобны в инженерной практике и способствуют быстрому достижению цели при проектировании автопилота.

Рис. 5.18. Структурная схема системы управления продольным движением экраноплана

Заключение

Диссертационная работа выполнена в соответствии с общими требованиями, предъявляемыми к создаваемым системам управления для легких экранопланов типа РТС-6, НВА-06-10 и представляет собой завершенную научно-техническую работу по созданию системы управления продольным движением легкого экраноплана, работающей одновременно с летчиком.

Работа направлена на решение большой и важной технической задачи -улучшение качества переходных процессов и повышение безопасности движения в условиях действия на экраноплан возмущающих факторов.

Общими результатами являются следующие:

1. Предложена структура системы автоматического управления продольным движением легкого экраноплана, обеспечивающая удовлетворительные переходные процессы и повышающая безопасность движения за счет применения нелинейных алгоритмов управления.

2. Получены характеристические полиномы для систем регулирования пятого порядка из условия минимума интегрального квадратичного критерия качества при наличии ограничений на сумму или (и) произведение корней характеристического полинома; на сумму, произведение и второй диагональный минор Гурвица. Характеристические полиномы являются обобщением известных в теории автоматического управления полиномов и позволяют реализовать желаемый характер переходных процессов и требуемое время регулирования при полной и неполной информации о векторе состояния объекта управления с учетом расположения нулей передаточной функции регулируемой величины.

3. Разработана на основе оптимальных характеристических полиномов методика синтеза системы управления продольным движением, как при полной информации, так и при отсутствии сигнала по высоте и вертикальной скорости.

4. Предложены нелинейные законы управления, обеспечивающие эффективное парирование возмущений, уменьшение амплитуды автоколебаний, появляющихся из-за наличия зон нечувствительности датчиков системы управления и его сервопривода.

5. Алгоритмы синтеза эффективны, нетрудоемки, удобны в инженерной практике и способствуют быстрому достижению цели при проектировании автопилота.

1. Бекишев Г.А., Кратко М.И., Элементарное введение в геометрическое программирование. -М.: Наука, 1980. -143 с.

2. Белавин Н.И. Экранопланы. Л. Судостроение. 1977. 232 с.

3. Белгородский С.Л., Автоматизация управления посадкой самолета. -М.:Транспорт, 1972. 352 с.

4. Беллман Р. Динамическое программирование. -М.: Иностранная литература, 1960. -460 с.

5. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. -М.: Наука, 1972.-768 с.

6. Богомолов А.И., Семенов П.К. Система управления продольным движением экраноплана со свойствами адаптации. Изв. вузов. Авиационная техника, 1995, №2, С.20-26

7. Боднер В.А. Системы управления летательными аппаратами. -М.: Машиностроение, 1973. 506 с.

8. Болтянский В.Г. Математические методы оптимального управления. М.: Наука, 1969. -408 с.

9. Болтянский В.Г., Гомкрелидзе Р.В., Понтрягин Л.Г. Математическая теория оптимальных процессов. -М.: Наука, 1976.-392 с.

10. Бортовые системы управления полетом. Байбородин Ю.В., Драбкин В.В., Сменковский Е.Г., Унгурян С.Г., -М.: Транспорт, 1975. 336с.

11. Даффин Р., Питерсон Э., Зенер К. Геометрическое программирование. -М.: Мир, 1972. -311 с.

12. Дегтярев Г.Л., Закиров И.М., Моисеев А.Н., Фирсов В.А. Основные направления и результаты исследований по межвузовской научно-технической программе "Экраноплан". Изв. вузов. Авиационная техника, 1995, №2, С.3-5.

13. Диомидов В.Б. Автоматическое управление экранопланов. С.Петербург. 1996. 202с.

14. Доброленский Ю.П., Иванова В.И., Поспелов Г.С. Автоматика управляемых снарядов. -М.: Оборонгиз, 1963.-548с.

15. Жуков В.И. Особенности аэродинамики, устойчивости и управляемости экраноплана. Изд.отдел ЦАГИ. М. 1997. 80с.

16. Зайцев С.В. Управление продольным движением легкого экраноплана Тез. докл. XXVII Гагаринских чтений молодежной научной конференции, - Москва, 2001. Т.6. С. 118-119.

17. Зайцев С.В. Управление продольным движением легкого экранопла-на.- IV М1жнародна молод!жна науково-практична конференщя "ЛЮДИНА I КОСМОС", Днтропетровськ, 2002, С.76.

18. Зангвилл У.И., Уиллорд И. Нелинейное программирование. М.: Советское радио, 1973. -311 с.

19. Заявка на изобретение № 2001132709 от 17.12.2001 с решением о выдаче патента от 15.102003. Устройство одноканального управления в продольном движении легкого экраноплана / авт. изобрет. — Романенко Л.Г., Назаров В.В., Ганева А.А., Зайцев С.В.

20. Зенер К. Геометрическое программирование и техническое проектирование. -М.: Мир, 1973. -111 с.

21. Иродов Р.Д. Критерии продольной устойчивости экраноплана. М.: Ученые записки ЦАГИ. 1970. Т.1. №4. С.63-72.

22. Красовский А.А., Поспелов Г.С. Основы автоматики и технической кибернетики. -М.: Госэнергоиздат, 1962. -600 с.

23. Кузовков Н.Г. Модальное управление и наблюдающие устройства. -М.: Машиностроение, 1976.-184с.

24. Кузовков Н.Г. Системы стабилизации летательных аппаратов (баллистических и зенитных ракет). -М.: Высшая школа, 1976.-304с.

25. Ла-Салль Ж., Лефшец С. Исследование устойчивости прямым методом Ляпунова. -М.: Мир, 1964. -168 с.

26. Летов A.M. Аналитическое конструирование регуляторов I III //

27. Автоматика и телемеханика. 1960. -Т. 21, № 4. -С. 436-441; № 5. -С.561-558; № 6. -С. 661-665.

28. Летов A.M. Устойчивость нелинейных систем регулирования. -М.: Гос. издательство физ-мат. литературы, 1962. -484 с.

29. Летов Л.М. Динамика полета и управления. М.: Наука, 1969.-360 с.

30. Маскалик А.И., Синицын Д.Н. и др. Экранопланы. Особенности теории и проектирования, С-Пб, Судостроение, 2000. -320 с.

31. Михалев И.А., Окоемов Б.Н., Павлина И.Г., Чикулаев М.С., Эйдинов Н.М. Системы автоматического управления самолетом. Методы анализа и расчета. -М.: Машиностроение, 1971.-546 с.

32. Михалев И.А., Окоемов Б.Н., Чикулаев М.С. Система автоматического управления самолетом. -М.: Машиностроение, 1987. 240с.

33. Небылов А. В. Измерение параметров полета вблизи морской поверхности, СПб.:СПбГААП. 1994.

34. Остославский И.В. Аэродинамика самолета. М. Оборонгиз. 1957. 560с.

35. Патент Российской Федерации № 2176812. Система управления боковым движением легкого самолета / авт. изобрет. — Романенко Л.Г., Романенко Г.Л., Ганева А.А., Зайцев С.В. — Опубл. 10.12.2001. Бюлл. №34.

36. Патент Российской Федерации № 2180131. Способ одноканального управления в продольном движении легкого экраноплана / авт. изобрет. — Романенко Л.Г., Назаров В.В., Ганева А.А., Зайцев С.В. Опубл. 27.02.2002. Бюлл. № 6

37. Патент Российской Федерации № 2208243. Способ и устройство управления стабилизируемым параметром подвижного объекта / авт. изобрет. — Романенко Л.Г., Романенко Г.Л, Ганева А.А., Зайцев С.В. Бюлл. №19 от 10.07.2003.

38. Реклейтис Г., Рейвиндрен А., Рэгсдел К. Оптимизация в технике. -М.: Мир, 1986. -Т.1. -348с, Т.2-320 с.

39. Романенко Л.Г. Приложение геометрического программирования к задачам минимизации квадратичных интегральных оценок в системах регулирования третьего порядка // Изв. вузов. Авиационная техника. 1976. - № 2. -С.89-95.

40. Романенко Л.Г. Об одном методе минимизации интегральных квадратичных оценок // Изв. вузов. Авиационная техника. -1977. -№ 2. С. 104-111.

41. Романенко Л.Г. К выбору характеристического полинома передаточной функции замкнутой системы на базе минимизации интегральных квадратичных оценок // Изв. вузов. Авиационная техника. -1979.-№4, С. 70-76.

42. Романенко Л.Г. К выбору характеристического полинома в замкнутой системе регулирования // В кн.: исследования по теории многосвязных систем. -М.: Наука, 1982. -С. 132-137.

43. Романенко Л.Г. Определение оптимального характеристического полинома в системах автоматического управления // Изв. вузов. Авиационная техника. 1982. - № 3. -С. 75-90.

44. Романенко Л.Г. Оптимальные характеристические полиномы для колебательных переходных процессов // Изв. вузов. Авиационная техника. 1994- № 3. -С. 29-36.

45. Романенко Л.Г., Романенко Г.Л. Об аналитическом определении оптимальных параметров автопилотов // Изв. вузов. Авиационная техника. -1987. -№ 1. -С. -69-73.

46. Романенко Л.Г. О выборе весовых коэффициентов интегральных квадратичных оценок при определении оптимальных характеристических полиномов // Изв. вузов. Авиационная техника. -1997. № 2. -С.29-37.

47. Романенко Л.Г. Определение оптимальных передаточных чисел системы управления высотой полета // Изв. вузов. Авиационная техника.-1988. -№ 1.-С. 67-70.

48. Романенко Л.Г. Выбор оптимальных параметров системы управления высотой полета при неполной информации о векторе состояния //Изв. вузов. Авиационная техника-1994.-№ 1-С. 17-22.

49. Романенко Л.Г, Шилова Н.А. К задаче построения алгоритмов для оптимизации параметров системы автоматического управления // Изв. вузов. Авиационная техника. -1996. № 2. -С. 34-41.

50. Романенко Л.Г., Ганева А.А., Зайцев С.В. Характеристический полином для систем регулирования пятого порядка, минимизирующий квадратичный критерий качества обобщенной формы // Изв вузов. Авиационная техника. -2001. -№ 1 -С. 22-25.

51. Романенко Л.Г., Зайцев С.В., К задаче управления продольным движением экраноплана" Докл. на юбилейной научно-технической конференции "Автоматика и электронное приборостроение", Казань: КГТУ. 2001, С.98-100.

52. Романенко Л.Г., Кривошеев С.В. О применении прямого метода Ляпунова к нелинейным задачам стабилизации бокового движения летательного аппарата // Изв. вузов Авиационная техника. -1975. -№ 4 -С.106-110.

53. Северов Л.А., Пономарев В.К., Панферов А.И., Камина Е.В. Принципы управления экранопланом в расширенном диапазоне высот Изв. вузов. Авиационная техника, 1995, №, с.19-22.

54. Солдаткин В.М. Основы построения информационно- управляющей системы обеспечения безопасности движения экраноплана. Изв. вузов. Авиационная техника, 1995, №2, С.48-53.

55. Фриндлендер Г.О., Козлов М.С. Авиационные гироскопические приборы. М.: Оборонгиз, 1961 - 390 с.

56. Химмельдблау Д. Прикладное нелинейное программирование. -М.: Мир, 1975.-543 с.

57. Charles S Beightler, Donald Т. Phillips. Applied geometric programming -New York 1976 -590p.

58. Sergey V. Zaycev Control of light ekranoplan in longitudinal movement at the incomplete information on the state vector of the object-9th International Student Olympiad on Automatic Control (Baltic Olympiad), SPbSIFMO, 2002, P.5-6.