[go: up one dir, main page]

RU2184340C2 - Interrupted pneumatic actuator of control system of spin-stabilized missiles and method for monitoring of its dynamics - Google Patents

Interrupted pneumatic actuator of control system of spin-stabilized missiles and method for monitoring of its dynamics Download PDF

Info

Publication number
RU2184340C2
RU2184340C2 RU2000101456A RU2000101456A RU2184340C2 RU 2184340 C2 RU2184340 C2 RU 2184340C2 RU 2000101456 A RU2000101456 A RU 2000101456A RU 2000101456 A RU2000101456 A RU 2000101456A RU 2184340 C2 RU2184340 C2 RU 2184340C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
drive
actuator
rocket
Prior art date
Application number
RU2000101456A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000101456A (en
Inventor
В.С. Фимушкин
А.В. Гусев
Ф.Ф. Тошнов
Original Assignee
Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" filed Critical Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority to RU2000101456A priority Critical patent/RU2184340C2/en
Publication of RU2000101456A publication Critical patent/RU2000101456A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2184340C2 publication Critical patent/RU2184340C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)

Abstract

FIELD: military equipment, guided missiles and projectiles. SUBSTANCE: interrupted pneumatic actuator of the control system of a spin-stabilized missile, having a power amplifier and an actuator linked with the control surfaces, uses also an adder, whose one input serves as an input of the actuator and is connected to the output of the missile control equipment, two-step relay with a negative hysteresis loop of a variable width, whose output is connected to the input of the power amplifier. The actuator is also provided with a linearizing oscillator, whose output is connected to the second input of the adder, and a device for setting the phase lead of the actuator during the missile flight, whose output is connected to the hysteresis loop width control inputs of the two-step relay. The dynamics is monitored during equivalent lag at a supply pressure corresponding to the selected missile flight conditions, for example, the maximum and minimum flight speeds, and readout of information on angular position of the control surfaces from the output of the control surface angle sensor, applied to the input of the two-step relay with a negative hysteresis loop of a variable width from the output of the signal generator is a periodic square- wave signal at a frequency equal, for example, to the maximum spin rate of the missile with an amplitude corresponding to the maximum travel of the control surfaces (according to the limits), the angle of the control surfaces and the preset signal are fixed on the registering device, the time of start-up, movement and actuation of the actuator at a travel of the control surfaces from one extreme position (limit) to the other and back is determined, time τe of the equivalent lag of the actuator according to a definite mathematical dependence is determined. EFFECT: simplified design of the actuator, enhanced accuracy and reliability of its operation, simplified monitoring of the actuator dynamics. 2 cl, 4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к силовым системам управления летательных аппаратов и наиболее целесообразно может быть использовано в рулевых приводах и автопилотах систем управления малогабаритных вращающихся по крену управляемых ракет и снарядов. The present invention relates to power control systems of aircraft and most expediently can be used in steering drives and autopilots of control systems of small-sized roll-driven guided missiles and shells.

Рулевой привод входит в систему управления полетом летательного аппарата и является исполнительным элементом этой системы и предназначен для перемещения или поворота органов управления [1, 2, 3]. The steering gear is part of the flight control system of the aircraft and is the executive element of this system and is designed to move or rotate the controls [1, 2, 3].

Широкое распространение в системах управления летательных аппаратов в качестве исполнительного механизма автопилота получил пневматический рулевой привод [Л.3, стр.33, гл.1,2; Л.2, гл.3; Л.1, гл.II], одним из основных недостатков которого является его сложность [Л.1, cтр.99, 2-й абзац снизу]. Pneumatic steering gear was widely used in aircraft control systems as an autopilot actuator [L.3, p. 33, chap. 1.2; L.2, Ch. 3; L.1, ch. II], one of the main drawbacks of which is its complexity [L.1, p. 99, 2nd paragraph from the bottom].

Рулевые приводы и автопилоты управляемых ракет относятся к объектам с изменяющимися параметрами. В широких пределах по времени полета ракеты изменяются шарнирная нагрузка на рулях (от пружинной до перекомпенсации) из-за изменения скорости полета ракеты, частота вращения ракеты по крену, а также параметры сигнала управления. Steering drives and autopilots of guided missiles are objects with variable parameters. Over a wide range of missile flight times, the articulated load on the rudders (from spring to overcompensation) changes due to changes in the missile’s flight speed, the roll’s rotational speed along the roll, and also the control signal parameters.

Перед разработчиком управляемых ракет стоит задача создания простых и удобных в эксплуатации рулевых приводов и автопилотов с учетом ограничений по массе, габаритам, трудоемкости и стоимости изготовления, что требует поиска и реализации новых схемных и конструктивных решений, расширения области применения существующих. The developer of guided missiles is faced with the task of creating simple and easy-to-use steering gears and autopilots, taking into account restrictions on weight, dimensions, labor intensity and manufacturing cost, which requires the search and implementation of new circuit and design solutions, expanding the scope of existing ones.

Современная технология создания новых перспективных комплексов управляемых ракет и снарядов предполагает широкое применение ввиду их особой эффективности воздушно-динамических рулевых приводов (ВДРП) и автопилотов, использующих в качестве источника рабочего тела энергию сжатого воздуха за счет скоростного напора набегающего потока сжатого воздуха при полете ракеты. Для них характерна существенная зависимость качества отработки сигнала управления от аэродинамической нагрузки на рулях и давления питания на различных участках полета ракеты. Modern technology for creating new promising guided missile and projectile systems involves widespread use, due to their special effectiveness, air-dynamic steering gears (VDRP) and autopilots that use compressed air energy as a source of working fluid due to the high-speed pressure of the incoming flow of compressed air during missile flight. They are characterized by a significant dependence of the quality of working out the control signal on the aerodynamic load on the rudders and the supply pressure at various sections of the missile flight.

С увеличением скоростей полета ракеты повышаются требования к быстродействию как системы управления в целом, так и к входящим в нее исполнительным устройствам - рулевым приводам. With an increase in the flight speeds of the rocket, the demands on the speed of both the control system as a whole and the actuators included in it — steering gears — increase.

С повышением быстродействия систем управления скоростных высокоманевренных летательных аппаратов рулевой привод оказывает все более сильное влияние на динамину системы управления. В этом случае рулевой привод не может рассматриваться как безинерционный элемент системы управления на всех этапах разработки и испытаний. В связи с этим возникает необходимость аппроксимации динамических свойств рулевого привода возможно более простыми передаточными функциями, но достаточно точно отображающими его динамику. With an increase in the speed of control systems for high-speed maneuverable aircraft, the steering gear has an increasingly strong influence on the dynamics of the control system. In this case, the steering drive cannot be considered as an inertia-free element of the control system at all stages of development and testing. In this regard, it becomes necessary to approximate the dynamic properties of the steering drive with possibly simpler transfer functions, but accurately reflecting its dynamics.

Разработка простых, надежных и информативных способов контроля качества функционирования рулевых приводов управляемых ракет, одним из показателей которого является динамика привода, на различных этапах разработки, производства и испытаний была и остается также актуальной технической задачей наряду с разработкой новых простых схем приводов. The development of simple, reliable and informative ways to control the quality of the operation of steering drives of guided missiles, one of the indicators of which is the dynamics of the drive, at various stages of development, production and testing was and remains an urgent technical task along with the development of new simple drive schemes.

Известен пневматический рулевой привод [Л.2, стр.116, рис.3,4, рис.1.1, стр. 5-10, Л.3, рис.1.1, рис.2.1], представляющий собой замкнутую автоматическую систему, в состав которой входят силовой пневматический привод и управляющие элементы: электромеханический преобразователь, электронный усилитель и датчик обратной связи, сигнал с которого охватывает весь привод. Как справедливо отмечается, привод с обратной связью является наиболее распространенным типом привода в системах управления летательных аппаратов [Л.2, стр.9, 2-й абзац снизу; Л.3, стр.33, 2-й абзац снизу]. Known pneumatic steering gear [L.2, p. 116, Fig. 3.4, Fig. 1.1, p. 5-10, L.3, Fig. 1.1, Fig. 2.1], which is a closed automatic system, which includes a pneumatic power drive and control elements: an electromechanical converter, an electronic amplifier and a feedback sensor, the signal from which covers the entire drive. As rightly noted, a feedback drive is the most common type of drive in aircraft control systems [L.2, p. 9, 2nd paragraph below; L.3, p. 33, 2nd paragraph from the bottom].

Известен автоколебательный пневматический рулевой привод вращающегося по крену управляемого снаряда 9М117 [4], содержащий последовательно соединенные суммирующее устройство, корректирующий фильтр, нелинейный элемент, усилитель мощности, пневматическую рулевую машину с управляющим магнитом, датчик обратной связи, связанный с одним из входов блока вычитания, другой вход которого является входом привода. В качестве рабочего тела используется энергия сжатого воздуха набегающего потока воздуха при полете ракеты. Known self-oscillating pneumatic steering gear of a roll of a guided projectile 9M117 [4], comprising a summing device in series, a correction filter, a nonlinear element, a power amplifier, a pneumatic steering machine with a control magnet, a feedback sensor associated with one of the inputs of the subtraction unit, another whose input is the input of the drive. As a working fluid, the energy of compressed air of the incoming air flow during rocket flight is used.

Известна релейная система автоматического регулирования [6], содержащая суммирующее устройство, релейный элемент и объект управления (линейная часть), охваченные отрицательной обратной связью. Known relay automatic control system [6], comprising a summing device, a relay element and a control object (linear part), covered by negative feedback.

Известен также автоколебательный пневматический рулевой привод [5, 7] вращающегося по крену управляемого снаряда, содержащий те же основные функциональные элементы, как и рулевой привод [4], но с обеспечением при этом более высокой точности отработки входных гармонических сигналов управления за счет применения новых схем корректирующих фильтров в цепи ошибки привода. Also known is a self-oscillating pneumatic steering gear [5, 7] of a guided projectile rotating along the roll, containing the same basic functional elements as the steering gear [4], but with a higher accuracy of working out the input harmonic control signals due to the use of new circuits correction filters in the drive error circuit.

В известных (аналог) автоколебательных рулевых приводах [4, 5, 7] и систем [6] линеаризация релейного элемента обеспечивается автоколебаниями, амплитуда которых определяется параметрами линейной части и релейного элемента. In the known (analog) self-oscillating steering drives [4, 5, 7] and systems [6], the linearization of the relay element is provided by self-oscillations, the amplitude of which is determined by the parameters of the linear part and the relay element.

Особенностью работы известных [4, 5, 7] пневматических рулевых приводов в составе вращающейся по крену управляемой ракеты является отработка гармонического входного сигнала Uвх = Um•sinωвхt с переменными амплитудой и частотой ωвх = ωвр±ωc, определяемых соответственно ошибкой рассогласования контура управления ракеты и частотой вращения ракеты по крену (ωвр = 2π•fвр, где fвр - частота вращения ракеты по крену) и собственной частотой ракеты (ωc = 2π•fc), в каждый момент времени полета ракеты. Динамика привода при этом оценивается по величине и стабильности динамического коэффициента передачи и фазового сдвига первой гармоники выходного сигнала рулевого привода, выделение которой требует применения сложных и дорогостоящих специальных технических устройств.A feature of the work of the well-known [4, 5, 7] pneumatic steering drives as part of a roll of a guided missile is the development of a harmonic input signal U I = U m • sinω I t with variable amplitude and frequency ω I = ω BP ± ω c , respectively the error of the mismatch of the rocket control loop and the roll speed of the rocket (ω bp = 2π • f bp , where f bp is the roll speed of the rocket roll) and the natural frequency of the rocket (ω c = 2π • f c ), at each moment of the flight time of the rocket . The drive dynamics in this case is estimated by the magnitude and stability of the dynamic transmission coefficient and phase shift of the first harmonic of the output signal of the steering drive, the selection of which requires the use of complex and expensive special technical devices.

Общим существенным недостатком известных замкнутых пневматических рулевых приводов управляемых ракет и других летательных аппаратов является сложность привода, вызванная необходимостью реализации для обеспечения требуемой точности работы привода пропорционального принципа управления, т. е. управления по ошибке рассогласования между заданным и действительным после отработки значениями регулируемой величины. Это приводит к необходимости применения в схеме управления привода датчика обратной связи, суммирующего устройства, корректирующих фильтров, появления замкнутого контура привода и связанных с этим проблем обеспечения устойчивости замкнутого контура, обеспечения допустимых, исходя из заданной точности работы привода, параметров автоколебаний (амплитуды и частоты), обеспечения пропорциональности отработки сигнала ошибки привода усилителем, электропневматическим преобразователем и т. д., что само по себе приводит к сложности реализации этих элементов. A common significant drawback of the known closed pneumatic steering drives of guided missiles and other aircraft is the complexity of the drive, due to the need to implement the proportional control principle to ensure the required accuracy of the drive, that is, control by error of the mismatch between the set and actual values of the controlled variable after working out. This leads to the need to use a feedback sensor, a summing device, corrective filters in the drive control circuit, the appearance of a closed drive loop and the associated problems of ensuring stability of the closed loop, ensuring acceptable parameters of auto-oscillations (amplitude and frequency) based on the given accuracy of the drive , ensuring the proportionality of processing the drive error signal by an amplifier, an electro-pneumatic converter, etc., which in itself leads to the complexity of implementation and these elements.

К недостаткам этих приводов следует также отнести отмеченные выше трудности с оценкой динамики привода по первой гармонике выходного сигнала, т.е. известным способом оценки динамики привода по амплитудной и фазовой частотный характеристикам [Л.9, стр.5-7, глава первая-пятая; Л.2, стр.10-16]. The disadvantages of these drives should also include the difficulties noted above with estimating drive dynamics from the first harmonic of the output signal, i.e. in a known way to assess the dynamics of the drive by the amplitude and phase frequency characteristics [L.9, p. 5-7, chapter one to five; L.2, p. 10-16].

Известен (прототип) разомкнутый пневмопривод системы управления летательного аппарата [Л.1, рис.2.6, стр.104, 4-й абзац сверху], содержащий усилитель мощности и рулевую машину, кинематически связанную с рулями. Known (prototype) open air drive of the aircraft control system [L.1, Fig.2.6, p. 104, 4th paragraph from above], containing a power amplifier and steering machine kinematically connected with the rudders.

Недостатком известного разомкнутого пневмопривода является отсутствие информации об управлении приводом в составе системы управления летательным аппаратом. Представлена принципиальная схема силовой части пневмопривода без привязки ее управляющей части (до усилителя мощности) к потребностям создания системы управления вращающейся по крену управляемой ракеты, снаряда. A disadvantage of the known open air drive is the lack of information about the control of the drive in the control system of the aircraft. A schematic diagram of the power unit of the pneumatic drive without linking its control part (to the power amplifier) to the needs of creating a control system for a guided missile rotating on a roll, a projectile, is presented.

При проектировании систем автоматического управления и регулирования находят применение различные методы анализа и синтеза линейных и нелинейных систем, разработанные в теории автоматического регулирования. When designing automatic control and regulation systems, various methods of analysis and synthesis of linear and nonlinear systems developed in the theory of automatic regulation find application.

В настоящее время наиболее широкое распространение получил известный (прототип) метод исследования динамики автоматических систем по частотным характеристикам [Л.9, стр.5-7, главы первая-пятая]. Currently, the most widely used is the known (prototype) method for studying the dynamics of automatic systems according to frequency characteristics [L.9, p. 5-7, chapters one to five].

При использовании частотного метода, одним из основных достоинств которого является его универсальность, исходные данные для анализа динамики системы, в том числе и рулевого привода, могут быть получены как расчетным, так и экспериментальным путем. When using the frequency method, one of the main advantages of which is its versatility, the initial data for analyzing the dynamics of the system, including the steering gear, can be obtained both by calculation and experimentally.

Полученные амплитудно-фазовые частотные характеристики рулевого привода аппроксимируются более простыми передаточными функциями, которые достаточно точно отображают его динамические свойства [Л.2, стр.3, 4-й абзац снизу]. The obtained amplitude-phase frequency characteristics of the steering drive are approximated by simpler transfer functions that accurately reflect its dynamic properties [L.2, p. 3, 4th paragraph from the bottom].

Недостатком известного частотного метода анализа динамики систем является его сложность из-за недостатка специальной аппаратуры, предназначенной для экспериментального определения частотных характеристик [Л.9, стр.6, 2-й абзац сверху]. A disadvantage of the known frequency method for analyzing the dynamics of systems is its complexity due to the lack of special equipment designed for experimental determination of frequency characteristics [L.9, p.6, 2nd paragraph above].

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение пневматического рулевого привода вращающейся по крену ракеты, повышение информативности управления силовой частью разомкнутого привода, повышение точности и надежности работы, упрощение контроля динамики привода, снижение трудоемкости и стоимости изготовления. The objective of the invention is to simplify the pneumatic steering drive of a rocket rolling along the roll, increase the information content of the power control of an open drive, increase the accuracy and reliability of operation, simplify control of drive dynamics, reduce the complexity and cost of manufacture.

Поставленная задача решается за счет реализации в пневматическом рулевом приводе вращающейся по крену ракеты вместо пропорционального релейного двухпозиционного закона управления разомкнутым пневмоприводом. The problem is solved by the implementation in the pneumatic steering drive of a rocket rotating along the roll instead of the proportional relay on-off control law of the open air drive.

Это достигается тем, что в разомкнутый пневмопровод системы управления вращающейся ракетой, содержащий усилитель мощности и рулевую машину, связанную с рулями, введены сумматор, один вход которого является входом привода и соединен с выходом аппаратуры управления ракеты, двухпозиционное реле с отрицательной петлей гистерезиса изменяемой ширины, выход которого подключен к входу усилителя мощности, генератор линеаризирующих колебаний, выход которого подключен к второму входу сумматора, и устройство задания фазового опережения привода по времени полета ракеты, выход которого подключен к входам управления шириной петли гистерезиса двухпозиционного реле. This is achieved by the fact that an adder, one input of which is the input of the drive and connected to the output of the rocket control equipment, a two-position relay with a negative hysteresis loop of variable width, is inserted into the open pneumatic pipeline of the control system for a rotating rocket containing a power amplifier and a steering machine connected with the rudders the output of which is connected to the input of the power amplifier, a linearizing oscillation generator, the output of which is connected to the second input of the adder, and a device for setting the phase advance of the drive according to the flight time of the rocket, the output of which is connected to the control inputs of the width of the hysteresis loop of the on-off relay.

В способе контроля динамики разомкнутого пневмопривода системы управления вращающейся ракетой, основанном на определении амплитудной и фазовой частотных характеристик привода по первой гармонике выходного сигнала при отработке гармонического входного сигнала и их аппроксимации более простой передаточной функцией, например звеном запаздывания, контроль проводят по времени эквивалентного запаздывания при давлении питания, соответствующем выбранному режиму полета ракеты, например максимальной и минимальной скоростям полета, и съеме информации об угловом положении рулей с выхода датчика угла поворота рулей, на вход двухпозиционного реле с отрицательной петлей гистерезиса изменяемой ширины с выхода генератора сигналов подают периодический сигнал прямоугольной формы с частотой, равной, например, максимальной частоте вращения ракеты по крену, с амплитудой, соответствующей максимальному перемещению рулей (по упорам), на регистрирующем устройстве фиксируют угол поворота рулей и задаваемый сигнал, определяют время трогания, движения и срабатывания привода при перемещении рулей от одного крайнего положения (упора) к другому и обратно, определяют время τэ эквивалентного запаздывания привода по зависимости
τэ = tтр+K•tдв,
где tтр - время трогания от момента поступления сигнала до начала перемещения;
tдв - время движения от начала перемещения до прихода на упор;
tтр+tдв= tср - время срабатывания от момента поступления сигнала до прихода на упор;
K - коэффициент, характеризующий составляющую времени τэ за счет времени tдв, определяемый законом изменения угла поворота рулей при их движении с упора на упор в условиях действующих нагрузок.
In the method for controlling the dynamics of an open pneumatic actuator of a control system for a rotating rocket, based on determining the amplitude and phase frequency characteristics of the drive by the first harmonic of the output signal when working out the harmonic input signal and approximating them with a simpler transfer function, for example, a delay link, the control is carried out by the time of the equivalent delay with pressure power supply corresponding to the selected flight mode of the rocket, for example, maximum and minimum flight speeds, and eat e information about the angular position of the rudders from the output of the rudder angle sensor, to the input of the on-off relay with a negative hysteresis loop of variable width from the output of the signal generator, a periodic rectangular signal is fed with a frequency equal, for example, to the maximum frequency of rotation of the rocket along the roll, with an amplitude corresponding to the maximum movement of the rudders (on the stops), on the recording device, the angle of rotation of the rudders and the set signal are recorded, the time of starting, movement and operation of the drive when changing When steering wheels are moved from one extreme position (stop) to another and vice versa, the time τ e of the equivalent drive delay is determined according to
τ e = t Tr + K • t dv ,
where t Tr - the starting time from the moment the signal arrives to the start of the movement;
t dv - time of movement from the beginning of the movement to the arrival of the stop;
t Tr + t dv = t cf - response time from the moment the signal arrives until it arrives at the stop;
K is a coefficient characterizing the time component τ e due to time t dv , determined by the law of change of the angle of rotation of the rudders when they move from one extreme position to another under current loads.

Принципиальная схема предлагаемого разомкнутого пневмопривода системы управления вращающейся ракетой приведена на фиг.1. Schematic diagram of the proposed open air drive control system of a rotating missile is shown in figure 1.

Привод состоит из сумматора 2, подключенного к выходу аппаратуры управления ракетой 1, двухпозиционного реле с отрицательной петлей гистерезиса изменяемой ширины 4, генератора линеаризирующих колебаний 3 пилообразной или треугольной формы, устройства задания фазового опережения привода по времени полета ракеты 5, усилителя мощности 6, рулевой машины в составе релейного нейтрального электромеханического преобразователя 7, распределительного устройства со струйной трубкой 8, исполнительного двигателя 9 (в составе двух силовых цилиндров 10 и 11, поршней 12,13, штоков 14, 15), кинематически связанного с рулями 16. В качестве источника рабочего тела привода используется сжатый воздух с параметрами давления PP и температуры ТP от набегающего потока сжатого воздуха при полете ракеты со скоростью V. Воздух подается через воздухозаборное отверстие 17 на вход струйной трубки 18 распределительного устройства 8.The drive consists of an adder 2 connected to the output of the rocket control equipment 1, a two-position relay with a negative hysteresis loop of variable width 4, a linearizing oscillator 3 of a sawtooth or triangular shape, a device for setting the phase advance of the drive in flight time of the rocket 5, power amplifier 6, steering machine as a part of a relay neutral electromechanical converter 7, a switchgear with a jet tube 8, an actuator 9 (as part of two power cylinders 10 and 11, pistons 12,13, rods 14, 15) kinematically connected with the rudders 16. Compressed air with pressure parameters P P and temperature T P from the incoming flow of compressed air when the rocket is flying at speed V is used as the source of the working fluid of the drive. Air is supplied through the air inlet 17 to the inlet of the jet tube 18 of the switchgear 8.

Принципиальная схема реализации двухпозиционного реле с отрицательной петлей гистерезиса изменяемой ширины известна [Л.8, стр.168, схема 2.12.5] и не представляет трудностей для практической реализации. Схема фиг.2 выполнена на 4-х операционных усилителях с уровнями ограничения ±А, выполненных на стабилитронах. Статическая характеристика реле фиг.2 представлена на фиг. 3, где 2λ - ширина петли гистерезиса, величина которой изменяется пропорционально сигналам ±Ха на управляющих входах реле. Сигналы Х1 и Х2 соответственно вход и выход реле.A schematic diagram of the implementation of a two-position relay with a negative hysteresis loop of variable width is known [L.8, p.168, diagram 2.12.5] and does not present difficulties for practical implementation. The circuit of figure 2 is made on 4 operational amplifiers with levels of limitation ± A, made on zener diodes. The static characteristic of the relay of FIG. 2 is shown in FIG. 3, where 2λ is the width of the hysteresis loop, the value of which changes in proportion to the signals ± Xa at the control inputs of the relay. Signals X 1 and X 2 respectively the input and output of the relay.

Устройство работает следующим образом
После выхода ракеты из пусковой установки (контейнера, ствола и др.) рули 16 раскрываются, приводя рулевой привод в рабочее состояние (на схеме фиг. 1 механизм раскрытия и фиксации рулей не показан). Воздух через воздухозаборное отверстие 17 после очистки фильтром (на схеме не показан) поступает во входное сечение струйной трубки распределительного устройства 8 в рабочие полости силовых цинидров 10, 11.
The device operates as follows
After the rocket leaves the launcher (container, barrel, etc.), the rudders 16 open, bringing the steering gear into working condition (in the diagram of Fig. 1, the mechanism for opening and fixing the rudders is not shown). The air through the air intake hole 17 after cleaning with a filter (not shown in the diagram) enters the inlet section of the jet tube of the switchgear 8 into the working cavities of the power cylinders 10, 11.

При отсутствии входного сигнала (Uвх=0) на выходе двухпозиционного реле 4 существуют прямоугольные колебания 50%-ный скважности частоты линеаризирующих колебаний с выхода генератора 3. Частота их равна или кратна частоте вращения ракеты по крену. Например, для одноканальной вращающейся по крену ракеты она будет равна 4fвр.In the absence of an input signal (U I = 0) at the output of the on-off relay 4, there are rectangular oscillations of a 50% duty cycle of the frequency of linearizing oscillations from the output of generator 3. Their frequency is equal to or a multiple of the rocket rotational speed along the roll. For example, for a single-channel roll roll, it will be 4f BP .

При подаче напряжения с выхода усилителя мощности 6 на обмотку управления ОУ1 релейного нейтрального (срабатывание которого не зависит от направления тока в обмотке) электромеханического преобразователя 7 в магнитопроводе 19 создается магнитный поток, притягивающий якорь 21, жестко связанный со струйной трубкой 18, к полюсу 22. При этом происходит втекание воздуха из струйной трубки через приемное окно распределительного устройства 8 в полость силового цилиндра 11 и вытекание воздуха из полости силового цилиндра 10, связанного с окружающей атмосферой через открытое приемное окно распределительного устройства. Давление в рабочей полости силового цилиндра 11 повышается, а в полости цилиндра 10 падает. Разность давлений, образующаяся в полостях силовых цилиндров 11, 10, создает движущий момент, под действием которого происходит поворот рулей 16, жестко связанных с поршнями 12, 13 силовых цилиндров через кинематическое звено. When voltage is supplied from the output of the power amplifier 6 to the control winding ОУ1 of a relay neutral (the operation of which does not depend on the direction of the current in the winding) of the electromechanical converter 7, a magnetic flux is created in the magnetic circuit 19, attracting the armature 21, which is rigidly connected to the jet tube 18, to the pole 22. In this case, air flows from the jet tube through the intake window of the switchgear 8 into the cavity of the power cylinder 11 and air flows out of the cavity of the power cylinder 10 connected to the surrounding osferoy through the open window of the receiving distribution device. The pressure in the working cavity of the power cylinder 11 rises, and in the cavity of the cylinder 10 drops. The pressure difference generated in the cavities of the power cylinders 11, 10 creates a driving moment, under the influence of which the rudders 16 rotate rigidly connected with the pistons 12, 13 of the power cylinders through the kinematic link.

При подаче напряжения на обмотку управления ОУ2 рули 16 поворачиваются в противоположном направлении. When voltage is applied to the control winding OU2, the rudders 16 turn in the opposite direction.

При отработке периодических прямоугольных колебаний А рули перемещаются с одного упора на другой и обратно, как это приведено на фиг.2. Перемещение рулей с упора на упор при выбранной частоте линеаризации обеспечивается динамикой привода, заложенной при его проектировании. При отработке двухпозиционных релейных сигналов при Uвх=0 среднее значение за период колебаний действующего на ракету управляющего момента за счет отклонения рулей по упорам не приводит к возникновению управляющих сил, приводящих к смещению ракеты относительно центра управления.When practicing periodic rectangular vibrations And the rudders move from one stop to another and vice versa, as shown in figure 2. The movement of the rudders from lock to lock at a selected linearization frequency is provided by the drive dynamics incorporated in its design. When working out on-off relay signals at U I = 0, the average value for the period of oscillations of the control torque acting on the rocket due to the rudder deflection along the stops does not lead to the appearance of control forces that lead to the rocket displacement relative to the control center.

При подаче сигнала управления на вход привода на выходе двухпозиционного реле скважность периодических сигналов будет отличаться от 50%-ной. В этом случае рули также будут перемещаться с упора на упор, но время выдержки на упорах будет различным, чем в случае Uвх=0. При отработке двухпозиционных релейных сигналов при Uвх≠0 среднее значение за период колебаний действующего на ракету управляющего момента за счет отклонения рулей по упорам при неодинаковом времени выдержки на упорах приводит к возникновению управляющих сил, приводящих к смещению ракеты к центру управления.When a control signal is applied to the input of the drive at the output of the on-off relay, the duty cycle of periodic signals will differ from 50%. In this case, the rudders will also move from one stop to another, but the holding time on the stops will be different than in the case of U in = 0. When working out on-off relay signals at U I ≠ 0, the average value for the period of oscillations of the control moment acting on the rocket due to the rudder deflection along the stops at uneven holding times on the stops leads to the emergence of control forces that lead to the displacement of the rocket to the control center.

Вследствие конечного быстродействия пневмопривода он обладает определенным фазовым запаздыванием при отработке периодических сигналов, которое в общем случае может изменяться по времени полета ракеты. Это связано с изменением максимальной скорости перемещения рулей, максимального развиваемого момента привода, величины и знака (пружинный или перекомпенсация) максимального шарнирного момента на рулях. Эти параметры в широких пределах могут изменяться по времени полета ракеты, а следовательно, и величина фазового запаздывания привода. Due to the final speed of the pneumatic drive, it has a certain phase delay in the development of periodic signals, which in the general case can vary with the flight time of the rocket. This is due to a change in the maximum speed of the rudders, the maximum developed moment of the drive, the magnitude and sign (spring or overcompensation) of the maximum hinge moment on the rudders. These parameters can vary widely over the flight time of the rocket, and therefore the magnitude of the phase delay of the drive.

Для компенсации фазового запаздывания привода на входе привода вводят устройства фазового опережения, обеспечиваемого, например, за счет разворота щеток токосъемника гирокоординатора ракеты на угол, противоположный вращению ракеты и равный среднему значению фазового сдвига рулевого привода на центральной частоте вращения ракеты, как это сделано, например, в управляемом снаряде 9М117 [4]. To compensate for the phase delay of the drive at the input of the drive, phase advance devices are introduced, which are provided, for example, by rotating the brushes of the current collector of the rocket gyro coordinator at an angle opposite to the rotation of the rocket and equal to the average value of the phase shift of the steering drive at the central frequency of rotation of the rocket, as is done, for example, in a guided missile 9M117 [4].

При этом обеспечивается компенсация только среднего значения фазового сдвига привода. Компенсация отклонений фазового сдвига от среднего значения не обеспечивается, что является недостатком таких компенсаторов. This ensures that only the average value of the phase shift of the drive is compensated. Compensation for deviations of the phase shift from the average value is not provided, which is a disadvantage of such compensators.

В предлагаемом пневмоприводе (фиг. 1) введено устройство, позволяющее вводить переменное фазовое опережение по времени полета ракеты. Это обеспечивается за счет введения в двухпозиционном реле 4 отрицательной петли гистерезиса изменяемой ширины и устройства задания фазового опережения привода по времени полета ракеты 5. In the proposed pneumatic actuator (Fig. 1), a device is introduced that allows you to enter a variable phase advance in flight time of the rocket. This is achieved by introducing in the on-off relay 4 a negative hysteresis loop of variable width and a device for setting the phase advance of the drive according to the flight time of the rocket 5.

Это устройство работает следующим образом. This device operates as follows.

Отрицательная петля гистерезиса по своей физике имеет возможность обеспечить фазовое опережение от 0 до 90o, величина этого опережения определяется шириной петли (при постоянной амплитуде линеаризирующих колебаний). Изменяя ширину петли гистерезиса, что обеспечивается за счет подачи на соответствующие управляющие входы двухпозиционного реле 4 напряжения с выхода устройства задания фазового опережения 5. Поскольку в принципиальной схеме реализации двухпозиционного реле с отрицательной петлей гистерезиса изменяемой ширины отсутствуют инерционные элементы, за исключением операционных усилителей, полоса которых существенно превышает возможные частоты линеаризирующих колебаний генератора 3, можно считать введение фазового опережения также безинерционным.The negative hysteresis loop in its physics has the ability to provide a phase advance from 0 to 90 o , the magnitude of this advance is determined by the width of the loop (with a constant amplitude of linearizing oscillations). Changing the width of the hysteresis loop, which is achieved by applying voltage to the corresponding control inputs of the on-off relay 4 from the output of the phase advance device 5. Since there are no inertial elements in the circuit diagram for the implementation of the on-off relay with a negative hysteresis loop of variable width, with the exception of operational amplifiers, the strip of which significantly exceeds the possible frequencies of the linearizing oscillations of the generator 3, we can consider the introduction of phase advance also without rational.

Отсутствие на борту ракеты специального источника рабочего тела для работы пневмопривода, обеспечиваемое за счет использования энергии набегающего воздушного потока, является одним из существенных преимуществ такого пневмопривода (воздушно-динамического). Вследствие низких давлений и температур (РP, ТP) рабочего тела в конструкции пневмопривода используются недефицитные отечественные конструкционные материалы.The absence on board the rocket of a special source of the working fluid for the operation of the pneumatic drive, ensured by using the energy of the incoming air flow, is one of the significant advantages of such a pneumatic drive (air-dynamic). Due to the low pressures and temperatures (P P , T P ) of the working fluid, non-deficient domestic construction materials are used in the design of the pneumatic drive.

Предлагаемый способ контроля динамики разомкнутого пневмопривода системы управления вращающейся ракетой обеспечивается следующим образом. The proposed method for controlling the dynamics of an open pneumatic drive of a control system for a rotating missile is provided as follows.

С выхода генератора сигналов 24, например генератора типа Г6-26, на дополнительный вход сумматора 2 (фиг.1) подают (при отсутствии сигналов с выходов аппаратуры управления ракетой 1, устройства задания фазового опережения привода по времени полета ракеты 5, генератора линеаризирующих колебаний 3) периодический сигнал прямоугольной формы частотой, равной, например, максимальной частоте вращения ракеты по крену, с амплитудой, соответствующей максимальному перемещению рулей (по упорам). Контроль динамики привода проводят по времени эквивалентного запаздывания привода при давлении питания, соответствующем выбранному режиму полета ракеты, например, максимальной и минимальной скоростям полета. From the output of the signal generator 24, for example, a generator of type G6-26, an additional input of the adder 2 (Fig. 1) is fed (in the absence of signals from the outputs of the rocket control equipment 1, a device for setting the phase advance of the drive by the flight time of the rocket 5, the generator of linearizing oscillations 3 ) a periodic rectangular signal with a frequency equal, for example, to the maximum frequency of rotation of the rocket along the roll, with an amplitude corresponding to the maximum movement of the rudders (on the stops). The control of the dynamics of the drive is carried out according to the time of the equivalent delay of the drive at a supply pressure corresponding to the selected flight mode of the rocket, for example, maximum and minimum flight speeds.

Для фиксации углового положения рулей используется датчик угла поворота рулей, например, потенциометрический 25, как на фиг.1, хотя это может быть в общем случае любой другой (бесконтактный и др.), кинематически связанный с рулями, что изображено на фиг.1 пунктирной линией. На регистрирующем устройстве 26, например светолучевом осциллографе типа Н-115, Н-117 и др. или измерителе интервалов времени электронного частотомера, например, типа 43-54 фиксируют угол поворота рулей и задаваемый сигнал (при нулевом фазовом опережении, обеспечиваемом отсутствием петли гистерезиса в двухпозиционном реле 4), определяют время трогания tтр, движения tдв и время срабатывания tср привода при перемещении рулей от одного упора до другого и наоборот как интервалы времени Δt от момента подачи сигнала до начала перемещения (tтр), прихода на упор (tср), от начала трогания до прихода на упор (tдв).To fix the angular position of the rudders, a rudder angle sensor is used, for example, a potentiometric 25, as in Fig. 1, although this can be generally any other (non-contact, etc.) kinematically connected with the rudders, which is shown in dotted in Fig. 1 line. On the recording device 26, for example, a light-beam oscilloscope of the type N-115, N-117, etc., or a time interval meter of an electronic frequency meter, for example, type 43-54, the rudder rotation angle and the set signal are recorded (at zero phase advance provided by the absence of a hysteresis loop in on-off switch 4) define breakaway time t mp, t dd motion and the response time t cp actuator when moving the rudder from one extreme position to another and vice versa as the time intervals Δt from the moment the signal prior to the displacement (t tr) Com and in abutment (t avg) from the beginning of starting until the arrival at the abutment (t dd).

По полученным данным определяют время τэ эквивалентного запаздывания привода по зависимости
τэ = tтр+K•tдв,
где tтр+tдв=tср,
K - коэффициент, определяемый законом изменения угла поворота рулей при их движении с упора на упор в условиях действующих нагрузок (инерционных, шарнирных и др. ), характеризующий составляющую времени τэ за счет времени tдв.
According to the data obtained, the time τ e of the equivalent drive delay is determined by the dependence
τ e = t Tr + K • t dv ,
where t tr + t dv = t cf
K is the coefficient determined by the law of change of the angle of rotation of the rudders during their movement from one stop to another under the conditions of acting loads (inertial, articulated, etc.), characterizing the time component τ e due to time t dv .

Типовая картина отработки приводом двухпозиционного релейного сигнала А с выхода двухпозиционного реле приведена на фиг.4, где обозначено:
Uc - входной сигнал;
δ - угол поворота рулей;
δm1, δm2 - максимальные углы поворота рулей (по упорам);
t 1(2) тр , t 1(2) дв , t 1(2) ср - времена трогания, движения и срабатывания привода при перемещениях в одну и другую стороны.
A typical picture of working off a two-position relay signal A from the output of a two-position relay is shown in figure 4, where it is indicated:
U c is the input signal;
δ is the angle of rotation of the rudders;
δ m1 , δ m2 - the maximum steering angles (on the stops);
t 1 (2) tr , t 1 (2) dv , t 1 (2) wed - the times of starting, movement and operation of the drive when moving in one or the other direction.

Динамика разомкнутого пневмопривода системы управления вращающейся ракетой, использующего скоростной напор, описывается звеном запаздывания с передаточной функцией

Figure 00000002

где τэ = tтр+K•tдв,
tтр- чистое запаздывание привода, равное времени трогания, при отработке двухпозиционного релейного сигнала А;
tдв=tдв(q)- время движения руля с упора на упор;
q = ρV2/2 - скоростной напор набегающего со скоростью V потока с плотностью ρ.
Отношение
Figure 00000003
определяет динамический коэффициент передачи пневмопривода по первой гармонике, так как величина первой гармоники релейного двухпозиционного сигнала А составляет
Figure 00000004

величина первой гармоники выходного сигнала δ при трапецеидальной форме изменения в первом приближении также можно считать примерно равной 1,27 δm, хотя реально она будет несколько меньше особенно при больших величинах tдв привода.The dynamics of an open pneumatic drive of a rotating missile control system using a high-pressure head is described by a delay link with a transfer function
Figure 00000002

where τ e = t Tr + K • t dv ,
t Tr - the net delay of the drive, equal to the starting time, when working out a two-position relay signal A;
t dv = t dv (q) - rudder travel time from lock to lock;
q = ρV 2/2 - dynamic pressure of the oncoming flow velocity V with a density ρ.
Attitude
Figure 00000003
determines the dynamic coefficient of transmission of the pneumatic actuator according to the first harmonic, since the value of the first harmonic of the on-off relay signal A is
Figure 00000004

the value of the first harmonic of the output signal δ with a trapezoidal form of change in a first approximation can also be considered approximately equal to 1.27 δ m , although in reality it will be slightly less especially with large values of t two drive.

Представление динамики разомкнутого пневмопривода в виде типового динамического звена чистого запаздывания с постоянной времени τ, равной времени эквивалентного запаздывания τэ привода, используется разработчиком системы управления ракеты при синтезе и анализе системы управления и представляет практический интерес с точки зрения основных потребительских качеств рулевого привода.The representation of the dynamics of an open pneumatic actuator in the form of a typical dynamic link of pure delay with a time constant τ equal to the equivalent delay time τ e of the actuator is used by the developer of the rocket control system in the synthesis and analysis of the control system and is of practical interest from the point of view of the main consumer qualities of the steering drive.

В практике проверки динамики привода возможен вариант контроля динамики привода по времени срабатывания tср, который представляет интерес с точки зрения простоты контроля, так как в этом случае возможно использование бесконтактного датчика контроля, например, конечного угла перемещения рулей. Очевидно, что такой вариант контроля из-за привлекательности к простоте его реализации, не дает однако достаточно точной информации о быстродействии привода с точки зрения описания его звеном чистого запаздывания с постоянной времени τэ,
Величина фазового сдвига φ пневмопривода на частотах вращения ракеты по крену
φ = ωвр•τэ,
где ωвр = 2πfвр - круговая частота вращения ракеты по крену.
In practice, checking the dynamics of the drive, it is possible to control the dynamics of the drive by the response time t cf , which is of interest from the point of view of ease of control, since in this case it is possible to use a non-contact control sensor, for example, the final angle of movement of the rudders. Obviously, this type of control, due to its attractiveness to the simplicity of its implementation, does not however provide sufficiently accurate information about the speed of the drive from the point of view of describing it by the link as a pure delay with a time constant τ e ,
The magnitude of the phase shift φ of the pneumatic drive at the frequencies of rotation of the rocket roll
φ = ω BP • τ e
where ω bp = 2πf bp is the circular roll speed of the rocket.

Пневмопривод обладает свойством адаптирования параметров системы управления к условиям полета управляемой ракеты благодаря сбалансированности энергетических возможностей привода, использующего скоростной напор, с кинетической энергией движения ракеты. Это проявляется в соответствии потребного и располагаемого максимальных моментов пневмопривода, в соответствии потребной и располагаемой максимальной скорости привода, что приводит в конечном счете к практическому постоянству фазового сдвига пневмопривода на частотах вращения ракеты. The pneumatic actuator has the property of adapting the parameters of the control system to the flight conditions of the guided missile due to the balance of the energy capabilities of the drive using high-speed pressure with the kinetic energy of the rocket. This is manifested in accordance with the required and available maximum moments of the pneumatic drive, in accordance with the required and available maximum speeds of the drive, which ultimately leads to the practical constancy of the phase shift of the pneumatic drive at rocket speeds.

Величина эквивалентного запаздывания τэ пневмопривода находится в пределах τэ = 10÷20 мс, причем большее значение соответствует работе привода на минимальной скорости полета ракеты, меньшее - на максимальной. Частота вращения fвр, ракеты по крену при этом будет пропорциональна скорости полета ракеты. В конечном счете произведение ωвр•τэ, определяющее фазовый сдвиг (динамику) привода на частотах вращения fвр, по времени полета ракеты будет практически постоянной величиной.The value of the equivalent delay τ e of the pneumatic actuator is in the range of τ e = 10 ÷ 20 ms, and the greater value corresponds to the operation of the actuator at the minimum flight speed of the rocket, less - at the maximum. The rotation frequency f BP , rockets along the roll in this case will be proportional to the speed of flight of the rocket. Ultimately, the product ω bp • τ e , which determines the phase shift (dynamics) of the drive at rotation frequencies f bp , with respect to the flight time of the rocket, will be almost constant.

Это свойство обеспечения стабильности динамических характеристик разомкнутого пневмопривода на частотах вращения ракеты в широком диапазоне внешних воздействий наряду с отсутствием специального источника рабочего тела также является одним из основных преимуществ предлагаемого пневмопривода. This property of ensuring the stability of the dynamic characteristics of an open pneumatic drive at rocket speeds in a wide range of external influences, along with the absence of a special source of working fluid, is also one of the main advantages of the proposed pneumatic drive.

Двухпозиционный релейный разомкнутый пневмопривод (фиг.1) работает в составе системы управления вращающихся ракетой в режиме широтно-импульсной модуляции, частота которой составляет ωл = 4ωвр для одноканальной вращающейся по крену ракеты. Статическая характеристика привода по первой гармонике частоты вращения линейна по отношению к подаваемой на гирокоординатор ракеты команде постоянного тока, а прямоугольные импульсы - спутники частоты линеаризации релейного привода, отрабатываются приводом, что обеспечивается максимальной скоростью привода при его проектировании.A two-position open relay actuator (1) operates as a part of rotary missile control system in a pulse width modulation whose frequency is ω l = 4ω bp for one channel of rotary missile roll. The static characteristic of the drive in the first harmonic of the rotational speed is linear with respect to the direct current command supplied to the rocket gyro coordinator, and the rectangular pulses - satellites of the linearization frequency of the relay drive are processed by the drive, which is ensured by the maximum speed of the drive during its design.

При использовании на ракете двухпозиционного релейного привода, работающего в режиме широтно-импульсной модуляции, принятый закон изменения скважности импульсов команд обеспечивает линейность статической характеристики: подаваемая команда постоянного тока - первая гармоника частоты вращения от угла отклонения рулей. When using a two-position relay drive operating in a pulse-width modulation mode on a rocket, the adopted law of changing the duty cycle of the command pulses provides linearity of the static characteristic: the supplied DC command is the first harmonic of the rotation frequency from the rudder angle.

За счет введения в разомкнутый пневмопривод системы управления вращающейся ракетой релейного закона управления усилителем, электромеханическим преобразователем, распределительным устройством и исполнительным двигателем и использования в качестве рабочего тела набегающего потока сжатого воздуха удалось обеспечить ряд преимуществ перед известными рулевыми пневмоприводами, а именно:
1) упростить схему привода за счет исключения датчика обратной связи, суммирующего устройства, корректирующих фильтров;
2) исключить проблемы обеспечения устойчивости, обеспечения требуемых параметров автоколебаний, точности привода;
3) обеспечить независимость массы и объема рулевого привода от времени работы;
4) обеспечить соответствие потребного и развиваемого моментов привода;
5) обеспечить соответствие потребной и располагаемой скорости привода;
6) обеспечить практически постоянство фазового сдвига привода на частотах вращения ракеты;
7) упростить конструкцию и проверку параметров (динамики) пневмопривода;
8) обеспечить возможность применения в конструкции пневмопривода недифицитных конструкционных материалов.
Due to the introduction of the relay control law of the amplifier, electromechanical converter, switchgear and actuator into the open pneumatic drive of the rotary rocket control system and the use of the compressed air flow as the working fluid, it was possible to provide a number of advantages over the known steering pneumatic drives, namely:
1) to simplify the drive circuit by eliminating the feedback sensor, summing device, corrective filters;
2) eliminate the problems of ensuring stability, ensuring the required parameters of self-oscillations, drive accuracy;
3) to ensure the independence of the mass and volume of the steering gear from the operating time;
4) to ensure compliance with the required and developed moments of the drive;
5) to ensure compliance with the required and available drive speed;
6) to ensure the almost constant phase shift of the drive at rocket speeds;
7) to simplify the design and verification of the parameters (dynamics) of the pneumatic actuator;
8) to provide the possibility of using non-deficient structural materials in the pneumatic drive design.

Эти достоинства позволили обеспечить в разомкнутом пневмоприводе с релейным двухпозиционным управляющим сигналом перспективных вращающихся по крену управляемых ракет требуемые динамические характеристики в широком диапазоне изменения шарнирных нагрузок (от пружинной до перекомпенсации) и развиваемых моментов исполнительного двигателя, использующего как энергию набегающего потока воздуха в широком диапазоне скоростей полета управляемой ракеты, так и питание от других источников сжатого воздуха. These advantages made it possible to provide the required dynamic characteristics in an open pneumatic actuator with a two-position relay control signal for prospective guided missiles rotating over a roll in a wide range of articulated loads (from spring to overcompensation) and developed moments of an executive motor that uses air energy in a wide range of flight speeds guided missiles, and powered by other sources of compressed air.

Таким образом, предлагаемое техническое решение по сравнению с известным позволяет упростить пневматический рулевой привод системы управления вращающейся по крену ракетой, повысить информативность управления силовой частью разомкнутого привода, повысить точность и надежность работы, упростить контроль динамики привода, снизить трудоемкость и стоимость изготовления и решить задачу создания простых и удобных в эксплуатации управляемых ракет высокоточных комплексов управляемого вооружения с учетом ограничения по массе, габаритам, трудоемкости и стоимости изготовления. Thus, the proposed technical solution, in comparison with the known one, allows to simplify the pneumatic steering drive of the roll-by-roll missile control system, increase the information content of the power part control of the open drive, increase the accuracy and reliability of operation, simplify the control of drive dynamics, reduce the labor input and manufacturing cost, and solve the problem of creating simple and easy-to-use guided missiles of high-precision guided weapons systems, taking into account restrictions on weight, dimensions, t udoemkosti and manufacturing cost.

Источники информации
1. Костин С.В., Петров Б.И., Гамынин Н.С. Рулевые приводы. М.: Машиностроение, 1973.
Sources of information
1. Kostin S.V., Petrov B.I., Gamynin N.S. Steering gears. M .: Mechanical Engineering, 1973.

2. Крымов Б.Г., Рабинович Л.В., Стеблецов В.Г. Исполнительные устройства систем управления летательными аппаратами. М.: Машиностроение, 1987. 2. Krymov B.G., Rabinovich L.V., Stebletsov V.G. Actuators of aircraft control systems. M .: Engineering, 1987.

3. Пневмопривод систем управления летательных аппаратов. Под общей редакцией В.А.Чащина. М.: Машиностроение,1987. 3. Pneumatic drive control systems for aircraft. Under the general editorship of V.A. Chashchina. M .: Engineering, 1987.

4. Автоколебательный рулевой привод управляемого снаряда 9М117. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ЗУБК10.00.000 ТО - М.: Военное изд-во, 1987, стр.15-19, рис.11. 4. Self-oscillating steering gear of a guided projectile 9M117. Technical description and operating instructions ZUBK10.00.000 TO - M .: Military Publishing House, 1987, pp. 15-19, Fig. 11.

5. Патент RU 2079806, МПК 6 F 42 В 15/01, В 64 С 13/36, приоритет 22.06.93, опубликован 20.05.97, Бюл. 14. 5. Patent RU 2079806, IPC 6 F 42 B 15/01, B 64 C 13/36, priority 06.22.93, published 05.20.97, Bull. 14.

6. Релейная система автоматического регулирования. Теория автоматического регулирования./ Под ред.Солодовникова В.В. Книга 3. Теория нестационарных, нелинейных и самонастраивающихся систем автоматического регулирования. -М.: Машиностроение, 1969, стр.9, рис.ХIII.I, стр.25, разд.3. 6. Relay system of automatic regulation. Theory of automatic regulation. / Under the editorship of V.V. Solodovnikova Book 3. The theory of non-stationary, non-linear and self-tuning automatic control systems. -M.: Engineering, 1969, p. 9, Fig. XIII.I, p. 25, sect. 3.

7. Патент RU 2114387, МПК 6 F 42 B 15/01, В 64 С 13/36, приоритет 29.04.97, опубликован 27.06.98, Бюл. 18. 7. Patent RU 2114387, IPC 6 F 42 B 15/01, B 64 C 13/36, priority 04.29.97, published 06.27.98, Bull. 18.

8. Тетельбаум И. М. , Шнейдер Ю.Р. Практика аналогового моделирования динамических систем. Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1987. 8. Tetelbaum I. M., Schneider Yu.R. The practice of analog modeling of dynamic systems. Reference manual. M .: Energoatomizdat, 1987.

9. Вавилов А.А., Солодовников А.И. Экспериментальное определение частотных характеристик автоматических систем. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. 9. Vavilov A.A., Solodovnikov A.I. Experimental determination of the frequency characteristics of automatic systems. M.-L.: Gosenergoizdat, 1963.

Claims (2)

1. Разомкнутый пневмопривод системы управления вращающейся ракеты, содержащий усилитель мощности и рулевую машину, вход которой связан с выходом усилителя мощности, а выход - с рулями, отличающийся тем, что в него введены сумматор, один вход которого является входом привода и соединен с выходом аппаратуры управления ракетой, двухпозиционное реле с отрицательной петлей гистерезиса изменяемой ширины, выход которого подключен к входу усилителя мощности, а вход - к выходу сумматора, генератор линеаризирующих колебаний, выход которого подключен ко второму входу сумматора, и устройство задания фазового опережения привода по времени полета ракеты, выход которого подключен к входам управления шириной петли гистерезиса двухпозиционного реле. 1. An open pneumatic actuator of the control system of a rotating rocket, comprising a power amplifier and a steering machine, the input of which is connected to the output of the power amplifier, and the output is with rudders, characterized in that an adder is inserted into it, one input of which is the input of the drive and connected to the output of the equipment rocket control, a two-position relay with a negative hysteresis loop of variable width, the output of which is connected to the input of the power amplifier, and the input to the output of the adder, a linearizing oscillator, the output of which is connected is connected to the second input of the adder, and a device for setting the phase advance of the drive by the flight time of the rocket, the output of which is connected to the control inputs of the hysteresis loop width of the on-off relay. 2. Способ контроля динамики разомкнутого пневмопривода системы управления вращающейся ракеты, основанный на определении амплитудной и фазовой частотных характеристик привода по первой гармонике выходного сигнала при отработке гармонического входного сигнала и их аппроксимации более простой передаточной функцией, отличающийся тем, что контроль проводят при давлении питания, соответствующем выбранному режиму полета ракеты, например, максимальной и минимальной скоростям полета, и съеме информации об угловом положении рулей с выхода датчика угла поворота рулей, на вход двухпозиционного реле с отрицательной петлей гистерезиса изменяемой ширины, выход которого через усилитель мощности соединен с рулевой машиной, с выхода генератоpa подают периодический сигнал прямоугольной формы с частотой, равной, например, максимальной частоте вращения ракеты по крену, с амплитудой, соответствующей максимальному перемещению рулей, на регистрирующем устройстве фиксируют угол поворота рулей и задаваемый сигнал, определяют время трогания, движения и срабатывания привода при перемещении рулей от одного крайнего положения к другому и обратно, определяют время τэ эквивалентного запаздывания привода по зависимости
τэ = tтр+K•tдв,
где tтр - время трогания с момента поступления сигнала до начала перемещения;
tдв - время движения от начала перемещения до прихода на упор;
tтр+tдв= tcp - время срабатывания от момента поступления сигнала до прихода на упор;
К - коэффициент, характеризующий составляющую времени τэ за счет времени tдв, определяемый законом изменения угла поворота рулей при их движении с упора на упор в условиях действующих нагрузок.
2. A method for controlling the dynamics of an open pneumatic actuator for a control system of a rotating rocket, based on determining the amplitude and phase frequency characteristics of the drive according to the first harmonic of the output signal when working out the harmonic input signal and approximating them with a simpler transfer function, characterized in that the control is carried out at a supply pressure corresponding to the selected flight mode of the rocket, for example, the maximum and minimum flight speeds, and the removal of information about the angular position of the rudders from the exit d of the rudder angle sensor, to the input of the on-off relay with a negative hysteresis loop of variable width, the output of which is connected through the power amplifier to the steering machine, a periodic square-wave signal is supplied from the generator output with a frequency equal, for example, to the maximum roll speed of the rocket along the roll, with amplitude corresponding to the maximum movement of the rudders, the angle of rotation of the rudders and the set signal are recorded on the recording device, the time of starting, movement and operation of the drive during movement is determined ii rudders from one extreme position to another and back again, determine the time τ e equivalent actuator lag depending
τ e = t Tr + K • t dv ,
where t Tr - the starting time from the moment the signal arrives until the start of movement;
t dv - time of movement from the beginning of the movement to the arrival of the stop;
t Tr + t dv = t cp is the response time from the moment the signal arrives to the stop;
K is a coefficient characterizing the time component τ e due to the time t dv , determined by the law of change of the angle of rotation of the rudders when they move from one extreme position to another under current loads.
RU2000101456A 2000-01-17 2000-01-17 Interrupted pneumatic actuator of control system of spin-stabilized missiles and method for monitoring of its dynamics RU2184340C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000101456A RU2184340C2 (en) 2000-01-17 2000-01-17 Interrupted pneumatic actuator of control system of spin-stabilized missiles and method for monitoring of its dynamics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000101456A RU2184340C2 (en) 2000-01-17 2000-01-17 Interrupted pneumatic actuator of control system of spin-stabilized missiles and method for monitoring of its dynamics

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000101456A RU2000101456A (en) 2001-10-27
RU2184340C2 true RU2184340C2 (en) 2002-06-27

Family

ID=20229606

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000101456A RU2184340C2 (en) 2000-01-17 2000-01-17 Interrupted pneumatic actuator of control system of spin-stabilized missiles and method for monitoring of its dynamics

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2184340C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2249173C1 (en) * 2003-07-14 2005-03-27 Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" Method to test a developed torque of an electro-pneumatic steering gear of guided missiles and projectiles
RU2254267C2 (en) * 2003-08-07 2005-06-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро машиностроения" Control actuator
CN110375596A (en) * 2019-07-19 2019-10-25 北京机电工程研究所 A kind of time consistency control method towards cooperative guidance analogue system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5042742A (en) * 1989-12-22 1991-08-27 Hughes Aircraft Company Microcontroller for controlling an airborne vehicle
DE4135557A1 (en) * 1991-10-29 1993-05-06 Diehl Gmbh & Co, 8500 Nuernberg, De RUDDER CONTROL

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5042742A (en) * 1989-12-22 1991-08-27 Hughes Aircraft Company Microcontroller for controlling an airborne vehicle
DE4135557A1 (en) * 1991-10-29 1993-05-06 Diehl Gmbh & Co, 8500 Nuernberg, De RUDDER CONTROL

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КОСТИН С.В. и др. Рулевые приводы. - М.: Машиностроение, 1973, с.103, 104 ВАВИЛОВ А.А., СОЛОДОВНИКОВ А.И. Экспериментальное определение частотных характеристик автоматических систем. - М. - Л.: Госэнергоиздат, 1963, с.124-133. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2249173C1 (en) * 2003-07-14 2005-03-27 Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" Method to test a developed torque of an electro-pneumatic steering gear of guided missiles and projectiles
RU2254267C2 (en) * 2003-08-07 2005-06-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро машиностроения" Control actuator
CN110375596A (en) * 2019-07-19 2019-10-25 北京机电工程研究所 A kind of time consistency control method towards cooperative guidance analogue system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Popov The dynamics of automatic control systems
Dhaouadi et al. A new dynamic model of hysteresis in harmonic drives
CA1098194A (en) Method and means for increasing the stiffness of limited frequency servo systems
RU2184340C2 (en) Interrupted pneumatic actuator of control system of spin-stabilized missiles and method for monitoring of its dynamics
Brahim et al. Real time implementation of H-infinity and RST motion control of rotary traveling wave ultrasonic motor
US2853667A (en) Electrical feedback control systems
McDonald Multiple mode operation of servomechanisms
US3062059A (en) Acceleration measuring system
CN108674634B (en) A friction compensation method suitable for position control of aircraft active side stick system
Ghiringhelli et al. Active flutter suppression for a wing model
RU2138767C1 (en) Method and device for control of electropneumatic actuator
RU2243491C1 (en) Relay pneumo-hydraulic drive with linearization by oscillation of rocket control systems and armament installations
Feliu et al. A new control scheme of single-link flexible manipulators robust to payload changes
Cadalen et al. Robust control of a tethered kite for ship propulsion
Jarrah Unsteady aerodynamics of delta wings performing maneuvers to high angle of attack
RU2527391C2 (en) Method and system for control over rocket
Ristanović et al. Experimental validation of improved performances of an electromechanical aerofin control system with a pwm controlled dc motor
RU2181681C2 (en) Method of check of functioning of actuators and autopilots of controllable projectiles and device for realization of this method
US4600867A (en) Motor speed controlling device
JPH06225564A (en) Method of measuring load constant of motor drive system
Allen et al. Development of a feed-forward controller for a tracking telescope
Fan et al. Dynamic Performance Test and System Identification of Air Rudder for Boost-Glide Aircraft
RU2000101456A (en) OPENED Pneumatic actuator of a rotary missile control system and a method for controlling its dynamics
Carlson et al. Analysis of Modeling Techniques for Low-Cost Actuators
Despotovic et al. The simulation and experimental results of dynamic behaviour of torque motor having permanent magnets