Введение к работе
актуальность темы диссертации. Обычные парашюты, имеющие асимметричные, квадратные, крестообразные купола, не могут >еспечить значительное неленаправленное перемещение спускаемо груза в горизонтальной плоскости, вследствии чего рассеи-шие точек приземления и сами условия приземления груза в іачительной степени определяются разбросом точек ввода пара-л-а и карактеристиками еєтрового воздействия.
Появление в начале бО-х годов нашего века управляемых па-шютов-крыльев открыло повне возможности для точного десанти->вания грузов различного назначения, посадки и спасения ЛА и і модулей, управляемая парашютная система со спускаемым груда является сложным . иногорежикныи текяическим объектом, что Зусловлено как характеристиками самого парашюта, так и свойс-вами внешней среды, в которой он функционирует. Наибольшие рудности связаны с тем. что купол парашюта, стропы и элементы эдвесной системы изготовлены из тканевых материалов, не имеют эсткости, обладают проницаемостью. Парашютные системы фуккди-нируют в основном в диапазоне скоростей от единиц до десятков гтров в секунду, предназначены для использования в приземном аое атмосферы и в значительной степени подвержены влиянию втра.
Б настоящее время интенсивно развиваются численные методы сследования напряженно-деФормированного состояния, аэродина-ики и динамики парашютных систем (ПС), позволяющие дополнить кспериментальные методы исследования , проводить последние олее целесообразно, научно обоснованно, с меньшими затратами.
значительный вклад в развитие численных методов исследо-ания ПС внесли X. А. Ракматуллин. с. И. Белоцерковский, И. И. Ништ, . т. Пономарев, и. А. ильгамов, о. в. Рысев, Б. в. гулин, А. Г, судаков другие, в области динамики и устойчивости ПС широко известны мена А. И. Антоненко, Ф. ф. Фатыхова, в. И. Чуркина, А. А. Вишняка, ольшой вклад в экспериментальную аэродинамику ПС внесли '. г. Лимонад, и. и. носарев, А, и. сойнов и другие,
вопросаии управления сложными многорежимными текническин системами в условиях неопределенности занимались Н. н. Красовс кий. в. и. матросов, т. к, сиразетдинов, ф. А. Чєрноусько, А. Б. кур жанский,- Г. Л. Дегтярев, ю, Б. Кожевников, в. н. скимель. П. К. Семе нов. в. Н. Куршєв, в. Б.Хиветин и другие.
при проектированию! изделий с управляемым парашютом-кры лом (ШО появляются новые для парашютной техники задачи, свя занные с разработкой алгоритмов управления, системы управле ния, а. следовательно, предъявляющие дополнительные требовани: к математическому описанию движения системы парашют-крыло-гру; (СПКГ). особо важен учет ориентации груза относительно ПК каї в задаче посадки ла, так и в тех задачах управления, где измерительные устройства системы управления размешены на грузе. Существующие математические модели, базирующиеся на расчеті напряженно-деформированного состояния пс, слишком сложны і громоздки для исследования динамики полета, а известные модели, представляющие ПС как систему тведых тел, не вполне адекватно учитывают свойства подвесной системы СПКГ. линеаризадш уравнений динамики движения выполнялась только для осесиммет-ричных неуправляемых ПС с целью исследования устойчивости ш движения, и полученные уравнения неудобны для исследования управляемых СПКГ и не учитывают особенности ПК.
По зарубежным материалам известны алгоритмы управления СПКГ для точной доставки грузов, базирующиеся на сложных методах оценивания состояния СПКГ и воздушной среды, требующие для своей реализации сложной и дорогой бортовой аппаратуры, либо специального наземного пункта управления, с другой стороны условия и дели применения систем точной доставки грузов как объектов повторно-одноразового использования выдвигают требования простоты и дешевизны бортового оборудования и отсутствия сложного специального оборудования у получателей груза, пусть даже за счет снижения точности доставки.
Таким образом, необходимо иметь алгоритмы управления СПКГ, решающие задачи терминального управления в условиях неопределенности внешних воздействий и начальных условий, при
жестких требованиях к сложности бортовой и наземной аппаратуры, отсутствие и недостатки некоторых типов математических моделей движения спкг, отсутствие простых и эффективных алгоритмов управления СПКГ и теоретической базы для их разработки, отсутствие разработок в области автоматических систем управления СПКГ, обусловленные новизной сферы применения ПК, определяют актуальность диссертационной работы.
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является разработка алгоритмов управления СПКГ, методов их построения, анализа, синтез системы управления ПК для точной доставки грузов, разработка, для указанных целей комплекса математических моделей, анализ условий их применения.
научная новизна заключается в следующем.
-
разработан комплекс математических моделей движения системы парашют-крьшо-груз различного уровня сложности, предназначенный для решения задач проектирования объектов с ПК и систем управления.
-
сформулированы и доказаны необходимые условия обеспечения Функционирования технического объекта в условиях неопределенности внешних воздействий.
-
разработаны алгоритмы управления системой парашют-крыло-груз (СПКГ) для точного десантирования грузов с использованием автоматического наведения на наземный маяк.
-
Разработаны алгоритмы расчета и программное обеспечение эви для моделирования движения СПКГ. используемые для анализа проектных решений, а также анализа и синтеза алгоритмов управления и системы управления парашюта-крыла (ПК).
ПРАКТИЧЕСКАЯ ценность диссертационной работы заключается в том, что разработанные математические модели и программные средства позволяют анализировать проектные и конструкторские решения при проектировании объектов с ПК и систем их управле- ~ ния. Разработанные алгоритмы управления СПКГ практически pea-
лизуемы с помошыз предложенной системы управления. Методы построения алгоритмов управления в условияк неопределенности внешних воздействий могут быть использованы для разработки других алгоритмов управления спкг и других технических объектов.
РЕАЛИЗАЦИЯ в промышленности. Результаты диссертационной работы использованы при разработке системы посадки беспилотного летательного аппарата в ОКБ "Сокол" (г. Казань), при разработке системы управления парашюта-крыла для точной доставки грузов в КБ Машиностроения (г. Коломна), о чем имеются соответствующие акты. В последнее время результаты диссертационной работы практически реализуются в экспериментальном образце системы автоматического управления ПК, изготавливаемой в КГТУ по межвузовской программе "Конверсия научно-технического потенциала вузов".
апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на научно-технической конференции "Научный потенциал вузов-программе "Конверсия" (г, Казань. 1993г.), всероссийской научно-практической конференции "Высшая школа России и конверсия" (г. Москва, 1993 г.), I республиканском научно-техническом семинаре молодых ученых и специалистов "Актуальные вопросы использования достижений науки и техники в народном хозяйстве" (г.Казань, 1989 г.), научно-технических конференциях НИИ Парашютостроения (г. Москва, 1982г., 1987г.). Результаты работы использованы в трех научно-технических отчетах по хоздоговорной тематике и одного отчета по программе "Конверсия научно-технический потенциала вузов", выполненных в КГТУ.
ПУБЛИКАЦИИ. По результатам выполненных исследований опубликовано 4 научных статьи, 4 тезиса научных конференций, 4 научно-технических отчета, получены 3 авторских свидетельства.
структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, трех приложений, списка литературы из 37 наименований, 60 рисунков. Полный объем диссертации составляет страниц.
