Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Постановка проблемы создания учебно-тренировочных вертолетов 10
1.1. Современные и перспективные авиационные учебно-тренировочные комплексы 10
1.2. Алгоритм создания учебно-тренировочной модификации вертолета на базе существующего образца 25
1.3. Выбор вертолета для модернизации в учебно-тренировочный вариант применения 33
ГЛАВА 2. Математические модели, методы и алгоритмы выбора законов управления и стабилизации учебно-тренировочного вертолета 44
2.1. Математические модели движения вертолета 44
2.2. Формирование закона управления учебно-тренировочным вертолетом 46
2.3. Выбор значений передаточных коэффициентов законов стабилизации учебно-тренировочного вертолета 53
2.4. Сглаживание полетной информации воспроизводимого вертолета для формирования законов управления и стабилизации учебно-тренировочного вертолета 63
ГЛАВА 3. Средства имитации управления и техники пилотирования учебно-тренировочного вертолета 73
3.1. Модель цифровой системы управления учебно-тренировочного вертолета и разработка структуры ее программного обеспечения 73
3.2. Обеспечение необходимой загрузки органов управления учебно-тренировочного вертолета 86
3.3. Обеспечение возможности смены внутрикабинной обстановки учебно-тренировочного вертолета 93
ГЛАВА 4. Примеры решения задач формирования законов управления и стабилизации учебно-тренировочного вертолета 99
4.1. Формирование закона управления УТВ «Ансат» для имитации вертикального подъема и зависания ВВ Ми-17 99
4.2. Выбор значений передаточных коэффициентов законов стабилизации УТВ «Ансат» 107
Заключение 121
Литература
- Современные и перспективные авиационные учебно-тренировочные комплексы
- Алгоритм создания учебно-тренировочной модификации вертолета на базе существующего образца
- Формирование закона управления учебно-тренировочным вертолетом
- Модель цифровой системы управления учебно-тренировочного вертолета и разработка структуры ее программного обеспечения
Введение к работе
Актуальность темы.
В связи с постоянным совершенствованием и появлением новых поколений гражданских и военных летательных аппаратов (ЛА) резко возрастает стоимость подготовки и обучения летчиков технике пилотирования самолетов и вертолетов новых поколений. Отметим, что современные ЛА оборудуются цифровыми электродистанционными системами управления. Это обуславливает появление новых особенностей перспективной авиации, в частности, возможности изменения динамики движения ЛА в полете. В связи с этим становится выполнимой, а следовательно, актуальной задача создания учебно-тренировочных летательных аппаратов (УТЛА), способных имитировать движение определенных видов современных ЛА.
Вопросами обучения летного состава с привлечением современных авиационных учебно-тренировочных средств, а также обеспечения подобия динамики движения летающего имитатора и воспроизводимого ЛА, занимались Н.Н. Долженков, А.Г. Бюшгенс, A.M. Володко, В.В. Горин, Б.И. Береговой, Л.М. Берестов, В.Н. Пустовалов, Д. X. МакГрегор, И.Р. Келли и другие отечественные и зарубежные ученые.
В настоящее время у нас в стране и за рубежом ведутся работы по созданию специальных учебно-тренировочных самолетов типа Як-130, Миг-АТ (Россия), Skyfox (США) и др. При этом анализ проблемы создания УТЛА, в частности учебно-тренировочных вертолетов (УТВ), показал отсутствие методической проработки этой проблемы в нашей стране, хотя парк вертолетов военного и гражданского назначения является значительным.
Проблема создания УТВ может быть решена путем разработки нового УТВ или модернизации существующего вертолета под учебно-тренировочный вариант применения. Второе направление на наш взгляд дает существенную экономию времени и средств на создание УТВ.
Таким образом, можно сделать вывод, что весьма актуальной является задача разработки математических моделей и методов для обоснования возможностей создания учебно-тренировочных модификаций вертолетов на базе существующих образцов.
Цель работы.
Целью настоящей работы является разработка методических основ для модернизации существующих образцов вертолетов в учебно-тренировочные варианты применения, обеспечивающих повышение качества подготовки (переподготовки) летного состава, снижение стоимости и повышения безопасности обучения.
Задачи исследования:
1. Разработка методики выбора вертолета для модернизации в учебно-
тренировочный вариант применения, а также построение алгоритма
модернизации вертолета в учебно-тренировочный вариант.
2. Разработка метода формирования закона управления УТВ для
обеспечения возможности имитации УТВ выбранных участков
траектории полета воспроизводимых вертолетов (ВВ).
3. Разработка моделей и метода выбора передаточных коэффициентов
законов стабилизации УТВ, позволяющих последнему имитировать
процессы стабилизации ВВ.
Разработка алгоритма сплайн-аппроксимации полетной информации ВВ для ее использования при решении задач формирования законов управления УТВ и выбора передаточных коэффициентов законов стабилизации УТВ.
Разработка модели цифровой системы управления (ЦСУ) УТВ и методики формирования структуры программного обеспечения ЦСУ УТВ.
Методы исследования.
При решении сформулированных в работе задач используются методы системного анализа, теории марковских процессов, многокритериального
анализа вариантов, динамики полета вертолета, методы решения обратных задач динамики движения управляемых систем, методы теории множеств и методы оптимизации. Научная новизна:
Предложены математическая модель и информационная технология обучения и переобучения пилотов в среде авиационного учебно-тренировочного комплекса.
Разработана методика многокритериального выбора оптимального вертолета для его модернизации в учебно-тренировочный вариант применения.
Предложен алгоритм модернизации существующего вертолета в УТВ и выделены основные задачи исследования возможности имитации на УТВ движения и условий пилотирования ВВ.
Разработан метод формирования закона управления УТВ, позволяющего имитировать движение на выделенном участке траектории ВВ.
5. Разработан метод выбора значений передаточных коэффициентов
законов стабилизации УТВ, позволяющих имитировать процессы
стабилизации ВВ.
6. Разработана модель ЦСУ УТВ и предложена методика формирования
структуры программного обеспечения ЦСУ УТВ.
Практическая ценность работы.
Решение сформулированных в работе задач осуществлялось в рамках выполнения совместных ПИР по договорам о научно-техническом сотрудничестве между КГТУ им. А.Н. Туполева и ОАО «Казанский вертолетный завод» (г. Казань), а также ОАО «ОКБ «Сокол» (г. Казань).
Общий алгоритм модернизации существующего образца вертолета в учебно-тренировочный вариант может быть использован для проведения таких работ на гражданских и военных самолетах.
Достоверность исследования.
В работе приведены примеры практического решения рассмотренных задач для УТВ «Ансат» и ВВ Ми-17, адекватность разработанных математических моделей и методов подтверждается результатами проведенных вычислительных экспериментов.
Реализация результатов работы.
Теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы в исследованиях возможностей модернизации вертолета «Ансат» в учебно-тренировочный вариант применения. Кроме того, некоторые из предложенных алгоритмов и их программные реализации внедрены в процессе разработки программного обеспечения ЦСУ беспилотного летательного аппарата в ОАО «ОКБ «Сокол». Отдельные результаты работы использованы в учебном процессе кафедры Прикладной математики и информатики КГТУ им. А.Н. Туполева.
Апробация работы.
Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на международных, всероссийских, республиканских конференциях и семинарах, в их числе:
X Всероссийские Туполевские чтения (г. Казань, 2002);
XI Всероссийские Туполевские чтения (г. Казань, 2003);
Международная молодежная научная конференция "XXIX Гагаринские чтения" (г. Москва, 2002);
-Международная молодежная научная конференция "XXXГагаринские
чтения" (г. Москва, 2003); -Всероссийская научно-практическая конференция «Авиакосмические
технологии и оборудование - 2004» (г. Казань, 2001); -5-я Международная конференции «Авиация и космонавтика-2005»
(г. Москва, 2005) -6-я Международная конференции «Авиация и космонавтика-2006»
(г. Москва, 2006)
- Всероссийская научно-техническая конференция «VIII Научные чтения по авиации, посвященные памяти Н.Е. Жуковского» (г.Москва, 2007).
Публикации, структура диссертации.
Основное содержание диссертации отражено в 18 печатных работах, в том числе в 2 научных статьях в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Материалы диссертации вошли также в 6 отчетов по НИР, в которых автор принимал участие как исполнитель. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа содержит 123 страницы основного текста, 33 рисунка, 6 таблиц; список литературы включает 111 наименований, объем приложения -страниц.
Содержание работы.
Первая глава посвящена определению предметной области исследования, а именно: анализу современного состояния авиационных учебно-тренировочных комплексов (АУТК), решению вопросов автоматизации процессов обучения летчиков, построению алгоритма модернизации существующих вертолетов в учебно-тренировочный вариант применения. Здесь также предлагается методика выбора оптимального вертолета из множества существующих образцов для модернизации в учебно-тренировочный вариант.
Вторая глава посвящена выбору моделей динамики движения вертолетов и методов анализа возможностей динамической имитации УТВ определенных режимов полета воспроизводимых вертолетов (ВВ). Предложены методы формирования законов управления УТВ и выбора передаточных коэффициентов его законов стабилизации, обеспечивающих имитацию программного и возмущенного движения ВВ. Построен алгоритм сплайн-аппроксимации полетной информации для использования ее при решении задач формирования законов управления и стабилизации УТВ.
В третьей главе разработана модель ЦСУ УТВ, а также подход к формированию структуры программного обеспечения ЦСУ УТВ.
Предложены направления решения задач обеспечения имитации пилотирования воспроизводимого вертолета (ВВ) на УТВ, таких как обеспечение нагрузок на рычагах управления УТВ подобных нагрузкам, ощущаемых пилотом на рычагах управления ВВ, анализ состава внутрикабинного оборудования ВВ.
Четвертая глава работы содержит примеры формирования закона управления УТВ «Ансат», позволяющего имитировать процесс взлета и зависания ВВ Ми-17, и выбора значений передаточных коэффициентов законов стабилизации УТВ «Ансат». Здесь также приведены результаты моделирования процессов стабилизации в каналах тангажа и крена с передаточными коэффициентами законов стабилизации УТВ «Ансат», позволяющими имитировать процесс стабилизации полета вертолета Ми-17.
В Приложении даны исходные данные и результаты моделирования возмущенного движения вертолетов Ми-17 и «Ансат». Приведены таблицы и графики изменения параметров полета вертолетов Ми-17 и «Ансат» в процессе их стабилизации в каналах крена и тангажа.
Современные и перспективные авиационные учебно-тренировочные комплексы
Данная глава посвящена анализу существующих и перспективных авиационных учебно-тренировочных средств, как элементов системы обучения и переобучения навыкам пилотирования ЛА. Сформулирована проблема создания УТВ, проведен ее системный анализ и предложена технология решения при создании учебно-тренировочной модификаций вертолетов на базе существующих образцов вертолетной техники. 1.1. Современные и перспективные авиационные учебно-тренировочные комплексы
В настоящее время увеличивается потребность в самолетах и вертолетах нового поколения [1]. Соответственным образом, усложняются этапы и резко возрастает стоимость подготовки и переподготовки современных летчиков технике пилотирования таких самолетов и вертолетов.
Существующий процесс подготовки летного состава, включающий в себя изучение теоретических основ конструкции ЛА, пилотирования, практические занятия по изучению конструкции узлов, агрегатов и систем конкретных образцов ЛА и летную подготовку на учебных ЛА является длительным и дорогостоящим процессом [2]. Другим его недостатком является на наш взгляд, отсутствие объективного учета индивидуальных качеств обучаемого и несовершенство анализа получаемых им знаний, навыков и умений.
Ликвидации этих недостатков может способствовать широкая информатизация процесса подготовки и переподготовки летчиков с использованием специальных учебно-тренировочных летательных аппаратов (УТЛА) различных видов.
В работе [3] предлагается использовать без его четкого определения понятие учебно-тренировочного комплекса с единой информационной средой. Дадим определение авиационного учебно-тренировочного комплекса (АУТК) как сложной человеко-машинной системы, включающей в себя: компьютерные, полунатурные тренажеры и УТЛА, имеющие в своем составе рабочие места обучаемых пилотов и инструкторов, функционирующие в рамках единой информационной среды, имеющие целью сокращение времени и минимизацию затрат в процессе подготовки (переподготовки) к полетам и выполнения требуемых полетных задач на перспективных средствах авиационной техники (AT). В процессе обучения (переобучения) летчиков предлагается использовать перспективный АУТК, структура которого [3] представлена на рис. 1.1.
На этом рисунке введены следующие обозначения: АРМО -автоматизированное рабочее место обучаемого, АРМИ -автоматизированное рабочее место инструктора, СОК - система объективного контроля. Из рисунка следует наличие в составе АУТК компьютерных классов для первоначальной подготовки пилотов с использованием автоматизированных обучающих систем и программных авиационных симуляторов [4]; процедурных и специализированных (полунатурных) тренажеров.
Рассмотрим существующие предпосылки создания АУТК. Автоматизированная обучающая система (АОС) предназначена для теоретической подготовки в интерактивном режиме летного и инженерно-технического персонала для работы на любых типах ЛА. Такая система представляет собой единую функционально взаимосвязанную базу учебных курсов и контролирующих программ, обеспечивающих индивидуальную подготовку каждого обучаемого с учетом его специализации и первоначального уровня подготовки. Отличительной особенностью применяемых АОС является то, что их ядром является функциональная модель ЛА («виртуальный самолет/вертолет») [8], которая сопрягается в едином информационном пространстве с внешними устройствами и программами (тренажерами, системами объективного контроля (СОК), системами электронного документирования и базами данных), а также необходимым компьютеризированным учебно-методическим материалом по соответствующим специальностям. Для реализации АУТК подготовки (переподготовки) пилотов ЛА в настоящее время существуют программы-симуляторы ЛА [4], а также тренажеры [23, 24].
В составе современного симулятора ЛА можно выделить моделирующий компьютер, имитационную модель ЛА, интерфейс оператора, станцию инструктора и дополнительное периферийное оборудование [25]. Программные модели ЛА, используемые в моделирующем компьютере, реалистично отображают взаимодействие компонентов и систем моделируемого ЛА в реальном масштабе времени [93, ПО].
Интерфейс оператора позволяет обучаемому летчику решать эксплуатационные задачи и управлять процессом полета способом отклонения ручек управления (джойстиков). Динамический отклик современных джойстиков позволяет воспроизводить усилия, подобные отклику системы управления ЛА [25].
На станции инструктора, последний управляет работой симулятора выбором сценария тренировки и начальных состояний имитируемого полета, а также, изменяя условия моделируемой среды.
Таким образом, программный симулятор ЛА позволяет обучаемому в первом приближении изучить принципы управления полетом ЛА.
В общем случае тренажерная подготовка (ТП) в составе АУТК проводится для решения различных задач подготовки экипажей ЛА. В ее составе различают [21]: - первоначальную ТП, проводимую на этапе освоения летным составом учебного самолета или вертолета; - базовую ТП, проводимую на этапе освоения летным составом боевого самолета или вертолета; - тренажерная подготовка по программам (задачам) курса боевой полготовки рода авиации;
Алгоритм создания учебно-тренировочной модификации вертолета на базе существующего образца
В связи с тенденцией развития современной авиации, появлением новых поколений гражданских и военных вертолетов, возникает необходимость разработки и постоянного пополнения парка УТВ новыми более совершенными моделями, либо модернизации существующих вертолетов учебно-тренировочного назначения [27, 29,34].
Современные УТВ на наш взгляд должны удовлетворять следующим основным требованиям [30]: - быть двухместными (включая рабочее место пилота-инструктора); - иметь цифровую систему управления, позволяющую воспроизводить на УТВ динамику полета и управления максимально возможного ряда существующих и перспективных вертолетов; - иметь возможность сменного воспроизведения внутрикабинного пространства для имитации каждого из воспроизводимых вертолетов; - иметь сменную целевую нагрузку для имитации боевого и гражданского применения воспроизводимых вертолетов; - обеспечивать требуемый уровень безопасности полетов с возможностью автоматической передачи управления инструктору при возникновении критических ситуаций.
Тип вертолета определяется его аэродинамической компоновкой, которая в свою очередь зависит главным образом от расположения несущих винтов [31], [32]. По числу несущих винтов вертолеты классифицируют на одно-, двух- и многовинтовые. Двухвинтовые вертолеты различают и по расположению несущих винтов на фюзеляже. К недостаткам соосной схемы относятся большая сложность соосной несущей системы (следовательно, и ее стоимость), возможность возникновения схлестывания лопастей несущих винтов, а также небольшой располагаемый управляющий момент по рысканию, что затрудняет висение с сильным боковым ветром [33].
В связи с тем, что существующие вертолеты имеют как военное, так и гражданское применение предлагается разрабатывать два вида УТВ, а именно: УТВ гражданского и военного применения. Основное отличие последних состоит в их высокой маневренности, а также в специализации целевой нагрузки, которая должна включать в себя все типы авиационного вооружения, используемого на воспроизводимых вертолетах. Учебно-боевые вертолеты должны использоваться для отработки навыков пилотирования существующих вертолетов при решении ими различных боевых задач. Классификация различных видов УТВ приведена на рис. 1.7.
В работах [3], [11-13] предлагается разрабатывать оригинальные современные учебно-тренировочные ЛА как новый вид изделий AT. Такой путь подразумевает значительные финансовые затраты (5-15 млн долл), а также затраты времени (8-Ю лет). Более экономичным, на наш взгляд, является создание УТВ на базе существующих вертолетов [29].
Классификация учебно-тренировочных вертолетов На рис. 1.8. показаны направления создания современного УТВ. Эффективная реализация первого направления подразумевает первоначальное создание УТВ с широким спектром изменения летно-технических характеристик (ЛТХ), состава и расположения органов управления и оборудования кабины и т.п., охватывающим характеристики воспроизводимых вертолетов (ВВ) [34]. Разрабатываемый УТВ в процессе своего жизненного цикла должен подвергаться модернизации при появлении новых ВВ.
Второе направление дает существенную экономию времени и средств на создание УТВ и, кроме того, результаты исследований, полученные в процессе модернизации, могут в последствии быть использованы при создании новых (специальных) УТВ. На наш взгляд, этот подход должен быть главенствующим при современном состоянии авиационной промышленности РФ.
Системный подход к решению рассматриваемой проблемы подразумевает решение следующих основных задач [29]: 1. Выбор базового вертолета для модернизации в учебно-тренировочный вариант применения. 2. Выделение совокупности вертолетов, пилотирование которых должно воспроизводиться на данном образце УТВ. 3. Анализ возможности воспроизведения основных ЛТХ этих вертолетов с помощью УТВ. 4. Анализ возможностей имитации динамических режимов полета выбранных ВВ, включая время регулирования, величины динамических и статических ошибок управления и прочее. 5. Анализ возможностей пилотажной имитации, включая оценки нагрузок на органах управления У ТВ и ВВ. 6. Оценка эффективности УТВ с точки зрения подобия техники пилотирования сравниваемых вертолетов.
Решение этих задач предлагается осуществлять с помощью взаимосвязанной совокупности процедур, составляющих алгоритм создания УТВ [34], представленный на рис. 1.9. Рассмотрим краткую характеристику предлагаемых процедур этого алгоритма.
В процедуре 1 выполняется выбор образца из множества существующих вертолетов определенного класса для модернизации его в УТВ. На основе изучения конъюнктуры возможных рынков сбыта данного образца УТВ в процедуре 2 осуществляется формирование первоначального списка ВВ, который последовательно уточняется в ходе реализации алгоритма. Предварительный анализ ВВ из этого списка путем обработки данных экспертного опроса представителей Заказчика и разработчиков УТВ производится в процедуре 3. Для отобранных ВВ в процедурах 4, 5 выполняется формальное сопоставление основных их ЛТХ с основными ЛТХ УТВ. В случае их частичного несоответствия для определенного ВВ в процедуре 6 разработчики УТВ должны принять решение о возможности доработки УТВ.
Формирование закона управления учебно-тренировочным вертолетом
Рассмотрим общую математическую модель движения одновинтового вертолета. В работах [33, 45, 46] предлагаются следующие уравнения для кинематических параметров Vx,Vy,V2,cox,coy,coz,S,y,i/ в связанной с вертолетом системе координат:
Начальные условия для этой системы при t = t0 задаются значениями: Vxo Vyo Vzo xo yo zo YoAA- в уравнениях системы (2.1) приняты следующие обозначения: V - скорость полета; Vx,Vy,Vz- компоненты вектора скорости в связанной системе координат; cox,coy,o)z- компоненты угловой скорости вращения вертолета; у,у,Э- соответственно углы крена, рысканья и тангажа, определяющие расположение связанной системы координат относительно земной системы; m - масса вертолета; Т - тяга несущего винта; Н - продольная сила; S - боковая сила; Т - тяга рулевого винта; X Y Z - аэродинамические силы, действующие на фюзеляж в связанной системе координат; М х, М , М z - составляющие моменты сил, создаваемых рулевым винтом относительно центра масс вертолета; Мфх,Мфу,Мф2 - компоненты момента аэродинамических сил фюзеляжа вертолета; Mrox,Mroy,Mroz и Мвох,Мвоу,Мво2 - соответственно компоненты аэродинамических сил горизонтального и вертикального оперений вертолета; Jx,Jy,Jz - моменты инерции вертолета относительно осей связанной системы координат [46].
Для решения задачи формирования законов стабилизации необходимо упростить уравнения движения вертолета. Основной идеей в этом направлении является идея линеаризации уравнений движения вертолета при помощи метода малых возмущений [49, 49]. Сущность допущений, положенных в основу метода, заключается в том, что все параметры возмущенного движения предполагаются мало отличающимися от параметров первоначального движения (основного движения) в одни и те же моменты времени. Если это условие выполняется, то в уравнениях движения в первом приближении можно пренебречь членами, содержащими отклонения параметров движения (например, углов, угловых скоростей и т.д.) в степенях малости выше первой как малыми высшего порядка. При этом в уравнениях сохраняются только члены с первыми степенями отклонений. Методы решения таких уравнений сравнительно просты. Конкретный метод получения линеаризованных уравнений представлен в работе [46]. динамические коэффициенты. Наборы их значений определяются точками линеаризации системы (2.1), которые соответствуют стационарному режиму полета вертолета (движение с постоянной линейной и угловой скоростями). Коэффициенты Ьу,і = 1,6, j = l,4 являются коэффициентами матрицы управления, определяющими степень влияния компонент вектора управления на поведение системы «вертолет-система управления».
В данной работе для углов крена, курса и тангажа будем использовать упрощенные кинематические соотношения вида:
Математическая модель движения вертолета (2.1) в общем виде используется в методике формирования закона управления УТВ, которая рассмотрена в разделе 2.2 диссертационной работы. Математическая модель возмущенного движения вертолета (2.2)-(2.11) в общем виде применяется в при решении задачи выбора значений передаточных коэффициентов законов стабилизации УТВ, метод и алгоритм решения которой представлены в разделе 2.3. данной работы.
Задача определения возможности имитации УТВ определенного участка траектории ВВ составляет важный этап работ по модернизации выбранного вертолета под учебно-тренировочный вариант (см. рис. 1.9). Данная задача представляет собой задачу формирования такого закона управления УТВ (см. рис. 1.10), которое позволит ему имитировать выделенный участок траектории ВВ с заданной точностью [50, 51].
Постановка задачи. Рассмотрим один из видов программного движения вертолета, который должен воспроизвести УТВ.
Модель цифровой системы управления учебно-тренировочного вертолета и разработка структуры ее программного обеспечения
Как было отмечено в главе 1, к перспективным задачам создания УТВ относится задача разработки цифровой системы управления (ЦСУ) с использованием современной элементной базы и программно реализованных законов управления движением УТВ. Реализация алгоритмов работы ЦСУ УТВ (законов его управления и стабилизации) в виде программного обеспечения (ПО) позволяет ускорить разработку и отладку ЦСУ и обеспечивает возможность быстрой модернизации и удобного конфигурирования системы при смене ВВ. Анализ доступной литературы [18, 26, 33, 58, 78, 107, 108] показал, что применяемые до настоящего времени системы автоматического управления (САУ) вертолетов, являются частично, либо полностью аналоговыми (например, автопилот АП-34 вертолета Ми-8). Это означает, что присутствуют различные ограничения в процессе их разработки и эксплуатации, несвойственные ЦСУ, такие как сложные аналоговые интерфейсы взаимодействия с сопряженной аппаратурой УТВ, громоздкие средства наземного обслуживания и контроля, значительное время и трудоемкость предполетного и послеполетного обслуживания, наличие существенных требований к условиям хранения и транспортировки [91, 92]. Кроме того, на модернизацию САУ под учебно тренировочный вариант применения, а также отладку систем такого рода затрачиваются значительные временные и материальные ресурсы.
Краткая характеристика ЦСУ УТВ. В главе 1 отмечается тенденция оснащения современных вертолетов цифровыми электродистанционными системами управления (ЦЭДСУ), что дает возможность их репрограммирования, то есть оперативного изменения законов управления и стабилизации вертолета. Это означает появление возможности изменения динамики движения вертолета непосредственно в полете. Именно наличие ЦЭДСУ (или просто цифровой системы управления - ЦСУ) на борту вертолета является определяющим фактором для модернизации его в учебно-тренировочный вариант применения, так как вся аппаратная часть ЦСУ является базовой для систем такого типа, и следовательно, необходимо дорабатывать только специальное (функциональное) программное обеспечение [79, 80, 91,92].
Однако, кроме очевидных преимуществ, ЦСУ обладают и определенным рядом недостатков, таких как дискретность счета, ограничения разрядной сетки, задержка формирования управляющих воздействий [81]. Практика показала, что время разработки ЦСУ вертолетом (например, системы управления КСУ-А вертолета «Ансат») весьма велико, поэтому с определенностью можно сказать, что ЦСУ представляют определенную степень новизны применения в виде систем управления вертолетами, а следовательно, недостаточность методической проработки вопросов их разработки и применения. Поэтому в данном разделе рассматриваются определение ЦСУ вертолетом, классификация ЦСУ, ее общая структурная схема и подход к формированию структуры ее программного обеспечения.
Цифровую систему управления вертолетом можно определить как центральную компоненту бортового оборудования современного вертолета, основной задачей которой является управление вертолетом в процессе полета. Другими словами, ЦСУ предназначена для управления движением винтокрылой машины по заданной траектории и относительно центра масс, а также управления режимами работы двигателя и другого оборудования [82]. Фактически, ЦСУ должна обеспечивать получение первичной информации с измерительных приборов и датчиков, ее анализ, обработку и выдачу адекватных управляющих воздействий на исполнительные механизмы вертолета.
На основе обобщения работ [82, 83] предлагается общая классификация ЦСУ по следующим признакам: 1) по времени реакции системы на входные воздействия: - системы «классической» обработки информации (не реального времени) - такие системы управляют медленно протекающими процессами, т.е. такими процессами, скорость изменения параметров которых невелика, - системы псевдореального времени - время реакции таких систем выше скорости реакции человека, но ниже скорости протекания процесса, - системы реального времени - в этом случае ЦСУ должна вырабатывать управляющие воздействия со скоростью, соизмеримой со скоростью протекания процесса); 2) по типу распределения вычислительных ресурсов: - обработка информации и формирование управляющих воздействий осуществляется одним вычислителем, - для обработки информации и формировании управляющих воздействий используется несколько вычислителей, каждый из которых решает свой круг задач; 3) по наличию обратной связи: - системы обратной связью, - системы без обратной связи; 4) по отказоустойчивости: - системы без дублирования,
![Разработка методов, моделей и алгоритмов прогнозирования и донозологической диагностики кожных болезней, имеющих представительство на проекционных зонах, с использованием нечеткой логики принятия решений и рефлексодиагностики [Электронный ресурс]](/i/i/4381/168311.png "Разработка методов, моделей и алгоритмов прогнозирования и донозологической диагностики кожных болезней, имеющих представительство на проекционных зонах, с использованием нечеткой логики принятия решений и рефлексодиагностики [Электронный ресурс] Ходеев Денис Владимирович")
