Дипломная работа на тему: Описание математической модели летательного аппарата. Рулевые органы летательного аппарата и системы

Введение

Считается, что первый беспилотный летательный аппарат это "Воздушная торпеда Сперри", который совершил свой первый полет 6 марта 1918 года. Этот БПЛА стал предшественником современных управляемых ракет, которые можно считать одноразовыми БПЛА. Первый БПЛА, который можно было использовать повторно был "Queen" компании "British Fairey" вариант самолета "Fairey IIIF", впервые взлетел в сентябре 1932 года.

После многих десятилетий разработок, современная конфигурация БПЛА определенно не такая как у современных управляемых ракет. Фактически БПЛА находят множественное применение в различных областях. Так американское правительство использует их для разведки на поле боя и запуска ракет. Их военный БПЛА "RQ-1 Predator" по сути, стал революционным шагом в приемах ведения боевых действий. Этот БПЛА оснащенный противотанковыми ракетами "Hellfire". Уже ведутся работы по разработке беспилотного боевого летательного аппарата "Х-45" взлетевшего в 2002 году.

Гражданским примером применения БПЛА может служить проект "Helios". Этот летательный аппарат (ЛА) отличается высокой надежностью и большой высотой полета, его применение это телекоммуникация. Его рабочая высота превышает 60.000 футов, т.е. он не подвержен влиянию погодных условий и не мешает полетам других воздушных судов и используется, по сути, в качестве стационарного спутника, но без временной задержки. В 2001 году БПЛА, работающий на солнечной энергии, поднялся на рекордную высоту 96.863 фута. Другим хорошим примером БПЛА можно считать "Aerosonde", который уже достаточно известен своими возможностями в метеорологическом мониторинге и продолжительных перелетах. Это первый БПЛА перелетевший Северный Атлантический океан в 1998 году. На рис. 1 приведена модель "Aerosonde".

За последние годы по всему миру значительно возрос интерес к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА). Все больше и больше университетов выпускающие инженеров для аэрокосмической отрасли создают свои собственные программы по разработке БПЛА для исследований в некоторых уникальных областях, а также для целей обучения.

Целями работы являются:

- Разработка нелинейных алгоритмов согласованного управления БПЛА.

- Отработка алгоритмов на имитационной модели.

Подобный автопилот может использоваться в качестве основного - для решения задач, где качество управление БПЛА человеком малоэффективно, например посадка или фигуры высшего пилотажа.

Оглавление

- Введение 4

- Описание математической модели летательного аппарата

- Рулевые органы летательного аппарата и системы координат

- Полная нелинейная модель пространственного движения самолета

- Модель двигателя

- Модель атмосферы и воздушных возмущений

- Модель Земли

- Модель рулевых органов

- Разработка алгоритмов управления беспилотным летательным аппаратом

- Математическое описание полетного задания

- Общие положения

- Петля Нестерова

- Синтез управления на траекторном уровне

- Управление движением ЛА

- Управление ориентацией ЛА

- Синтез управления на пилотажном уровне

- Настройка регулятора

- Настройка регулятора

- Настройка регулятора

- Настройка регулятора

- Настройка регулятора

- Настройка регулятора

- Заключение 80

- Перечень литературы

- Приложение А - Описание параметров модели

- Приложение Б - Описание переменных

- Приложение В - Исходные map-файлы

Заключение

В ходе проделанной работы были достигнуты следующие результаты:

- Синтезированы нелинейные законы согласованного управления летательным аппаратом для пилотажного и траекторного уровня;

- Проведенные имитационные испытания алгоритмов управления показали высокую надежность и точность регулирования.

Математическая модель является универсальной и может быть настроена на любой летательный аппарат путем выставки соответствующих коэффициентов и начальных условий. Разработанная математическая модель может рассматриваться как инструмент для исследования динамики жестких летательных аппаратов.