Матвеев Илья Валерьевич. Математические модели, методы и алгоритмы создания учебно-тренировочных модификаций вертолетов на базе существующих образцов

Короткий опис

Матвеев Илья Валерьевич. Математические модели, методы и алгоритмы создания учебно-тренировочных модификаций вертолетов на базе существующих образцов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.01 Казань, 2007 139 с., Библиогр.: с. 123-133 РГБ ОД, 61:07-5/4810

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени А.Н. Туполева
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ, МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ СОЗДАНИЯ УЧЕБНО-ТРЕНИРОВОЧНЫХ МОДИФИКАЦИЙ ВЕРТОЛЕТОВ НА БАЗЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ ОБРАЗЦОВ
05.13.01 - “Системный анализ, управление и обработка информации ”
ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель: Заслуженный деятель науки и техники РТ, доктор технических наук, профессор Моисеев B.C.
На прлЬлх pLjkописи
61 07-5/4810
Матвеев Илья Валерьевич
/

/
Казань 2007

2
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
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

з
4.2. Выбор значений передаточных коэффициентов законов
стабилизации УТВ «Ансат» 107
Заключение 121
Литература 123
Приложение 1. Исходные данные для моделирования
движения вертолетов Ми 17 и «Ансат» 134
Приложение 2. Результаты вычислительных экспериментов

Список літератури

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основными результатами, полученными в диссертационной работе, являются:
1. Дано определение и предложена структура перспективного авиаци¬онного учебно-тренировочного комплекса; разработана информационная технология подготовки (переподготовки) летного состава с учетом исполь¬зования учебно-тренировочных вертолетов (УТВ) в учебном процессе и предложена математическая модель процесса обучения (переобучения) пилотов, с помощью которой показана возможность сокращения времени переобучения. Для сокращения стоимости обучения отмечено, что УТВ должны создаваться на базе легких вертолетов.
2. Разработан алгоритм модернизации существующего вертолета в учебно-тренировочный вариант применения, описывающий этапы выбора вертолета для модернизации, исследования возможностей его модерниза¬ции, определения направлений доработок, оценку опытного образца УТВ и запуск в производство. Построено дерево целей и задач создания учебно¬тренировочной модификации вертолета.
3. Разработана методика выбора из совокупности вертолетов опти¬мального образца для модернизации в УТВ.
4. Предложены метод и алгоритм формирования закона управления УТВ, обеспечивающего движение УТВ по фазовой траектории, близкой к траектории ВВ, заданной в виде сеточных функций, описывающих реаль¬ные полетные данные ВВ.
5. Разработаны метод и алгоритм выбора значений передаточных ко-эффициентов законов стабилизации УТВ, обеспечивающих подобие про¬цессов стабилизации ВВ и УТВ для двух случаев: с использованием мате¬матической модели возмущенного движения ВВ и заданием параметров полета возмущенного движения ВВ в виде сеточных функций.

122
6. Предложено использование сплайн-аппроксимации полетной ин¬формации ВВ для использования ее при решении задач формирования за¬конов управления и стабилизации УТВ.
7. Разработана модель цифровой системы управления УТВ, позво¬ляющая построить структуру программного обеспечения ЦСУ.
8. Обоснована задача создания имитирующих нагрузок на органах управления УТВ с помощью замены пружины автомата загрузки рычагов управления УТВ или установки дополнительной пружины.
9. Предложена перспективная схема приборной панели УТВ, вклю¬чающая в себя многофункциональные жидкокристаллические дисплеи для отображения индикаторного и приборного оборудования ВВ.
10. Приведены примеры решения задач формирования закона управ-ления УТВ «Ансат» и выбора значений передаточных коэффициентов его законов стабилизации, показавшие возможность имитации на УТВ «Ан¬сат» программного и возмущенного движения ВВ Ми-17 с отклонениями, не превышающими 10%. Для решения этих задач выполнена сплайн- аппроксимация полетной информации ВВ Ми-17. Результаты вычисли¬тельных экспериментов показали адекватность разработанных математи¬ческих моделей и методов решения практических задач создания учебно¬тренировочных модификаций существующих вертолетов.