Зачем нужна ТАУ в авиации?
Выложил черновик методички основ ТАУ, мехатроники и робототехники для свободного скачивания. Комментарии, критика и пожелания приветствуются, контакты для связи имеются внутри.
Нашёл на форуме несколько сообщений, кто-то применяет:
Я как авиамоделист скажу. Вот летаю я на горе, в разный ветер.. на планере классической схемы и на планере схемы ЛК. ЛК получилось удачным, хорошо попал с центровкой.. и как ни странно ЛК это летает не сильно хуже классики, а в правой части поляры существенно лучше классики (на разгон идет гораздо легче). При этом на турбулентность оно реагирует помягче, нет такого задирания носа при входе в термики как на классике. Получается, у ЛК очень короткое плече от центра тяжести до стабилизирующего хвоста профиля и очень малый момент инерции по тангажу. ЛК гораздо быстрее перебалансируется на новый режим по тангажу и быстрее "глотает" турбулентность. Я считаю что в качестве ФПГО ЛК более подходит, и чем короче плече, тем лучше. Для повышения стабильности можно сместить точку вращения чуть вперед. Да, мы получим в качестве ФПГО не очень эффективный элемент как ЛК с S-образным профилем + с передней центровкой, которое заведомо чуть хуже классики, но мы при этом получим существенную разницу постоянных времени ФПГО и всего ЛА в целом, что положительно скажется на устойчивости и запасе скоростей, чем выше эта разница времен, тем меньше взаимное влияние. Это как в курсе ТАУ, если в одной цепи обратной связи вдруг оказались 2 интегрирующих звена, разница их постоянной времени должна быть как минимум на порядок, для того чтобы не нарушалась устойчивость всей системы. И еще, очень важный момент, стабилизирующая часть ФПГО должна находиться максимально далеко от ЦТ и фокуса ЛА в целом, тогда ФПГО начнет точнее реагировать именно на эволюции по тангажу, не дожидаясь, пока именно ЦТ ЛА начнет смещение. Рассмотрим второй предельный случай, в качестве ФПГО стоит классика, стабилизатор которой попал точно в ЦТ ЛА, при этом, турбулентные условия таковы, что ЦТ ЛА вдруг оказался неподвижен, но реальный тангаж ЛА изменился. Такое ФПГО будет реагировать на эту ситуацию с неадекватным запаздыванием, отсюда возможны проблемы с устойчивостью подобные ЮАН-1. Авиамодель по этой версии я планирую построить, но вот времени в обрез, увы. Макеты из потолочки летают уверенно. В любом случае, даже паршивое, но несущее ФПГО, лучше чем стабилизатор у классики, который является чистым балластом.
Кто знаком с теорией автоматического управления (ТАУ) знает, что такое отрицательная обратная связь. Для тех кто не знает - постараюсь по простому: это реакция системы на устранение возникшей ошибки (отклонения). Если отклонение влево - надо довернуть вправо, и наоборот. Для повышения точности управления, т.е уменьшения величины ошибки (отклонений) требуется увеличивать управляющее воздействие. Т.е. на одно и то же отклонение реагировать интенсивнее, жёстче. На я зыке ТАУ - это означает - увеличить коэффициент усиления отрицательной обратной связи. Но бесконечно его увеличивать нельзя, т.к. при определённом его значении наступает потеря устойчивости системы. И тогда сама отрицательная обратная связь, помноженная на огромный коэффициент, начинает систему раскачивать влево-вправо, каждый раз реагируя на отклонение больше чем нужно (переруливая), и поэтому всякий раз проскакивая по инерции положение равновесия. Пилот в задачах точного пилотирования - как раз являет собой такую "следящюу систему" с отрицательной обратной связью. И чем точнее требуется управление - тем жёстче вынужден действовать пилот, т.е. начинает больше "переруливать", взвинчивая внутренний коэффициент усиления обратной связи. Наконец, в какой-то момент этот коэффициент превышает критический, и система "пилот + ЛА" становится не устойчивой, что и приводит к раскачке. Вывод: расслабиться, и снизить требования к точности управления (т.е. "забить" на небольшие отклонения от оси ВПП при заходе). Если при этом точность управления не гарантирует приземления в пределах ВПП - то продолжить тренировки без касания ВПП (заходы до высоты начала выравнивания и проходы над ВПП, дорогой, любым другим безопасным линейным ориентиром), пока точность выдерживания направления не станет достаточной. А если он, перестав ловить малейшие отклонения, в ВПП всё-таки попадает - то с налётом эта точность сама улучшится, не стоит волноваться, что пока немножко не по оси. Ну и согласен с вышеозвученной рекомендацией - работать трапецией короткими (соразмерными отклонению) дачами: дал-вернул-убедился, а не ждать сразу реакции на управление по типу: дал-убедился-вернул.
Вадим, в свое время, я пытался обратить внимание автора ЮАН Юрконенко Алексея на закономерности ТАУ и на флюгер, как на источник возбуждения колебаний. К сожалению, он был "зафокусирован" на чем-то своем. Сергей проводил опыты по фпго с включением (видимо) апериодического звена, убедительно демонстрируя повышение тангажной устойчивости. А на Ваших моделях я увидел "пренебрежение" к колебательным свойствам чисто флюгерного пго, при очевидной озабоченности "сбалансированностью". Вы кажется, не попробовали ввести апериодическое звено во флюгирующую систему? Вспомните обычный флюгер на крышах домов 🙂 Он слишком чувствителен в помехам в потоках (к завихрениям), - ведет себя как дифференцирующее звено, - усиливает колебательность, - никогда не показывает усредненного направления ветра, а "ловит" любой случайный порыв в ложную сторону... Помнится, для "Бурана" Ю.Гагарин спроектировал РЕШЕТЧАТЫЙ стабилизатор, как наиболее эффективный. Вот и мне думается, - нужно вместо плоского или профилированного триммера на флюгирующем горизонтальном оперении принять небольшой площади решеточку, да и на рычаге СОКРАЩенной длины. А может быть окажется достаточной решеточка, управляемо (с сервомашинкой) расположенная даже непосредственно на задней кромке самого ПГО. Решеточка - совмещает много рулевых поверхностей при небольших размерах в плане. Люди уже заменяли хвостовик крышевых флюгеров (то бишь "триммер") на решеточку: стрела флюгера стоит строго по направлению ветра, как влитая, - без колебаний, указывает только на ИСТИННОе направление воздушного потока, игнорируя слабомощные порывы помех (например, знакопеременные вихри дорожки Кармана). Не зря интегрирующие свойства аэродинамических решеток применил в своей дипломной работе инженер-космонавт Ю.Гагарин!
Вобблинг (англ. wobbling, wobble, «шимми», в народе — расколбас) — эффект возникновения на большой скорости нарастающих колебаний (~4-10Гц) переднего колеса мотоцикла, велосипеда или шасси самолета относительно курсового направления. Другое название — «шимми» — происходит от популярного в начале XX в. танца, для которого характерно быстрое покачивание плечами вправо-влево. Основная опора шасси предсерийного самолёта Як-42 с гидравлическим гасителем колебаний «шимми»Вобблинг опасен тем, что возникает только на больших скоростях движения. Он требует немедленных действий от водителя и даже они не гарантируют успех. Самые опытные гонщики могут попасть в такую ситуацию, что регулярно наблюдается в соревнованиях на трассах шоссейно-кольцевых мотогонок. В авиации были случаи разрыва колёс и излома стоек шасси. Подробней в контексте управления мотоциклом. Вобблинг — это явление, когда рулевое колесо после отрыва от дорожного покрытия приземляется уже под некоторым углом относительно курса движения мотоцикла. При этом, в результате наклона вилки, возникает импульс, толкающий руль в противоположную отклонению сторону, что на относительно малых скоростях способствует сохранению равновесия и направления движения. Но если скорость значительно превышает расчётную, то при определённой массе мотоцикла импульс получается достаточно сильным, чтобы руль отклонился дальше, чем курсовое направление. Следует учесть, что в момент получения импульса, толкающего колесо в сторону, противоположную отклонению от курса, часть энергии уходит в амортизатор и в раму, что автоматически увеличивает следующий интервал времени отрыва колеса от дорожного полотна — когда рама и амортизатор отработают обратный ход и произойдёт переброс руля в противоположную сторону. В результате возникает положительная обратная связь, ведущая к нарастанию колебаний рулевого колеса относительно курса. Началом для такой реакции могут послужить: неровности дороги, состояние дорожного покрытия, качество протектора, динамика разгона и т. д. [править] Борьба с вобблингомСпособы пресечения шимми на самолётах ещё во время Великой Отечественной войны изучал М. В. Келдыш, за что в 1946 году получил Сталинскую премию. С точки зрения ТАУ, шимми — это неустойчивость системы регулирования, включающей в себя, кроме конструкции руля, вилки, амортизатора и пр. — и действия водителя. Лучший способ бороться с вобблингом — не допускать его возникновения. Эффективна установка рулевого демпфера для компенсации колебаний. Крайне важны балансировка переднего колеса, качество покрышки, исправность вилки, правильно выбранная жёсткость амортизатора.
и пара других сообщений:
Кто знаком с теорией автоматического управления (ТАУ) знает, что такое отрицательная обратная связь. Для тех кто не знает - постараюсь по простому: это реакция системы на устранение возникшей ошибки (отклонения). Если отклонение влево - надо довернуть вправо, и наоборот. Для повышения точности управления, т.е уменьшения величины ошибки (отклонений) требуется увеличивать управляющее воздействие. Т.е. на одно и то же отклонение реагировать интенсивнее, жёстче. На я зыке ТАУ - это означает - увеличить коэффициент усиления отрицательной обратной связи. Но бесконечно его увеличивать нельзя, т.к. при определённом его значении наступает потеря устойчивости системы. И тогда сама отрицательная обратная связь, помноженная на огромный коэффициент, начинает систему раскачивать влево-вправо, каждый раз реагируя на отклонение больше чем нужно (переруливая), и поэтому всякий раз проскакивая по инерции положение равновесия. Пилот в задачах точного пилотирования - как раз являет собой такую "следящюу систему" с отрицательной обратной связью. И чем точнее требуется управление - тем жёстче вынужден действовать пилот, т.е. начинает больше "переруливать", взвинчивая внутренний коэффициент усиления обратной связи. Наконец, в какой-то момент этот коэффициент превышает критический, и система "пилот + ЛА" становится не устойчивой, что и приводит к раскачке. Вывод: расслабиться, и снизить требования к точности управления (т.е. "забить" на небольшие отклонения от оси ВПП при заходе). Если при этом точность управления не гарантирует приземления в пределах ВПП - то продолжить тренировки без касания ВПП (заходы до высоты начала выравнивания и проходы над ВПП, дорогой, любым другим безопасным линейным ориентиром), пока точность выдерживания направления не станет достаточной. А если он, перестав ловить малейшие отклонения, в ВПП всё-таки попадает - то с налётом эта точность сама улучшится, не стоит волноваться, что пока немножко не по оси. Ну и согласен с вышеозвученной рекомендацией - работать трапецией короткими (соразмерными отклонению) дачами: дал-вернул-убедился, а не ждать сразу реакции на управление по типу: дал-убедился-вернул.
Вадим, в свое время, я пытался обратить внимание автора ЮАН Юрконенко Алексея на закономерности ТАУ и на флюгер, как на источник возбуждения колебаний. К сожалению, он был "зафокусирован" на чем-то своем. Сергей проводил опыты по фпго с включением (видимо) апериодического звена, убедительно демонстрируя повышение тангажной устойчивости. А на Ваших моделях я увидел "пренебрежение" к колебательным свойствам чисто флюгерного пго, при очевидной озабоченности "сбалансированностью". Вы кажется, не попробовали ввести апериодическое звено во флюгирующую систему? Вспомните обычный флюгер на крышах домов 🙂 Он слишком чувствителен в помехам в потоках (к завихрениям), - ведет себя как дифференцирующее звено, - усиливает колебательность, - никогда не показывает усредненного направления ветра, а "ловит" любой случайный порыв в ложную сторону... Помнится, для "Бурана" Ю.Гагарин спроектировал РЕШЕТЧАТЫЙ стабилизатор, как наиболее эффективный. Вот и мне думается, - нужно вместо плоского или профилированного триммера на флюгирующем горизонтальном оперении принять небольшой площади решеточку, да и на рычаге СОКРАЩенной длины. А может быть окажется достаточной решеточка, управляемо (с сервомашинкой) расположенная даже непосредственно на задней кромке самого ПГО. Решеточка - совмещает много рулевых поверхностей при небольших размерах в плане. Люди уже заменяли хвостовик крышевых флюгеров (то бишь "триммер") на решеточку: стрела флюгера стоит строго по направлению ветра, как влитая, - без колебаний, указывает только на ИСТИННОе направление воздушного потока, игнорируя слабомощные порывы помех (например, знакопеременные вихри дорожки Кармана). Не зря интегрирующие свойства аэродинамических решеток применил в своей дипломной работе инженер-космонавт Ю.Гагарин!
Вобблинг (англ. wobbling, wobble, «шимми», в народе — расколбас) — эффект возникновения на большой скорости нарастающих колебаний (~4-10Гц) переднего колеса мотоцикла, велосипеда или шасси самолета относительно курсового направления. Другое название — «шимми» — происходит от популярного в начале XX в. танца, для которого характерно быстрое покачивание плечами вправо-влево. Основная опора шасси предсерийного самолёта Як-42 с гидравлическим гасителем колебаний «шимми»Вобблинг опасен тем, что возникает только на больших скоростях движения. Он требует немедленных действий от водителя и даже они не гарантируют успех. Самые опытные гонщики могут попасть в такую ситуацию, что регулярно наблюдается в соревнованиях на трассах шоссейно-кольцевых мотогонок. В авиации были случаи разрыва колёс и излома стоек шасси. Подробней в контексте управления мотоциклом. Вобблинг — это явление, когда рулевое колесо после отрыва от дорожного покрытия приземляется уже под некоторым углом относительно курса движения мотоцикла. При этом, в результате наклона вилки, возникает импульс, толкающий руль в противоположную отклонению сторону, что на относительно малых скоростях способствует сохранению равновесия и направления движения. Но если скорость значительно превышает расчётную, то при определённой массе мотоцикла импульс получается достаточно сильным, чтобы руль отклонился дальше, чем курсовое направление. Следует учесть, что в момент получения импульса, толкающего колесо в сторону, противоположную отклонению от курса, часть энергии уходит в амортизатор и в раму, что автоматически увеличивает следующий интервал времени отрыва колеса от дорожного полотна — когда рама и амортизатор отработают обратный ход и произойдёт переброс руля в противоположную сторону. В результате возникает положительная обратная связь, ведущая к нарастанию колебаний рулевого колеса относительно курса. Началом для такой реакции могут послужить: неровности дороги, состояние дорожного покрытия, качество протектора, динамика разгона и т. д. [править] Борьба с вобблингомСпособы пресечения шимми на самолётах ещё во время Великой Отечественной войны изучал М. В. Келдыш, за что в 1946 году получил Сталинскую премию. С точки зрения ТАУ, шимми — это неустойчивость системы регулирования, включающей в себя, кроме конструкции руля, вилки, амортизатора и пр. — и действия водителя. Лучший способ бороться с вобблингом — не допускать его возникновения. Эффективна установка рулевого демпфера для компенсации колебаний. Крайне важны балансировка переднего колеса, качество покрышки, исправность вилки, правильно выбранная жёсткость амортизатора.
и пара других сообщений:
mezon
Любите летать? Любите и летайте!
- Откуда
- Ст-Петербург
Тем, кто хотя бы знаком с "этой женщиной" гораздо легче находить причинно-следственные связи практически в любой сфере бытия....)
Similar threads
