自動(dòng)駕駛儀(共4頁(yè))

《自動(dòng)駕駛儀(共4頁(yè))》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《自動(dòng)駕駛儀(共4頁(yè))（4頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 自動(dòng)駕駛儀 　　一、自動(dòng)駕駛儀的組成 　　為了弄清自動(dòng)駕駛儀的組成以及它是如何來(lái)代替駕駛員的問(wèn)題。我們先來(lái)看看駕駛員是如何操縱飛機(jī)的。 　　如果要求飛機(jī)作水平直線飛行,飛機(jī)必須有一起始的俯仰角 (等于平飛時(shí)的迎角)來(lái)產(chǎn)生一定的升力與飛機(jī)的重力平衡.同時(shí)升降舵應(yīng)向上偏轉(zhuǎn)一定角度產(chǎn)生一定的操縱力矩與飛機(jī)的穩(wěn)定力矩平衡.此時(shí)陀螺地平儀的指示小飛機(jī)應(yīng)水平線位置,表明飛機(jī)作水平直線飛行. 　　若某種干擾使飛機(jī)偏離起始姿態(tài)(如抬頭△ 　　角),這時(shí)駕駛員從地平儀觀察到此變化,于是他的大腦作出決定,前推駕駛桿,使升降舵下偏一個(gè) 角,產(chǎn)生一低頭力矩從而使飛機(jī)

2、趨于水平駕駛員從地平儀中看到此變化,于是把駕駛桿逐漸回收到原來(lái)的平衡位置,升降舵也回到 　　位置,這時(shí)飛機(jī)又作水平下線飛行.上述駕駛過(guò)程可用圖8.20來(lái)表示。 　　由圖可知,駕駛員和飛機(jī)組成了一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng),圖中虛線框表示駕駛員。 　　若用自動(dòng)駕駛儀來(lái)代替駕駛員上述駕駛過(guò)程的話,那么駕駛儀必須滿足如下條件: 　　1.它應(yīng)能知道飛機(jī)偏離預(yù)定姿態(tài)角的情況,并按偏離方向,使舵面作相應(yīng)的偏轉(zhuǎn). 　　2.舵面偏轉(zhuǎn)的大小和飛機(jī)偏離的大小應(yīng)成一定的比例關(guān)系.即機(jī)頭偏離大時(shí),舵偏角也應(yīng)大。 　　因此自動(dòng)駕駛儀也應(yīng)具有代替駕駛員眼、神經(jīng)和肌肉、手或腳的一些裝置.如起眼睛作用的敏感元件,起神經(jīng)和肌肉作用

3、的變換放大元件和起手起腳作用的執(zhí)行元件。如圖8.21所示.由圖可知,自動(dòng)駕駛儀主要由敏感元件、變換放大元件和執(zhí)行元件三大部分組成. 　　1.敏感元件:有時(shí)也稱(chēng)為傳感器,它是用來(lái)感受或測(cè)量飛機(jī)的姿態(tài)及飛行參數(shù),并輸出相應(yīng)電信號(hào)的一些裝置。如測(cè)量飛機(jī)俯仰、傾斜和航向姿態(tài)的垂直陀螺儀放4量飛機(jī)繞機(jī)體軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的速率陀螺儀此外還有大氣數(shù)據(jù)傳感器、高度差傳感器和加速度計(jì)等敏感元件。 　　2.變換放大元件:從敏感元件輸出的電信號(hào)一般都是很微弱的,為了使執(zhí)行元件能夠工作,并按一定規(guī)律工作,必須將信號(hào)加以放大和變換,使得足以推動(dòng)執(zhí)行元件,并按一定規(guī)律動(dòng)作。最常用的變換放大元件有電子放大器、磁放大器和液壓

4、放大器等。電子放大器通常有晶體管、集成電路和大規(guī)模集成電路等放大器。 　　3.執(zhí)行元件:有時(shí)也稱(chēng)為舵機(jī)。它根據(jù)敏感元件輸出的信號(hào)大小及極性去偏轉(zhuǎn)相應(yīng)的舵面。根據(jù)采用的能源不同主要有:電動(dòng)式、液壓式和氣動(dòng)式。 　　 　　在自動(dòng)駕駛儀中有一個(gè)最基本的回路,它是由放大器、舵機(jī)和返饋元件構(gòu)成的一個(gè)閉環(huán)回路,通常稱(chēng)之為舵回路。 　　舵回路性能的好壞會(huì)直接影響到自動(dòng)駕駛儀性能。圖中測(cè)速機(jī)測(cè)出舵面偏轉(zhuǎn)的角速度,并返饋給放大器用來(lái)改善舵回路的動(dòng)態(tài)特性,即增大舵回路的阻尼。位置傳感器將舵偏角位置信號(hào)返饋到舵回路的輸入端從而實(shí)現(xiàn)舵偏角的大小與輸入控制信號(hào)成一定的關(guān)系。當(dāng)舵回路具有位置返饋時(shí)稱(chēng)之為比例式舵回

5、路。這時(shí)舵面的偏轉(zhuǎn)角與輸入信號(hào)成正比。若舵回路僅具有速度返饋時(shí)為積分式舵回路,即舵面偏轉(zhuǎn)的角速度與輸入信號(hào)成比例。 　　二、自動(dòng)駕駛儀的功用及工作原理 　　我們知道自動(dòng)駕駛儀是用來(lái)穩(wěn)定與控制飛機(jī)角運(yùn)動(dòng)和重心運(yùn)動(dòng)的一種飛行自動(dòng)控制系統(tǒng)。其功用為: 　　1.按照駕駛員的意圖穩(wěn)定(或保持)飛機(jī)的飛行狀態(tài)。如穩(wěn)定飛機(jī)的姿態(tài)角,保持飛機(jī)的飛行高度和飛行M數(shù)等。 　　例如,駕駛員常常通過(guò)自動(dòng)駕駛儀來(lái)穩(wěn)定飛機(jī)的姿態(tài)角作巡航水平直線飛行。尤其遠(yuǎn)程民航機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、轟炸機(jī)以及殲擊機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)很重要,以減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)。 　　2.執(zhí)行來(lái)串自動(dòng)駕駛儀中操縱臺(tái)的各種指令信號(hào)。 　　由于自動(dòng)駕駛儀是并聯(lián)在飛機(jī)機(jī)械

6、系統(tǒng)之中,所以當(dāng)自動(dòng)駕駛儀工作時(shí),駕駛員不能推動(dòng)駕駛桿,因它們與自動(dòng)駕駛儀聯(lián)動(dòng)。為此駕駛員必需通過(guò)自動(dòng)駕駛儀的操縱臺(tái)發(fā)出各種指令控制信號(hào),此信號(hào)與敏感元件輸出的信號(hào)極性相反以其差值加到舵回路從而操縱舵面偏轉(zhuǎn),使飛機(jī)按照各種指令信號(hào)運(yùn)動(dòng)。例如使飛機(jī)按給定的俯仰角爬高、下滑、改平;按選定的傾斜角轉(zhuǎn)彎;按選定的航跡飛行等。 　　3.自動(dòng)駕駛儀目前正朝綜合化多功能方向發(fā)展。 　　例如與地面無(wú)線電設(shè)備一起可組成自動(dòng)著陸系統(tǒng),來(lái)完成飛機(jī)的自動(dòng)著陸等任務(wù)。如波音-747等飛機(jī)上裝有自動(dòng)著陸系統(tǒng)。在轟炸機(jī)上還可同其它電子設(shè)備、軍械設(shè)備一起構(gòu)成自動(dòng)瞄準(zhǔn)投彈系統(tǒng)。如F-105D戰(zhàn)斗轟炸機(jī)可利用自動(dòng)駕駛儀操縱飛

7、機(jī)進(jìn)入目標(biāo),機(jī)動(dòng)飛行投彈,脫離戰(zhàn)斗,返航和著陸。在戰(zhàn)斗機(jī)上還可與機(jī)載雷達(dá)等設(shè)備構(gòu)成火力控制系統(tǒng),當(dāng)機(jī)載雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后,就進(jìn)入自動(dòng)跟蹤目標(biāo)。并實(shí)施攻擊。它還可以同地形跟蹤雷達(dá)一起構(gòu)成自動(dòng)地形跟蹤系統(tǒng),這種系繞可使飛機(jī)貼著地形高速低空入侵,由于有地形的遮蔽,不易為雷達(dá)所發(fā)現(xiàn)。如F-111飛機(jī)上就裝有自動(dòng)地形跟蹤系統(tǒng);可離地60米飛行。 　　因此自動(dòng)駕駛儀不僅可用于民航機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、轟炸機(jī)；而且還可用于殲擊機(jī)、直升機(jī)和無(wú)人飛機(jī)等。 　　我們知道自動(dòng)駕駛儀是通過(guò)飛機(jī)的升降舵副翼和方向舵三個(gè)主要操縱面來(lái)穩(wěn)定和控制飛機(jī)的。因而自動(dòng)駕駛儀也有與其對(duì)應(yīng)的俯仰、橫滾和航向三個(gè)通道。通道之內(nèi)有相互交聯(lián)的信號(hào)(特

8、別是橫滾和航向通道之內(nèi))。下面我們僅以俯仰通道為例來(lái)說(shuō)明自動(dòng)駕駛儀的工作原理。 　　1.自動(dòng)駕駛儀穩(wěn)定飛機(jī)俯仰角的過(guò)程： 　　a.飛機(jī)處于平飛狀態(tài) 　　飛機(jī)平飛時(shí),俯仰電位計(jì)的電刷B在其中點(diǎn)，而給定電位計(jì)的電刷A也在中點(diǎn),兩者電位相等,偏差信號(hào)為零升降舵不動(dòng)處于中立位置。 　　b.飛機(jī)偏離平飛狀態(tài)，產(chǎn)生俯仰角偏差信號(hào) 　　當(dāng)飛機(jī)受到擾動(dòng)后,若飛機(jī)機(jī)頭上仰 角,這時(shí)俯仰電位計(jì)與電刷A一道跟著飛機(jī)上仰(因電位計(jì)串聯(lián)在飛機(jī)上),而電刷B則被垂直陀螺儀穩(wěn)定不動(dòng)。因此電刷A和B的電位不等，產(chǎn)生偏差信號(hào),其大小與俯仰角的偏差 成比例。 　　c舵面動(dòng)作,飛機(jī)逐漸恢復(fù) 　　偏差信號(hào)放大器放大后,

9、送至舵機(jī)，舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),一方面經(jīng)鋼索帶動(dòng)舵面向下偏轉(zhuǎn)；另一方面又帶著返饋電位計(jì)的電刷C轉(zhuǎn)動(dòng),直至返饋信號(hào)完全低消偏差信號(hào)為止.這時(shí)舵機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng),從而產(chǎn)生一低頭為矩 Mz,在該力矩的作用下使得飛機(jī)和俯仰電位計(jì)逐漸向平飛位置恢復(fù)。 　　d.舵面逐漸回收,飛機(jī)又恢復(fù)到平飛位置 　　由于飛機(jī)和俯仰電位計(jì)逐漸向平飛位置恢復(fù),而電刷B仍被穩(wěn)定不動(dòng)則電刷A和B之間的偏差信號(hào)逐漸減小,當(dāng)返饋信號(hào)大于偏差信號(hào)時(shí),輸入到放大器的誤差信號(hào)反相(即極性相反)，從而使得舵面逐漸回收,電刷C又逐漸回到中點(diǎn),最后舵面又恢復(fù)到平飛時(shí)的中立位置,飛機(jī)又處于平飛狀態(tài)。 　　2.通過(guò)自動(dòng)駕駛儀操縱飛機(jī)的爬高的過(guò)程 　　a.駕駛

10、員給出爬高指令 　　當(dāng)操縱飛機(jī)從平飛狀態(tài)改為爬高狀態(tài)時(shí)，駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)上的操縱旋鈕，使給定電刷轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)電刷A和B之間所給出信號(hào)即給定俯仰信號(hào). 　　b.舵面動(dòng)作產(chǎn)生抬頭的操縱力矩 　　在給定信號(hào)的作用下,舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),一方面經(jīng)鋼索帶動(dòng)舵面向上偏轉(zhuǎn)；另一方面又帶動(dòng)返饋電位計(jì)的電刷C轉(zhuǎn)動(dòng),直至返饋信號(hào)完全抵消給定信為止.舵面上偏產(chǎn)生上仰操縱力矩. 　　C.飛機(jī)逐漸向給定姿態(tài)過(guò)渡 　　在上仰操縱力矩的作用下,飛機(jī)逐漸上仰,俯仰電位計(jì)及給定電刷A也隨飛機(jī)一起上仰,而電刷B仍被穩(wěn)定不動(dòng).這樣電刷A和B之間的偏差信號(hào)愈來(lái)愈小,于是返饋信號(hào)大于偏差信號(hào),輸入到放大器的信號(hào)反相,使舵面逐漸回收,電刷C逐

11、漸向是點(diǎn)移動(dòng). 　　d.飛機(jī)操縱到爬高狀態(tài) 　　隨著飛機(jī)上仰到給定的俯仰角時(shí),電刷A和B之間的偏差信號(hào)為零.返饋電位計(jì)的電刷C也回到中點(diǎn),舵面又處于中立位置,則飛機(jī)以給定的俯仰角爬高. 　　從上面自動(dòng)駕駛儀穩(wěn)定與控制飛機(jī)姿態(tài)角的過(guò)程看出:該過(guò)程就是自動(dòng)駕駛儀和飛機(jī)兩者相互作用的過(guò)程.一方面由自動(dòng)駕駛儀根據(jù)姿態(tài)角偏差的大小和方向去驅(qū)動(dòng)舵面,產(chǎn)生操縱力矩,對(duì)飛機(jī)產(chǎn)生控制作用;另一方面,飛機(jī)實(shí)際姿態(tài)角的變化,又反作用于自動(dòng)駕駛儀,使其實(shí)際的姿態(tài)角與給定的姿態(tài)角之間的偏差信號(hào)減小,從而減弱對(duì)飛機(jī)的控制作用.這就是飛機(jī)對(duì)自動(dòng)駕駛儀的反作用,或稱(chēng)負(fù)返饋?zhàn)饔?這樣自動(dòng)駕駛儀與飛機(jī)組成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng),通常稱(chēng)飛機(jī)--自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng). 專(zhuān)心---專(zhuān)注---專(zhuān)業(yè)