Разработка модели системы управления демонстратора посадочного модуля с многокамерной двигательной установкой с центральным телом
Автор: Чернецкий В.О., Садов В.Б., Алёшин Е.А., Масягин В.С.
Рубрика: Расчет и конструирование
Статья в выпуске: 4 т.25, 2025 года.
Бесплатный доступ
В статье приводится подход к синтезу системы управления демонстратора, служащего для отработки алгоритмов управления летательного аппарата с многокамерной двигательной установкой. Использование подобных демонстраторов позволяет провести испытания отдельных узлов техники, оценить возможности применяемых технологий, разработать и проверить методики проектирования и определения требуемых параметров составных частей для получения в итоге нужных свойств изделия в целом. Целью работы являлся синтез модели демонстратора со сложной механической конструкцией, позволяющей осуществлять движение демонстратора на этапах взлета и посадки, с учетом характеристик механической части и двигательной установки демонстратора, алгоритмов его управления, характеристик используемых датчиков и регуляторов расхода горючего. В статье приводится вывод динамических уравнений движения частей демонстратора, основанный на использовании уравнений Лагранжа 2-го рода. Приведены структуры следящих систем демонстратора, даны подходы к синтезу регуляторов систем стабилизации с целью получения требуемых статических и динамических свойств системы управления. Показаны результаты моделирования движения демонстратора на этапе подъема и посадки. Моделирование производилось с использованием программной системы Simulink. Результаты цифрового моделирования движения демонстратора позволяют сделать вывод о возможности использования многокамерной двигательной установки с центральным телом для управления движением летательного аппарата без использования выделенных двигателей и механизмов ориентации. При этом управление ведется на основе регулирования подачи горючего и окислителя в группы камер двигательной установки. Весь материал статьи иллюстрирован необходимым объемом графического материала, приведены ссылки на литературные источники, подтверждающие возможность и качество использования тех или иных научных подходов и технологий.
Система управления, цифровое моделирование, динамические уравнения движения, регуляторы, алгоритм управления, программная траектория движения
Короткий адрес: https://sciup.org/147253144
IDR: 147253144 | УДК: 621.45.051 | DOI: 10.14529/engin250402
Development of a control system model for a demonstrator landing module with a multi-chamber propulsion unit with a central body
The article presents an approach to the synthesis of a demonstrator control system used to test control algorithms for an aircraft with a multi-chamber propulsion system. The use of such demonstrators allows testing individual units of equipment, assessing the capabilities of the technologies used, developing and testing design methods and determining the required parameters of the components to ultimately obtain the desired properties of the product as a whole. The objective of the work was to synthesize a demonstrator model with a complex mechanical design that allows the demonstrator to move during takeoff and landing, taking into account the characteristics of the mechanical part and the demonstrator's propulsion system, its control algorithms, characteristics of the sensors and fuel flow regulators used. The article presents the derivation of dynamic equations of motion for the demonstrator parts based on the use of Lagrange equations of the second kind. The structures of the demonstrator's tracking systems are presented, approaches to the synthesis of stabilization system regulators are given in order to obtain the required static and dynamic properties of the control system. The results of modeling the demonstrator's motion during takeoff and landing are shown. The modeling was performed using the Simulink software system. The results of digital modeling of the demonstrator's motion allow us to conclude that it is possible to use a multi-chamber propulsion system with a central body to control the aircraft's motion without using dedicated engines and orientation mechanisms. In this case, control is based on regulating the supply of fuel and oxidizer to the groups of chambers of the propulsion system. The entire article is illustrated with the necessary amount of graphic material, and references to literary sources are provided that confirm the possibility and quality of using certain scientific approaches and technologies.
