Оптимальна система стабілізації каналу тангажу малогабаритної гіпервертикалі синтезована спектральним методом

Abstract

У нашу епоху стрімкого розвитку авіаційних та космічних технологій, питання стабілізації літальних апаратів набувають особливої актуальності та важливості. Оптимальні системи стабілізації каналу тангажу, синтезовані спектральним методом, вирізняються особливим значенням у сучасному контексті. Зі збільшенням числа безпілотних літальних апаратів, гіперзвукових літаків та космічних місій з високими вимогами до точності та стабільності, ефективна система стабілізації стає невід'ємною складовою успішного функціонування літальних засобів. Бездоганна робота таких систем має критичне значення для забезпечення безпеки польотів, точного виконання завдань та оптимізації ресурсів. У цьому контексті вивчення оптимальних систем стабілізації каналу тангажу, засноване на спектральному методі, є не тільки академічно значущим завданням, а й відповідає сучасним вимогам високотехнологічної авіаційної та космічної індустрії. Результати досліджень у цій галузі мають потенціал суттєво покращити стандарти стабільності та безпеки повітряних та космічних польотів у наш час. Актуальність теми безперечно важлива в сучасному розвитку технологій та авіації. У міру зростання автономних систем, безпілотних літальних апаратів та участі у високоточних військових діях, ефективна система стабілізації стає ключовим фактором. Ця тема актуальна у світі стрімкого розвитку безпілотних технологій, де стабільність літальних апаратів відіграє вирішальну роль у забезпеченні безпеки та ефективності їх операцій. Крім того, військові та космічні місії вимагають високої стабільності для точного виконання маневрів та досягнення поставлених цілей. Об’єкт дослідження – система стабілізації каналу тангажу малогабаритної гіровертикалі МГВ-1, що встановлювалась на динамічному стенді-імітаторі. Предмет дослідження – синтез оптимального регулятора системи стабілізації за спектральним методом, покращення характеристик об’єкта та середньоквадратичної помилки. Методи дослідження – спектральний метод синтезу оптимального регулятора системи стабілізації за процедурою методу Вінера-Колмогорова. Математичне та комп’ютерне моделювання об’єкту досліджень дозволяє проводити велику кількість тестових комп'ютерних симуляцій у різних умовах для оцінки продуктивності оптимальної системи стабілізації та оптимізації її параметрів. Також було використано структурно-параметричний синтез, тобто визначено параметри структури регулятора оптимальної системи стабілізації кута тангажу та зміни параметрів його елементів, в результаті чого було виконано умови завдання на синтез відповідного об’єкта досліджень. Далі досліджено регулятор на стійкість, оцінено його на якість функціонування й отримано середньо-квадратичну помилку. Мета роботи – виконати структурно-параметричний синтез оптимального регулятора системи стабілізації за спектральним методом та провести порівняльний аналіз якості оптимальної системи та вихідної досліджуваної. Для досягнення мети дипломної роботи поставлено такі завдання: – Розглянути особливості структурно-параметричного синтезу та відмінності від параметричного; – Дослідити початкову систему на стійкість, а потім провести процедуру синтезу оптимальної системи стабілізації при випадкових впливах за спектральним методом; – Дослідити показники якості отриманої оптимальної системи стабілізації; – Проаналізувати отримані результати досліджень регулятора оптимальної системи стабілізації та порівняти їх з характеристиками П-, ПІ-, ПД-, ПІД-регуляторів; – На основі даних аналізу, розробити практичні рекомендації, щодо стабілізації кута тангажу з використаним коректуючим пристроєм.