Информационное обеспечение.

Информация, необходимая лётчику для устойчивого пилотирования с необходимым качеством, определяется динамической структурой самолёта, интегро-дифференциальной иерархией стабилизируемых параметров полёта. Для примера рассмотрим канал управления высотой полёта H, представленный на рис. IV.1.

Динамика продольного канала самолёта и передаточная функция лётчика W _л (p) таковы, что для обеспечения устойчивости контура управления в цепи обратной связи кроме текущей высоты полёта H должны присутствовать её производные: первая, вторая и третья, причём с определёнными весовыми коэффициентами. В их роли могут выступать комбинации из промежуточных координат {V _y, q, , n _y, a, w _z}. Как видно из схемы это множество является избыточным. Аналог третьей производной высоты угловая скорость w _z, также, как и второй производной высоты продольная перегрузка n _y воспринимаются физически организмом (тактильные и вестибулярные ощущения), так что пилотирование может осуществляться с использованием аналога — V _y, выдаваемого вариометром с некоторым запаздыванием, и некоторого подобия — угла тангажа , индицируемого авиагоризонтом. Более высокую оценку лётчиков должна была получить и получила система с индикацией угла наклона вектора скорости q, так как он при известной скорости полёта аналогичен V _y, но без запаздывания и связан с углом тангажа посредством апериодического звена

.

Однако использование индикации q вместо не целесообразно, во-первых, по причине затруднений в управлении самим q, особенно на самолётах с "тяжёлыми" характеристиками устойчивости и управляемости, а во-вторых, из-за необходимости индикации пространственного положения самолёта.

Наличие электронных многофункциональных индикаторов (МФИ) на борту самолёта позволяет реализовать любые комбинации корректирующих обратных связей, всё дело за их грамотным выбором. Динамическая структура самолёта показывает, что хороший результат может быть получен путём совмещения на авиагоризонте наряду с тангажом в одном масштабе угла наклона траектории q. Поскольку , лётчик контролирует угол атаки по расстоянию между индексами и q, что особенно важно на взлёте и режимах, близких к критическим.

В отличие от автопилота лётчик не может в принципе постоянно контролировать сумму обратных связей со строго взвешенными весовыми коэффициентами , как это необходимо в САУ. Поэтому он пользуется методом декомпозиции общего управления на отдельные составляющие, отличающиеся периодом переходных процессов, соединённых между собой в последовательный процесс причинно-следственных связей, как это показано на рис. IV.3 для случая управления продольным и боковым каналами при бездвигательной посадке самолёта.

Для широкого круга задач управленческую деятельность экипажа (пилота) можно представить в виде трёхступенчатой модёли, как показано на рис. IV.2.

Первая ступень — модель восприятия и обработки информации (инструментальной, внекабинной, передаваемой из НПУ), выходом которой является текущий вектор координат состояния объекта, состояние окружающей среды, условия полёта, возмущения, параметрические отклонения и т. п.

Эта ступень может быть формализована путём использования математического аппарата детерминистического наблюдателя Льюинберга или при наличии интенсивных шумов — фильтра Калмана.

В любом случае оценка вектора состояния в управляемом процессе производится на основе концептуальной модели объекта управления, позволяющего в первом приближении оценить переменные состояния в зависимости от управляющего воздействия и восстановить недостающие координаты. Невязка между фактическими значениями вектора состояния, полученными с помощью измерительно-информационного комплекса (ИИК), и вычисленными на основе концептуальной

 

модели, используется как для уточнения последней, так и для коррекции погрешностей ИИК, после чего производится выбор входного вектора (управлений), соответствующего требуемым значениям вектора состояния в наперёд заданный момент времени (конечный или промежуточный).

Соответствие вектора управления, как функции времени, и вектора состояния в будущий заданный момент времени может быть установлено не иначе как с помощью прогноза, базирующегося на процедуре, эквивалентной решению уравнений движения объекта с учётом условий среды и обобщённого вектора возмущений. Эти процедуры составляют содержание второй ступени лётчика, осознанная деятельность которого невозможна без систематического прогнозирования.

Третья ступень представляет собой динамическую модель реализации выработанных управлений, которая может быть представлена в первом приближении передаточной функцией, характеризующей нейромышечную деятельность, но гораздо точнее в виде сочетания динамических и нелинейных звеньев, образующих ультрастабильную структуру, учитывающую возможности человека по обработке и контролю сигналов.

В данной задаче вторая и третья ступень деятельности лётчика при реализации методики управления бездвигательной посадкой представлена на рис. IV.3 в виде дерева принятия решений и его реализации. Содержание квадратов под соответствующими номерами расписано в приложении к рис. IV.3.