把導(dǎo)航系�(tǒng)接收器輸出連接到自動操舵器(自動駕駛儀)的裝置�
概述
自動駕駛儀(autopilot�,是按技�(shù)要求自動控制飛行器軌跡的�(diào)節(jié)�(shè)備,其作用主要是保持飛機(jī)姿態(tài)和輔助駕駛員操縱飛機(jī)。對無人駕駛飛機(jī),它將與其他�(dǎo)航設(shè)備配合完成規(guī)定的飛行任務(wù)。導(dǎo)彈上的自動駕駛儀起穩(wěn)定導(dǎo)彈姿�(tài)的作�,故稱導(dǎo)彈姿�(tài)控制系統(tǒng)。自動駕駛儀是模仿駕駛員的動作駕駛飛�(jī)�。它由敏感元件、計算機(jī)和伺服機(jī)�(gòu)組成。當(dāng)飛機(jī)偏離原有姿態(tài)時,敏感元件檢測變化,計算機(jī)算出修正舵偏量,伺服�(jī)�(gòu)將舵面操縱到所需位置�
相關(guān)背景
自動駕駛儀是按一定技�(shù)要求自動控制飛行器的裝置。在有人駕駛飛機(jī)上使�,是為了減輕駕駛員的�(fù)�(dān),使飛機(jī)自動地按一定姿�(tài)、航�、高度和馬赫�(shù)飛行。在�(dǎo)彈上,起�(wěn)定導(dǎo)彈姿�(tài)的作�,故稱導(dǎo)彈姿�(tài)控制系統(tǒng)。它與導(dǎo)彈上或地面的�(dǎo)引裝置交�(lián)組成�(dǎo)彈制�(dǎo)和控制系�(tǒng),實�(xiàn)�(wěn)定和控制功能�
�(xiàn)代自動駕駛儀的趨勢是向數(shù)字化和智能化方向�(fā)��80年代以前,戰(zhàn)�(shù)�(dǎo)彈由于工作時間短、工作環(huán)境條件惡劣(如很大的過載)等較少采用�(shù)字式自動駕駛儀。微型計算機(jī)出現(xiàn)�,戰(zhàn)�(shù)�(dǎo)彈開始采用數(shù)字式自動駕駛儀。近代空�(zhàn)�,自動駕駛儀能以方式操縱�(zhàn)斗機(jī),例如以最短的時間飛到最有利的位�。在�(dǎo)彈攻擊目�(biāo)時,自動駕駛儀與制�(dǎo)系統(tǒng)配合使導(dǎo)彈能識別敵友、分析敵情變化并作出決策。這就要求自動駕駛儀具有智能的功��
在現(xiàn)代軍事科�(xué)方面,自動駕駛儀因可替代人駕駛飛�(jī)被應(yīng)用于無人�(jī)方面,包括無人定翼飛�(jī)和無人直升機(jī)等無人飛行器。使用MEMS慣性器件和全球定位系統(tǒng)相結(jié)合的GPS/INS組合�(dǎo)航系�(tǒng)、使用自適應(yīng)和神�(jīng)�(wǎng)�(luò)等控制算法以及體積小重量輕集成度高都已經(jīng)成為了現(xiàn)代自動駕駛儀的標(biāo)志�
�(fā)展歷�
1914�,美國人斯派雷制成了電動陀螺穩(wěn)定裝�,成為了自動駕駛儀的雛��20世紀(jì)30年代,為減輕駕駛員長時間飛行的疲勞,開始使用三軸�(wěn)定的自動駕駛儀,用于保持飛�(jī)平直飛行�
20世紀(jì)50年代,通過在自動駕駛儀中引入角速率信號的方法制成阻尼器或增�(wěn)系統(tǒng),改善了飛機(jī)的穩(wěn)定�,自動駕駛儀�(fā)展成飛行自動控制系統(tǒng)�50年代后期,又出現(xiàn)自適�(yīng)自動駕駛儀,能隨飛行器特性的變化而改變自身的�(jié)�(gòu)和參�(shù)�
20世紀(jì)60年代�,數(shù)字式自動駕駛儀在阿波羅飛船中得到應(yīng)用。自動駕駛儀種類很多,可按能源形�、使用對�、調(diào)節(jié)�(guī)律等分類。現(xiàn)代自動駕駛儀的趨勢是向數(shù)字化和智能化方向�(fā)��
�(xiàn)代自動駕駛儀已廣泛應(yīng)用于飛機(jī),而且一般都是數(shù)字式自動駕駛儀。機(jī)載計算機(jī)能夠確定飛行路線,包括爬升和下降等,并對油門和各控制翼面�(fā)出指�。各種先�(jìn)的顯示屏幕取代了種類繁多的儀表盤,直觀地顯示出沿途檢驗點和飛�(jī)航向等信��
工作原理
自動駕駛儀是用來穩(wěn)定與控制飛機(jī)角運動和重心運動的一種飛行自動控制系�(tǒng)。其功用為:
1.按照駕駛員的意圖�(wěn)�(或保�)飛機(jī)的飛行狀�(tài)�
如穩(wěn)定飛�(jī)的姿�(tài)�,保持飛�(jī)的飛行高度和飛行M�(shù)等。例�,駕駛員常常通過自動駕駛儀來穩(wěn)定飛�(jī)的姿�(tài)角作巡航水平直線飛行。尤其遠(yuǎn)程民航機(jī)、運輸機(jī)、轟炸機(jī)以及殲擊�(jī)�(zhuǎn)場時很重�,以減輕駕駛員的�(fù)�(dān)�
2.�(zhí)行來串自動駕駛儀中操縱臺的各種指令信��
由于自動駕駛儀是并�(lián)在飛�(jī)�(jī)械系�(tǒng)之中,所以當(dāng)自動駕駛儀工作時,駕駛員不能推動駕駛桿,因它們與自動駕駛儀�(lián)�。為此駕駛員必需通過自動駕駛儀的操縱臺�(fā)出各種指令控制信�,此信號與敏感元件輸出的信號極性相反以其差值加到舵回路從而操縱舵面偏�(zhuǎn),使飛機(jī)按照各種指令信號運動。例如使飛機(jī)按給定的俯仰角爬�、下�、改平;按選定的傾斜角轉(zhuǎn)�;按選定的航跡飛行等�
3.自動駕駛儀目前正朝綜合化多功能方向�(fā)展�
例如與地面無線電�(shè)備一起可組成自動著陸系統(tǒng),來完成飛機(jī)的自動著陸等任務(wù)。如波音-747等飛�(jī)上裝有自動著陸系�(tǒng)。在轟炸�(jī)上還可同其它電子�(shè)�、軍械設(shè)備一起構(gòu)成自動瞄�(zhǔn)投彈系統(tǒng)。如F-105D�(zhàn)斗轟炸機(jī)可利用自動駕駛儀操縱飛機(jī)�(jìn)入目�(biāo),機(jī)動飛行投�,脫離戰(zhàn)斗,返航和著�。在�(zhàn)斗機(jī)上還可與�(jī)載雷�(dá)等設(shè)備構(gòu)成火力控制系�(tǒng),當(dāng)�(jī)載雷�(dá)�(fā)�(xiàn)目標(biāo)后,就�(jìn)入自動跟蹤目�(biāo),并實施攻擊。它還可以同地形跟蹤雷達(dá)一起構(gòu)成自動地形跟蹤系�(tǒng),這種系繞可使飛機(jī)貼著地形高速低空入�,由于有地形的遮�,不易為雷達(dá)所�(fā)�(xiàn)。如F-111飛機(jī)上就裝有自動地形跟蹤系統(tǒng);可離地60米飛�。因此自動駕駛儀不僅可用于民航機(jī)、運輸機(jī)、轟炸機(jī);而且還可用于殲擊�(jī)、直升機(jī)和無人飛�(jī)��
自動駕駛儀是通過飛機(jī)的升降舵副翼和方向舵三個主要操縱面來穩(wěn)定和控制飛機(jī)�。因而自動駕駛儀也有與其對應(yīng)的俯�、橫滾和航向三個通道。通道之內(nèi)有相互交�(lián)的信�(特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說明自動駕駛儀的工作原理�
1.自動駕駛儀�(wěn)定飛�(jī)俯仰角的過程�
a.飛機(jī)處于平飛狀�(tài)飛機(jī)平飛�,俯仰電位計的電刷B在其中點,而給定電位計的電刷A也在中點,兩者電位相�,偏差信號為零升降舵不動處于中立位置�
b.飛機(jī)偏離平飛狀�(tài),產(chǎn)生俯仰角偏差信號�(dāng)飛機(jī)受到擾動后,若飛�(jī)�(jī)頭上仰角,這時俯仰電位計與電刷A一道跟著飛�(jī)上仰(因電位計串聯(lián)在飛�(jī)�),而電刷B則被垂直陀螺儀�(wěn)定不�。因此電刷A和B的電位不�,產(chǎn)生偏差信�,其大小與俯仰角的偏差成比例�
c舵面動作,飛�(jī)逐漸恢復(fù)偏差信號放大器放大后,送至舵機(jī),舵�(jī)�(zhuǎn)�,一方面�(jīng)鋼索帶動舵面向下偏轉(zhuǎn);另一方面又帶著返饋電位計的電刷C�(zhuǎn)�,直至返饋信號完全低消偏差信號為�。這時舵機(jī)停止�(zhuǎn)動,從而產(chǎn)生一低頭為矩Mz,在該力矩的作用下使得飛�(jī)和俯仰電位計逐漸向平飛位置恢�(fù)�
d.舵面逐漸回收,飛�(jī)又恢�(fù)到平飛位置由于飛�(jī)和俯仰電位計逐漸向平飛位置恢�(fù),而電刷B仍被�(wěn)定不動則電刷A和B之間的偏差信號逐漸減小,當(dāng)返饋信號大于偏差信號時,輸入到放大器的誤差信號反�(即極性相�),從而使得舵面逐漸回收,電刷C又逐漸回到中點,舵面又恢復(fù)到平飛時的中立位�,飛�(jī)又處于平飛狀�(tài)�
2.通過自動駕駛儀操縱飛機(jī)的爬高的過程
a.駕駛員給出爬高指令當(dāng)操縱飛機(jī)從平飛狀�(tài)改為爬高狀�(tài)時,駕駛員轉(zhuǎn)動臺上的操縱旋鈕,使給定電刷�(zhuǎn)�,這時電刷A和B之間所給出信號即給定俯仰信號�
b.舵面動作�(chǎn)生抬頭的操縱力矩在給定信號的作用�,舵�(jī)�(zhuǎn)動,一方面�(jīng)鋼索帶動舵面向上偏轉(zhuǎn);另一方面又帶動返饋電位計的電刷C�(zhuǎn)動,直至返饋信號完全抵消給定信為�。舵面上偏產(chǎn)生上仰操縱力��
c.飛機(jī)逐漸向給定姿�(tài)過渡在上仰操縱力矩的作用�,飛�(jī)逐漸上仰,俯仰電位計及給定電刷A也隨飛機(jī)一起上�,而電刷B仍被�(wěn)定不動。這樣電刷A和B之間的偏差信號愈來愈小,于是返饋信號大于偏差信號,輸入到放大器的信號反相,使舵面逐漸回收,電刷C逐漸向是點移��
d.飛機(jī)操縱到爬高狀�(tài)隨著飛機(jī)上仰到給定的俯仰角時,電刷A和B之間的偏差信號為�。返饋電位計的電刷C也回到中�,舵面又處于中立位置,則飛機(jī)以給定的俯仰角爬��
從上面自動駕駛儀�(wěn)定與控制飛機(jī)姿態(tài)角的過程看出:該過程就是自動駕駛儀和飛�(jī)兩者相互作用的過程。一方面由自動駕駛儀根據(jù)姿態(tài)角偏差的大小和方向去�(qū)動舵面,�(chǎn)生操縱力�,對飛機(jī)�(chǎn)生控制作用;另一方面,飛�(jī)實際姿態(tài)角的變化,又反作用于自動駕駛儀,使其實際的姿態(tài)角與給定的姿�(tài)角之間的偏差信號減小,從而減弱對飛機(jī)的控制作�。這就是飛�(jī)對自動駕駛儀的反作用,或稱負(fù)返饋作用。這樣自動駕駛儀與飛�(jī)組成一個閉�(huán)系統(tǒng),通常稱飛�(jī)--自動駕駛儀系統(tǒng)�
概述
�(dǎo)航系�(tǒng)通常�(dǎo)航系�(tǒng)是一些基�(chǔ)功能的集�,包括:“定位�、“目的地選擇�、“路徑計算”和“路徑指�(dǎo)�。系�(tǒng)在其較高的性能系列中也提供彩色地圖顯示。所有這些功能要求有一個道路網(wǎng)的數(shù)字化地圖,它通常存儲在CDROM��
工作原理
1、定�
查找位置,依靠合成定位法。其方法是將路線單元按照�(shù)量和角度輪翻地不斷相�。這個過程包括了誤差的積�,但這些誤差被不斷地與數(shù)字地�(地圖匹配)的道路位置相對照而得到補償。由于有GPS�(wèi)星定位系�(tǒng),車輛超出數(shù)字化道路�(wǎng)�(luò)范圍的短途旅行或�(jīng)海運或鐵路運輸后,導(dǎo)航系�(tǒng)仍然能正常導(dǎo)�,沒有任何問��
2、傳感器
為查找位置,�(jīng)常使�2個車輪傳感器測定旅程和方向的變化,用地磁傳感器測定旅行的方向�
實質(zhì)上,在數(shù)字地圖范圍以外的旅行,GPS定位系統(tǒng)修正大的傳感器干涉,或確定重新�(jìn)入儲存道路網(wǎng)�(luò)的修正點。更�(xiàn)代化系統(tǒng),僅需要一種簡單的旅行信號,如�(jīng)常利用速度決定汽車無線電的音量控制。方向的變化用偏航率傳感�(陀螺儀)來確�。地磁傳感器已是多余,現(xiàn)在已能通過來自CP信號的多普勒效應(yīng)測定旅行的方��
在微波系�(tǒng)中,往往需將一路微波功率按比例分成幾路,這就是功率分配問�。實�(xiàn)這一功能的元件稱為功率分配元器件即耦合�,主要包括:定向耦合�、功率分配器以及各種微波分支器件�
光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器�。它由發(fā)光源和受光器兩部分組�。把�(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi),彼此間用透明絕緣體隔�。發(fā)光源的引腳為輸入�,受光器的引腳為輸出�,常見的�(fā)光源為發(fā)光二極管,受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。光電耦合器的種類較多,常見有光電二極管型、光電三極管�、光敏電阻型、光控晶閘管�、光電達(dá)林頓�、集成電路型��