概述
自動駕駛儀(autopilot),是按技術要求自動控制飛行器軌跡的調節(jié)設備,其作用主要是保持飛機姿�(tài)和輔助駕駛員操縱飛機。對無人駕駛飛機,它將與其他導航設備配合完成�(guī)定的飛行任務。導彈上的自動駕駛儀起穩(wěn)定導彈姿�(tài)的作用,故稱導彈姿態(tài)控制系統(tǒng)。自動駕駛儀是模仿駕駛員的動作駕駛飛機的。它由敏感元�、計算機和伺服機構組成。當飛機偏離原有姿態(tài)�,敏感元件檢測變�,計算機算出修正舵偏�,伺服機構將舵面操縱到所需位置�
相關背景
自動駕駛儀是按一定技術要求自動控制飛行器的裝�。在有人駕駛飛機上使�,是為了減輕駕駛員的負擔,使飛機自動地按一定姿�(tài)、航�、高度和馬赫�(shù)飛行。在導彈�,起�(wěn)定導彈姿�(tài)的作�,故稱導彈姿�(tài)控制系統(tǒng)。它與導彈上或地面的導引裝置交聯(lián)組成導彈制導和控制系�(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)展�80年代以前,戰(zhàn)術導彈由于工作時間短、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。微型計算機出現(xiàn)后,�(zhàn)術導彈開始采用數(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,例如以最短的時間飛到最有利的位�。在導彈攻擊目標�,自動駕駛儀與制導系�(tǒng)配合使導彈能識別敵友、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)代軍事科學方面,自動駕駛儀因可替代人駕駛飛機被應用于無人機方面,包括無人定翼飛機和無人直升機等無人飛行器。使用MEMS慣性器件和全球定位系統(tǒng)相結合的GPS/INS組合導航系統(tǒng)、使用自適應和神經網絡等控制算法以及體積小重量輕集成度高都已經成為了�(xiàn)代自動駕駛儀的標志�
�(fā)展歷�
1914年,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30年代,為減輕駕駛員長時間飛行的疲�,開始使用三軸穩(wěn)定的自動駕駛儀,用于保持飛機平直飛行�
20世紀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),改善了飛機的穩(wěn)定性,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)自適應自動駕駛儀,能隨飛行器特性的變化而改變自身的結構和參�(shù)�
20世紀60年代末,�(shù)字式自動駕駛儀在阿波羅飛船中得到應�。自動駕駛儀種類很多,可按能源形式、使用對�、調節(jié)�(guī)律等分類?,F(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用于飛機,而且一般都是數(shù)字式自動駕駛儀。機載計算機能夠確定飛行路線,包括爬升和下降�,并對油門和各控制翼面�(fā)出指�。各種先進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機航向等信息�
工作原理
自動駕駛儀是用來穩(wěn)定與控制飛機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�)飛機的飛行狀�(tài)�
如穩(wěn)定飛機的姿態(tài)�,保持飛機的飛行高度和飛行M�(shù)�。例�,駕駛員常常通過自動駕駛儀來穩(wěn)定飛機的姿態(tài)角作巡航水平直線飛行。尤其遠程民航機、運輸機、轟炸機以及殲擊機轉場時很重�,以減輕駕駛員的負擔�
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)在飛機機械系�(tǒng)之中,所以當自動駕駛儀工作時,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�,使飛機按照各種指令信號運動。例如使飛機按給定的俯仰角爬�、下�、改平;按選定的傾斜角轉�;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)��
例如與地面無線電設備一起可組成自動著陸系統(tǒng),來完成飛機的自動著陸等任務。如波音-747等飛機上裝有自動著陸系統(tǒng)。在轟炸機上還可同其它電子設�、軍械設備一起構成自動瞄準投彈系�(tǒng)。如F-105D�(zhàn)斗轟炸機可利用自動駕駛儀操縱飛機進入目標,機動飛行投彈,脫離�(zhàn)�,返航和著陸。在�(zhàn)斗機上還可與機載雷達等設備構成火力控制系�(tǒng),當機載雷達�(fā)�(xiàn)目標�,就進入自動跟蹤目標,并實施攻擊。它還可以同地形跟蹤雷達一起構成自動地形跟蹤系�(tǒng),這種系繞可使飛機貼著地形高速低空入�,由于有地形的遮�,不易為雷達所�(fā)�(xiàn)。如F-111飛機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、運輸機、轟炸機;而且還可用于殲擊�、直升機和無人飛機等�
自動駕駛儀是通過飛機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�。因而自動駕駛儀也有與其對應的俯�、橫滾和航向三個通道。通道之內有相互交�(lián)的信�(特別是橫滾和航向通道之內)�
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)定飛機俯仰角的過程:
a.飛機處于平飛狀�(tài)飛機平飛�,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,兩者電位相等,偏差信號為零升降舵不動處于中立位��
b.飛機偏離平飛狀�(tài),產生俯仰角偏差信號當飛機受到擾動后,若飛機機頭上仰角,這時俯仰電位計與電刷A一道跟著飛機上�(因電位計串聯(lián)在飛機上),而電刷B則被垂直陀螺儀�(wěn)定不動。因此電刷A和B的電位不�,產生偏差信�,其大小與俯仰角的偏差成比例�
c舵面動作,飛機逐漸恢復偏差信號放大器放大后,送至舵機,舵機轉�,一方面經鋼索帶動舵面向下偏�;另一方面又帶著返饋電位計的電刷C轉動,直至返饋信號完全低消偏差信號為�。這時舵機停止轉動,從而產生一低頭為矩Mz,在該力矩的作用下使得飛機和俯仰電位計逐漸向平飛位置恢��
d.舵面逐漸回收,飛機又恢復到平飛位置由于飛機和俯仰電位計逐漸向平飛位置恢�,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,當返饋信號大于偏差信號�,輸入到放大器的誤差信號反相(即極性相�),從而使得舵面逐漸回收,電刷C又逐漸回到中點,舵面又恢復到平飛時的中立位�,飛機又處于平飛狀�(tài)�
2.通過自動駕駛儀操縱飛機的爬高的過程
a.駕駛員給出爬高指令當操縱飛機從平飛狀�(tài)改為爬高狀�(tài)�,駕駛員轉動臺上的操縱旋�,使給定電刷轉動,這時電刷A和B之間所給出信號即給定俯仰信��
b.舵面動作產生抬頭的操縱力矩在給定信號的作用下,舵機轉�,一方面經鋼索帶動舵面向上偏轉;另一方面又帶動返饋電位計的電刷C轉動,直至返饋信號完全抵消給定信為止。舵面上偏產生上仰操縱力��
c.飛機逐漸向給定姿�(tài)過渡在上仰操縱力矩的作用下,飛機逐漸上仰,俯仰電位計及給定電刷A也隨飛機一起上仰,而電刷B仍被�(wěn)定不�。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.飛機操縱到爬高狀�(tài)隨著飛機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也回到中點,舵面又處于中立位�,則飛機以給定的俯仰角爬��
從上面自動駕駛儀�(wěn)定與控制飛機姿態(tài)角的過程看出:該過程就是自動駕駛儀和飛機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驅動舵面,產生操縱力矩,對飛機產生控制作用;另一方面,飛機實際姿�(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,從而減弱對飛機的控制作�。這就是飛機對自動駕駛儀的反作用,或稱負返饋作用。這樣自動駕駛儀與飛機組成一個閉�(huán)系統(tǒng),通常稱飛�--自動駕駛儀系統(tǒng)�
概述
導航系統(tǒng)通常導航系統(tǒng)是一些基礎功能的集合,包括:“定位�、“目的地選擇�、“路徑計算”和“路徑指導�。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�。由于有GPS�(wèi)星定位系�(tǒng),車輛超出數(shù)字化道路網絡范圍的短途旅行或經海運或鐵路運輸�,導航系�(tǒng)仍然能正常導�,沒有任何問��
2、傳感器
為查找位�,經常使�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�,或確定重新進入儲存道路網絡的修正點。更�(xiàn)代化系統(tǒng),僅需要一種簡單的旅行信號,如經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信號的多普勒效應測定旅行的方��
在微波系�(tǒng)�,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:定向耦合器、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,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�、光電達林頓�、集成電路型��
維庫電子�,電子知�,一查百��
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