Кваліфікаційна робота бакалавра на тему: «МОДЕЛЮВАННЯ РУХУ ЛІТАЛЬНОГО АПАРАТУ ЗАСОБАМИ MATLAB»

ЗМІСТ

ВСТУП    2

РОЗДІЛ 1. РОЗРОБКА МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ    2

1.1 Основи теорії моделювання    2

1.2 Теорія руху літального апарату    2

1.3 Математична модель поздовжнього руху літака    2

1.4 Математична модель бічного руху літака    2

1.5 Лінеаризація рівнянь поздовжнього руху літака    2

1.6 Лінеаризація рівнянь бічного руху літака    2

РОЗДІЛ 2. АНАЛІЗ СТІЙКОСТІ ЛІТАЛЬНОГО АПАРАТУ, ЯК СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО УПРАВЛІННЯ    2

2.1 Критерій стійкості Гурвіца    2

2.2. Стійкість поздовжнього руху літака    2

2.3 Стійкість бічного руху літака    2

2.4 Збурення, що діють на літак    2

РОЗДІЛ 3. СТВОРЕННЯ ІМІТАЦІЙНОЇ МОДЕЛІ В СЕРЕДОВИЩІ SIMULINK    2

3.1 Побудова імітаційної моделі літального апарату    2

ВИСНОВКИ    2

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ    2

ВСТУП

Політ літального апарату характеризується багатьма взаємозв’язаними параметрами. Задання і підтримка режиму польоту можлива у тому випадку, коли його основні параметри відомі і їх можна змінювати за бажанням. Такими параметрами є лінійні і кутові координати, швидкості, прискорення і т. д. Задання режиму польоту зводиться до задання окремих його параметрів в такому поєднанні, при якому забезпечуються оптимальні умови польоту.

Для підтримки режиму польоту незмінним або для зміни його по певному закону в змінних зовнішніх умовах при неперервних збуреннях необхідно впливати на органи управління літального апарату. Це управління може бути як ручним, так і автоматичним. При ручному управлінні відповідна реакція льотчика, як правило, виявляється недостатньо швидкою і точною. Тому в даний час для всіх режимів польоту, за невеликим винятком, застосовуються системи автоматичного управління польотом – автопілоти.

Для управління кожним параметром режиму польоту окремо необхідні свої незалежні контури, та, оскільки число параметрів велике, то система автоматичного управління польотом виходить багатоконтурною. Окремі контури управління для окремих видів руху (поздовжнього, бічного і тому подібне) об’єднуються в канали управління. Виходами каналів є виконавчі механізми (приводи), що діють на керуючі органи літального апарату.

Політ літака повинен бути економічним. Це завдання є екстремальним і для її вирішення також потрібні самоналагоджувальні системи. Одним з шляхів реалізації самоналагоджувальних систем є застосування штучних нейронних мереж.

У задачі побудови моделі руху літака доцільно в якості інерційної системи прийняти геоцентричну екваторіальну систему П214 [13]. Тоді ряд часткових, простіших моделей може бути отриманий з даної повної моделі, якщо нехтувати відповідними її параметрами.

Мета роботи: розробити імітаційну комп’ютерну модель для лінеаризованої моделі у вигляді системи диференціальних рівнянь, що описує поздовжній рух літального апарату.

Об’єктом дослідження є літак, що рухається в поздовжньому напрямі, відносно плоскої поверхні землі в повітряному потоці.

Предметом дослідження є аеродинамічні характеристики об`єкта дослідження та його складових частин.

Робоча гіпотеза полягає в тому, що дослідження аеродинамічних характеристик об’єкта буде здійснюватись за допомогою обчислювальних експериментів з використанням математичної моделі.

Завдання дослідження. Отримання лінеаризованої математичної моделі поздовжнього руху літака з врахуванням зовнішніх вітрових збурень та збурень, наприклад, викликаних скиданням вантажу.

Практична цінність. Розробка і впровадження в практику проектування розрахункової методики одержання подібних аеродинамічних характеристик дозволить зменшити частку експерименту при проектуванні і доводці літальних апаратів, провести широкі параметричні дослідження по вибору раціональних геометричних і кінематичних параметрів літаків, і завдяки цьому, скоротити календарні та матеріальні витрати.

РОЗДІЛ 1. РОЗРОБКА МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ

1.1 Основи теорії моделювання

Моделювання як метод дослідження відоме дуже давно – ще з часів Леонардо да Вінчі та Галілея. З розвитком електронно-обчислювальних машин воно знаходить усе нові й нові застосування. У сучасному світі моделювання стало складовою частиною не тільки експериментальних досліджень і конкретного технічного проектування – інженерної справи; завдяки моделюванню створюються абстрактні теорії, воно використовується в усіх галузях науки [32].

Математичне моделювання є найвищою формою моделювання. Воно сприяло розвитку науки й техніки індустріального суспільства, а з появою електронно-обчислювальних засобів обробки інформації привело до бурхливого розвитку сучасного – постіндустріального – суспільства.

Термін модель походить від латинських слів modus, modulus, які означають міра, образ, спосіб. У багатьох мовах світу вслід за латинською з’явились відповідні слова: modello – в італійській, modelo – в іспанській, modellе – у французькій, model – в англійській, Modell – у німецькій, модель – у російській та українській [32].

Початковий розвиток моделі отримали в будівельному мистецтві. Моделями стали називати речі, виготовлені на основі вимірів, які відтворювали існуючі об’єкти або були зразками для нових – ще не існуючих.

Надалі термін модель поступово набуває іншого змісту. Так, моделлю почали називати уявну або матеріальну структуру, що зображує у зручній формі стан деякої системи, процеси в якій мають бути вивчені. Разом з тим на певних етапах розвитку суспільства моделями стали вважати зображення систем, явищ або процесів, які вивчаються за допомогою систем, явищ або процесів іншої природи, іноді навіть уявних.

Моделювання. Метод моделювання
є методом дослідження властивостей певного об’єкта (оригіналу) за допомогою вивчення властивостей іншого об’єкта (моделі), який є зручнішим для дослідження і знаходиться у певній відповідності до першого об’єкта (оригіналу).

Моделювання – це побудова (або вибір) і вивчення такого об’єкта будь-якої природи (моделі), що здатний замінити собою досліджуваний об’єкт (оригінал) і вивчення якого дає нову інформацію про досліджуваний об’єкт.

Оригінал. У теорії моделювання оригінал – це об’єкт, певні властивості (аспекти) якого підлягають вивченню методом моделювання.

У загальному випадку поняття оригіналу має широку інтерпретацію. Воно охоплює об’єкти (системи, підсистеми, елементи), як реально існуючі, так і такі, що проектуються, а також явища, режими і процеси, які в них відбуваються.

Означимо коротко терміни, які зустрічаються у визначенні оригіналу. Система – це сукупність компонентів, яка розглядається як єдине ціле й організована для розв’язання певних функціональних задач так, що два будь-які її компоненти взаємозалежні завдяки деякому системостворюючому відношенню.

У системі можуть бути виділені підсистеми – відносно самостійні частини системи, які пов’язані функціонально між собою, а також елементи – компоненти системи, які приймаються за відповідної постановки задачі як неподільні.

Явище – це сукупність процесів, які є супутніми функціонуванню або поведінці системи й виявляються у вигляді змін стану або режимів цієї системи.

Режим – це стан системи, який визначається багатьма різними процесами й залежить як від власних параметрів системи, так і від параметрів збурюючих впливів.

Існують стаціонарні (усталені) і нестаціонарні (перехідні) режими.

Стаціонарний режим – це такий стан системи, за якого параметри режиму не змінюються в часі.

У протилежному випадку режим є нестаціонарним (перехідним).

Процес – це закономірна послідовна зміна деякої групи параметрів режиму, які називаються параметрами процесу.

Система також характеризується своїми параметрами. Наприклад, при дослідженні механічних явищ параметрами процесів є сили, швидкості, прискорення, а параметрами системи – маси тіл, коефіцієнти тертя, в’язкості рідин тощо.

Системи, у яких параметри є сталими на всьому інтервалі часу, протягом якого відбувається процес, що вивчається, називаються лінійними.

Системи, у яких хоча б один параметр змінюється як функція іншого або кількох інших параметрів, називаються нелінійними.

Модель. Це допоміжний об’єкт, який знаходиться у певній відповідності до об’єкта, що вивчається (оригіналу), і є більш зручним для дослідження оригіналу.

Відображаючи окремі особливості поведінки об’єкта-оригіналу, модель має деякі риси, ідентичні з оригіналом, і використовується для одержання такої інформації про оригінал, яку важко або неможливо одержати шляхом безпосереднього дослідження оригіналу.

Інтуїтивні уявлення про модель найчастіше асоціюються з технічними засобами, які застосовуються для створення відповідного “еквівалента” об’єкта дослідження, адекватного йому в тому чи іншому сенсі, але практично більш зручного для

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

Modeluv Ruhu Lit Ap (3.6 MiB, Завантажень: 7)

Сторінка: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
завантаження...
WordPress: 23.62MB | MySQL:26 | 0,347sec