Перейти к содержимому


Фотография

Управление вертолётом ТЕОРИЯ


  • Авторизуйтесь для ответа в теме
В этой теме нет ответов

#1 kostya kos

kostya kos

    Активный участник форума

  • Пользователи
  • 398 сообщений
  • Пол:Мужчина
  • Город:Санкт- Петербург

Отправлено 12 окт. 2012 - 11:16

Первый окурок вы давите носком правой ноги

Второй окурок вы давите носком левой ноги

А теперь оба окурка вы давите одновременно

(Фильм «Кавказская пленница»)


Про то как можно научится управлять радио управляемым (далее РУ) вертолётом написано не мало текстов и все они выражают одну и ту же истину разными словами и разным порядком подхода к этому виду хобби. Начинающий или заинтересовавшийся человек берёт из этих текстов что то более ему подходящее и начинает идти тем или иным путем. Данный текст- ещё одна точка зрения на управление РУ вертолётом, так же он применим и к другим объектам управления так как основывается на «Достаточно общей теории управления» (далее теория управления). Изложение и примеры будут представлены как непосредственно касающиеся управления РУ вертолётом, так и представляющие само хобби как процесс управления. Представление хобби как процесса на первый взгляд необычно, но ничего необычного здесь нет и происходит оно из того что в мире (мироздании) нет статики, а всё представляет некую колебательную систему или колебательно- частотный процесс разной протяженности: день- ночь, зима- лето, и то что может представляется статичным: стол, стул- то они в свою очередь состоят из молекул, атомов, в атоме в свою очередь электрон крутится вокруг ядра с определённой частотой. А раз есть процесс то он может находится в двух режимах- в управляемом или самоуправляемом и соответственно в теории управления возможна постановка всего двух задач: управления или самоуправления. И любой человек в разные моменты жизни может управлять объектом, прцессом; быть само управляемым и быть управляемым другим субъектом. На случай есть афоризм: "каждый в меру своего понимания работает на себя, а в меру не понимания на другого кто понимает больше".

В любом процессе управления объектом можно выделить его скелетную основу так или иначе присутствующую во всех процессах управления хоть велосипедом и автомобилем, хоть группой людей или фирмой- то же касается и управления РУ вертолёта. И каждый кто когда либо управлял чем или кем либо использовал осознанно или неосознанно все или некоторые элементы основ управления. Далее основные категории будут выделены жирным шрифтом.

Итак, если мы заинтересовались содержимым модельных магазинов своего города и появилось желание взять управление в свои руки (начать решать задачу управления). То далее вам нужно определить и упорядочить вектор ваших целей (желаний) относительно хобби. У каждого он может быть свой:
Вектор целей: Научится управлять сложной техникой.
Занять и с пользой провести свободное время.
Освоить знания по аэродинамике.
Заинтересовать своего ребёнка техническим творчеством (скорее бывает наоборот).
Изучить историю авиации.
Далее следует определить наши способности и ресурсы относительно хобби или другими словами определить вектор состояния. Ресурсы которыми мы располагаем в векторе состояния относятся к набору так называемых контрольных параметров по их изменению видно как отображается наше управляющее воздействие. Наши способности изменить или повлиять на те или иные процессы или объекты образуют вектор управляющего воздействия в котором управляемые параметры могут быть сведены в некую иерархию. Здесь следует пояснить: управляемые параметры- это набор параметров которые могут быть изменены непосредственно субъектом управленцем, последствия этого изменения отобразятся изменением в контрольных параметрах, а так же в так называемых свободных параметрах. Свободные параметры- это параметры которые изменяются при изменении непосредственно управляемых, но не входят в перечень контрольных параметров, т.е. это сопутствующие эффекты нашего управления которые могут быть как положительные так и отрицательные. Вектор состояния- опять же у каждого свой:
Вектор состояния: Наличие времени- есть 1 час свободного времени в сутки.
Наличие финансов- есть свободные ….. тысяч рублей в месяц.
Состояние здоровья- в каком состоянии зрение, мышцы, суставы и т.д.
Сюда можно включить обладание каким то набором знаний или уникальным жизненным опытом.
А разница между тем что вы хотите и тем что имеете составит <b>вектор ошибки</b> управления:
Вектор ошибки: Есть 1 час, а надо 2 часа.
Что бы собрать стабильно летающий вертолёт не хватает …. тысяч рублей.
Не понятно как настроить тот или иной узел и инструкция на английском.

Устойчивость объекта в смысле предсказуемости: Ключевым (ключевым в прямом смысле- не освоив ключей не возможно двигатся дальше) понятием теории управления является понятие: Устойчивость объекта в смысле предсказуемости поведения в определённой мере под воздействием внешней среды, внутренних изменений и управления. Объектом в принципе не возможно управлять если он не предсказуем- управляя автомобилем или велосипедом мы в определённой мере знаем что произойдёт если мы повернём руль или нажмём на тормоз. В вертолётном хобби всё то же самое. Предсказуемость вашего полёта достигается учётом:
Внешних факторов: время года, время суток, наличие ветра, наличие мошек как в глазах так и на поле:-) Достигается знанием основ аэродинамики полёта и пониманием конструкции РУ вертолёта, а так же тем насколько внимательно мы отнеслись к советам опытных пилотов.
Внутренних изменений вертолёта: износ механики, люфты, состояние аккумулятора и электроники. Достигается вниманием и предполётной проверке механики- особенно следует уделить внимание основному и хвостовому роторам. Следует так- же внимательно отнестись к выбору надёжной электроники и правильной её настройке.
И вашего управления: насколько хорошо вы можете контролировать вертолёт в разных положениях и точках пространства. Достигается целенаправленными тренировками разных положений и пролётов в симуляторе и закреплением навыков на поле в реале. Следует основное время полёта в симуляторе уделять отработке разных положений и фигур, а остаток колбасе- это окупится в последующем хотя может быть более скучным в сравнении с беспорядочной колбасой.
Устойчивость управления РУ вертолетом как такогого можно поделить на зоны:
1) Зона потенциально устойчивого управления- это радиус действия аппаратуры.
2) Зона допустимого управления- ограничена зрением пилота.
3) Зона качественного управления- обусловлена как хорошей видимостью и читаемостью так и хорошим восприятием положения вертолета, в радиусе качественного управления есть области не допустимого управления обусловленные как объективными факторами- земля под ногами, так и субъективными- не знание определённых сторон вертолета и не умение выруливать из определённых положений.
Предсказуемость, предвидение, но есть то что идёт перед этими словами с тем же корнем. Это предощущение или предчувствие. И любой опытный пилот может вспомнить что было что то перед тем когда он приложил свой верт об землю. Временной промежуток может быть у всех разный- почувствовал что то непосредственно перед крашем или когда только паковал верт дома. Вот это что то и было предчувствием основанном на интуиции. Но есть одно НО. Вместо интуитивных прозрений у вас может разыграться воображение и нарисовать «живописные картинки» вариантов того что может случится. И самое главное и трудное уметь отличать где всплыло что то из интуиции, а где «играет» ваше воображение. Рецепт один. Внимательное отношение к себе- своим мыслям и чувствам и к жизни вокруг- и тогда наблюдая можно заметить и отличить чувства и ощущения которые сопровождают ВАШИ интуитивные прозрения от вашего разигравшегося воображения.
Для субъекта не решившего или не правильно решившего задачу предсказуемости объекта и тем не менее ведущего управление- может возникнуть иллюзия управления, а управление возможно в отношении к объективно существующим объектам или процессам, но разочарование от такого управления в будущем будет вполне реальным. И я не раз наблюдал за собой и слышал от других что натренировавшись в симуляторе человек выходил на поле и в первом полёте разбивал вертолёт хотя в симуляторе то что он летал в реале леталось на ура. Симулятор даёт (вырабатывает) навык управления, но является иллюзией реального управления так как в нём отсутствуют многие факторы которые значительно влияют на процесс реального управления РУ вертолётом.
Завершить данный абзац можно словами Пушкина:
Блажен, кто крепко словом правит
И держит мысль на привязи свою,
Кто в сердце усыпляет или давит
Мгновенно прошипевшую змию

Опытный плотник или столяр скажет вам что инструмент является продолжением руки, что предполагает некую общность мастера и инструмента и в теории управления такая общность называется- замкнутая система. В нашем случае элементами замкнутой системы являются: Пилот (субъект управления), аппаратура (система управления), вертолет (объект управления) и окружающая их среда. Взаимодействие между элементами замкнутой системы осуществляется при помощи прямых и обратных связей.
Прямые связи- это ваше управляющее воздействие на вертолет через систему управления.
Обратные связи- это информация о реакции вертолета в среде на ваше управляющее воздействие.
В замкнутых системах прямые и обратные связи подразделяются на внутренние и внешние. Более детально это выглядит примерно так:
Прямая внутренняя связь- управляющие воздействие субъекта на объект управления непосредственно или через систему управления. Собственно это наше непосредственное управление РУ вертолетом.
Прямая внешняя связь- воздействие субъекта на среду окружающую объект управления.
Так как мы в основном не научились управлять погодой, то убрать ветер или переместить солнце у нас не получится, но окрикнуть незадачливого зрителя оказавшегося в зоне полёта нам вполне под силу.
Внутренняя обратная связь- это информация о внутренним состоянии и изменений обьекта в прцессе управления.
Эта связь замыкается на пилота через глаза и слух- мы можем наблюдать и слышать что реакция вертолета на наше им управление стала например вялой и на слух обороты двигателя уменьшились и тогда, даже если мы забыли включить таймер, можно понять что батарея села и пора на посадку. Если аппаратура управления имеет связь с вертолетом (телеметрию) то возможно получение этой же информации по каналу радиосвязи.
Внешняя обратная связь- это информация о поведении объекта и реакции среды на объект управления.
Здесь мы наблюдаем реакцию вертолета на непосредственное наше руление им висим ли мы над определённой точкой или летаем по кругу мы всегда можем определить насколько хорошо это у нас получается. И это выводит нас на оценку качества управления. Сюда же относится реакция зрителей или коллег по хобби.

Качество управления- это субъективная оценка основанная на векторе ошибки управления. Чем меньше становится вектор ошибки тем выше качество нашего управления. Для примера можно взять исполнение фигуры ''восьмерка''. Восьмерка состоит из двух разно направленных одинаковых кругов переходящих один в другой в середине, летается на высоте 1,5 м (условно) над землёй. Чтобы слетать восьмерку нужно уметь летать 2 разно направленных одинаковых круга- если у нас вместо круга получается овал или чебурек:-) то все что вылезает за пределы траектории круга относится к ошибке управления- уменьшение ошибки управления приводит к повышению качества управления, это же относится к другим составляющим фигуры и справедливо для фигуры в целом. Сюда же относится понятие оптимальность управления- если взять множество одно качественных процессов оптимальным из них можно назвать процесс обладающий наименьшим вектором ошибки.

Предыдущий пример с фигурой «восьмёрка» выводит нас на важный момент процесса управления который иллюстрируется следующим вопросом- примером: Может ли самолёт лететь в никуда? Может ли автомобиль ехать в никуда? Ответ: нет не может, а если полетит или поедет то ясно что с ними будет когда закончится топливо. Таким образом процесс управления предстаёт как некая матрёшка, где каждый этап замыкается на иерархически объемлющий его процесс. Так висение в нормале и инверте всеми боками учит нас воспринимать вертолёт когда мы летаем по кругу, летая круг в нормале и инверте в разных положениях (носом и хвостом вперёд, а так же носом и хвостом в центр) и добавив больший наклон в центр круга- получим воронки и хурикейны, после этого добавив к результату пируэт получим фигуру «воронка с пируэтом» из которой выкладывается более сложная фигура «вальсер с пируэтом». Умея летать воронку с пируэтом в нормале и инверте можно составить из них восьмёрку с перекладкой нормал- инверт в месте соединения кругов и далее переходить к «серпенту», добавив к «серпенту» смену вращения пируэта получим сложную фигуру «анаконда» (примечание: фигура «анаконда» снята с официального сэт манёвра, фигуры приводятся по классификации 3DX). Приведённую иерархию можно применить и к другим фигурам. Но на этом иерархия не заканчивается, а продолжается несколько в другой плоскости- и продолжить её можно вопросом: а зачем нужно летать «анаконду»? На этот вопрос отвечает понятие- категория <b>Полная функция управления</b>.

Полная функция управления является неким стволом теории управления включающим в себя остальные понятия- категории или другими словами предельно обобщённым понятием которое можно при желании развернуть до большей детальности. Для начала процитирую этапы полной функции управления:
1. Опознавание факторов среды (объективных явлений), с которыми сталкивается интеллект, во всём многообразии процессов Мироздания.
2. Формирование стереотипа (навыка) распознавания фактора на будущее.
3. Формирование вектора целей управления в отношении данного фактора и внесение этого вектора целей в общий вектор целей своего поведения (самоуправления).
4. Формирование концепции управления и частных целевых функций управления, составляющих в совокупности концепцию, на основе решения задачи об устойчивости в смысле предсказуемости поведения.
5. Организация и реорганизация целесообразных управляющих структур, несущих целевые функции управления.
6. Контроль (наблюдение) за деятельностью структур в процессе управления, осуществляемого ими и координация взаимодействия разных структур.
7. Ликвидация существующих структур в случае ненадобности или поддержание их в работоспособном состоянии до следующего использования.

Пункты « 1 » и « 7 » всегда присутствуют. Промежуточные между ними можно в той или иной степени объединить или разбить ещё более детально.

В начале кажется сложным наполнение этой пустой формы конкретным содержанием, но реальность такова что если не мы наполним форму содержанием то ее наполнят за нас. Заполнение можно проиллюстрировать примерно таким примером из вертолётной практики, в соответствии с этапами полной функции получим:
1. Есть некое сообщество людей увлеченных техническим творчеством, есть производители электроники.
2. Они регулярно собираются на тусовки (полетушки). Общаются, обмениваются опытом.
3. Здесь мы задаёмся вопросом: что делать? Надо для этих людей создать единую площадку и организовывать встречи формата соревнований с призами.
4. А вот тут отвечаем на вопрос: как делать. Разработать (прямые связи) фигуры и объединить их в единый для всех список (сэт манёвр). Создать общий формат и график соревнований.
5. Создать формальную или не формальную организацию. Назвать например 3DX. Другими словами осуществлять управление структурным или бесструктурным способом или их неким сочетанием.
6. Получить отзывы (обратные связи) от участников на форумах и социальных сетях.
7. Разными методами и способами поддерживать и развивать интерес к моделизму.
Пункт 5 нужно пояснить: при структурном способе управления управляющая информация распространяется директивно- адресно т.е. конкретно говорят кто копает, а кто красит; при бесструктурном способе управления управляющая информация распространяется без адресно, но прогнозируется что большинство при получении этой информации поведет себя тем или иным образом. При этом следует знать что структурное управление образовывается из безструктурного, т.е. сначала собрались, потусовались, а потом решили создать клуб по интересам.

Управление в замкнутых системах строится по одной из трёх схем управления или их сочетании.
Схемы управления могут быть:
1) Программная.
Программная схема не используется непосредственно для управления РУ вертолётом, но для полноты изложения привожу и её- управляющие параметры закладываются в объект или систему управления им до начала его использования, воздействие среды учитывается на стадии разработки и строительства объекта или системы управления, либо не учитывается вовсе, соответственно обратные связи после того как процесс запущен отсутствуют. Здесь примером может являться бумажный самолётик- как только мы его свернули из листа бумаги задав определённый профиль и угол крыла, а потом запустили (например в окно) после этого мы не имеем возможности управлять им.
2) Программно- адаптивния.
В программно- адаптивной схеме присутствует весь набор прямых и обратных связей, но управляющее воздействие вносится только после того как произошло отклонение объекта от намеченной цели управления под воздействием среды или внутренних изменений в самом объекте. И на начальном этапе освоения управления РУ вертолётом эта схема проявляется во всей красе для пилота. На этапе освоения висения- когда нужно висеть в каком то положении над определённой точкой начинающий пилот корректирует положение РУ вертолёта после того как вертолёт наклонило или вообще понесло, а когда вертолёт удалось подхватить возвращая его к выбранной точке проскочить эту точку и начать цикл возврата заново. Но опытные пилоты знают что нужно не ловить вертолёт в отклонениях, а как бы предугадавать тенденцию к отклонению от намеченной точки или курса и для такого способа управления есть третья схема управления и называется она предиктор- корректор.

3) Предиктор- корректор или по другому- предсказатель- поправщик, причём слово предиктор в переводе означает тот же самый предсказатель. Вообщем то это схема модификация программно- адаптивной схемы управления с той лишь разницей что учитываются не только отклонения от цели (курса) которые произошли, но и те которые только имеют тенденцию произойти, т. е. учитывается не только произошедшее прошлое, но и прогнозируемое будущее. Из приведенных выше схем видно как повышается качество управления от схемы к схеме- в програмной схеме вектор ошибки нарастает как снежный ком, в программно- адаптивной схеме он намного меньше, но из за того что система управления реагирует уже после того как произошло отклонение груз ошибок постепенно накапливается, из за некоторой задержки системы управления, увеличивая тем самым вектор ошибки; в схеме предиктор- корректор при достаточно точном прогнозе ошибок можно либо вообще избежать, либо переодически обнулять накопленую ошибку значительно уменьшая вектор ошибки управления.

Пример с висением показанный в программно- адаптивной схеме показывает что устойчивое управление в замкнутых системах может проходить в двух режимах: баллансировочном и в режиме маневра. Один и тот же процесс при взгляде со стороны, с разных точек зрения может протекать и как режим маневра и как баллансирововочный режим. Этот парадокс объясняется тем что при ближайшем рассмотрении то что видится как баллансировочный режим с более дальней точки будет режим маневра, а если ещё более отдалится то режим маневра для более высшей в иерархии замкнутой системы будет её элементом баллансировочного режима. Понимание того в каком режиме находится объект или процесс важно для оценки его текущего состояния, прогнозов в отношении его в будущем, а так же для того что бы определить в отношении него вектор целей. Сказанное выше справедливо и для других категорий. Относительно РУ вертолета можно сказать что висение это неустойчивый баллансировочный режим который достигается небольшими манёврами. Фигура "восьмерка" иллюстрирует собой как баллансировочный, так и режим маневра: так оба круга представляет собой устоявшийся манёвр т.е. балансировочный режим, а их соединение в середине распадается на три периода:
выход из баллансировочного режима
установившийся манёвр (сам балансировочный режим, но с другим вектором целей)
вхождение в новый балансировочный режим.

Вот мы и прошлись по основным категориям теории управления и заполнили их конкретным содержанием. Их получилось девять, чего достаточно для того что бы поставить и решить задачу управления, или самоуправления. Главное для этого — отдавать себе отчёт в том, что именно в жизни следует в процессе осознания действительности связать с каждой из категорий теории управления. Перечисленные категории так же могут является своеобразным тестом на состоятельность управленца- если какие то из них в процессе подготовки к управлению остаются пустыми к управлению лучше не преступать, а дать себе время ещё раз подумать над тем что ты собираешься сделать- дабы не наломать дров и не набить себе шишек. Перечислим эти категории:
Вектор целей.
Вектор состояния.
Вектор ошибки управления.
Полная функция управления.
Совокупность концепций управления (целевых функций управления).
Вектор управляющего воздействия.
Структурный способ управления.
Бесструктурный способ управления.
Балансировочный режим (либо манёвр).

На этом изложение в моём понимании достаточно общей теории управления применительно к управлению РУ вертолетом заканчиваю. И на последок хотел пояснить почему теория управления представленная здесь является- достаточно общей. Как было сказано выше в мире нет статики и для описания процессов управления данная теория является достаточной, но если в будующем откроются новые обстоятельства объективной реальности то её (теорию) можно будет расширить. Главное не закостенеть и не делать из этого догму. С оригинальным текстом ДОТУ можно ознакомится на сайте ДОТУ точка ру, а так же в составе других работ размещенных на том же сайте. Удачных полётов.

Вопросы по статье можно писать тут.
http://forum.rchobby...showtopic=18468




Количество пользователей, читающих эту тему: 0

0 пользователей, 0 гостей, 0 скрытых пользователей

Яндекс цитирования Яндекс.Метрика