Рассмотрим один из образцов самонастраивающихся автопилотов, примененных, в частности, на американском истребителе (рис. 17).
Рис. 17. Схема самонастраивающегося автопилота.
Главная часть автопилота — мультивибратор — генератор электрических колебаний, форма которых отлична от синусоидальной. Он выполняет функции быстродействующего реле. Если самолет сохраняет заданное положение, мультивибратор, переключаясь в одно из двух устойчивых состояний, вырабатывает короткие электрические импульсы, противоположной полярности и равные по мощности. Частота их составляет от 4 до 6 гц. Эти импульсы подводятся к рулевой машинке, и она, естественно, совершает колебания около нейтрального положения. Среднее положение руля остается постоянным, хотя он сам и перемещается на 0,1° на частоте импульсов. Самолет также имеет установившиеся колебания, совершенно незаметные для летчика.
С изменением положения самолета сигнал соответствующего гироскопа заставят мультивибратор задерживаться в одном устойчивом положении дольше, чем в другом. Значит, импульсы одной полярности будут действовать на рулевую машинку более продолжительный период, чем импульсы противоположной полярности. Будет соответствующим образом повернут руль, и самолет возвратится в заданное положение.
А для чего же идеальная модель? Сигнал рассогласования поступает на мультивибратор не только от гироскопа, но и от этой модели. Она представляет собой нечто вроде фильтра и имитирует поведение идеального самолета в ответ на те или иные возмущения. Значит, схема с этой моделью «следит», как возвращается в первоначальное положение реальный самолет. Если он ведет себя подобно идеальному самолету, то сигнала от модели не будет. Если есть разница, например, между угловыми скоростями реального самолета и идеальной модели, то мультивибратор получит соответствующий сигнал и заставит привод изменить среднее положение рулей.
А что делает автоматический модулятор амплитуды? Он непрерывно контролирует эффективность рулей самолета и автоматически компенсирует влияние высоты и скорости полета на их эффективность. Известно, что для разных самолетов эффективность рулей по-разному уменьшается с возрастанием скорости, высоты и уменьшением плотности воздуха. Например, этот автоматический модулятор так изменяет величину отклонения рулей (амплитуду), чтобы влияние высоты не сказывалось на их эффективности. При этом он справляется со своей задачей, даже не «зная» заранее конкретных характеристик данного самолета.
Самонастраивающийся автопилот, по мнению зарубежных специалистов, имеет много преимуществ перед обычным. Дело не только в том, что благодаря его применению удается ускорить разработку автоматического управления для новых типов самолетов и ракет и резко уменьшить летные испытания, которые требуются для согласования характеристик обычной системы управления и нового самолета или снаряда. Но дело и в том, что самонастраивающийся автопилот более прост и надежен. Его габариты и вес на 50 процентов меньше, а надежность вдвое выше, чем у обычного.
При разработке разных видов и систем оружия за рубежом создаются и испытываются их физические быстродействующие модели. В такую модель «вводятся» неисправности, характерные для реальных объектов. Специальная система производит поиск решения, то есть перебирает с огромной скоростью возможные способы устранения вредных влияний, неисправностей для получения нужного режима. Она отбирает наиболее приемлемое решение и выдает его для применения в реальном объекте.
Новым направлением в использовании самонастраивающихся систем является создание автоматов-контролеров в авиации и ракетной технике. Они предназначаются для автоматизации процессов проверки всех видов сложнейшего оборудования самолета и ракеты, включая радиолокационную и навигационную аппаратуру, гидравлические и пневматические устройства, средства наведения. Конструкторы электронных поверочных устройств, как и при создании других автоматов, начали с анализа действий человека, производящего контроль за состоянием самолета или снаряда.
Что же делает специалист по проверке техники? Он, помня требования инструкции по эксплуатации, переводит последовательно переключатели в рабочее положение, снимает показания приборов и сверяет их с заданными. В случае расхождения данных он фиксирует неисправность и должен решить, что нужно сделать, чтобы привести технику в исправное состояние. Он проверяет все элементы и устанавливает, какое сопротивление, конденсатор или лампа является виновником ненормальной работы электрической цепи.
Выполнение тех же функций может быть возложено на автомат. За рубежом создано, например, автоматическое устройство, которое, руководствуясь программой, записанной на ленте, производит переключения в проверяемой аппаратуре и сверяет показания приборов с требуемыми по инструкции. После этого выдается сигнал решения, указывающий, находится ли испытываемый параметр в допустимых пределах. Если включаемой аппаратуре нужно продолжительное время для разогрева, автомат включит ее и возвратится к ней тогда, когда она войдет в рабочий режим.
Для поисков неисправного элемента автомат следует определенной «логике». Он производит комбинацию нескольких измерений. Для этого в автомате предусматривается элемент «памяти». Он «запоминает» одно или ряд промежуточных решений, сравнивает их, чтобы найти причину неисправности.
Созданная система проверки не рассчитана на обнаружение отдельного неисправного сопротивления или лампы. Эта система обнаруживает неисправность в пределах до мелкого блока, который легко заменить в условиях обычного аэродрома. Как только неисправность обнаружена, автомат выбирает один из имеющихся у него 500 микрофильмов и проектирует его на экран, где даются советы по ремонту аппаратуры. Одновременно автомат выбирает специальную карточку и выдает ее оператору. В фильме и карточке указываются вышедший из строя элемент, время, необходимое для устранения неисправности, приборы и инструмент, которые надо использовать, что и как делать и т. д. Таким образом, автоматическое быстродействующее устройство может не только найти неисправность, но и дать специалистам сведения, которые иначе пришлось бы искать в различных инструкциях, описаниях и схемах.
В настоящее время, по данным зарубежной прессы, разработаны электронные проверочные автоматы как для конкретных образцов оборудования, так и универсальные. Существует, например, автомат для обнаружения неисправностей в весьма сложной бомбардировочно-навигационной системе. Созданы установки для проверки правильности работы систем наведения управляемых снарядов.
О производительности универсальной системы можно судить по работе автомата, предназначенного для проверки 1200 различных электросхем на самолетах. Проверку каждой такой схемы он осуществляет менее чем за одну минуту.
Другая автоматическая проверочная установка создана для испытаний радиоэлектронного оборудования бомбардировщика американских военно-морских сил. Сообщая об этой установке, журнал «Авиэйшн уик» указывает, что она за четыре часа позволяет проверить весь комплекс оборудования бомбардировщика, включая навигационные приборы бомбометания, средства связи и радиолокации, системы опознавания и управления полетом, радиолокационный высотомер, счетно-решающие устройства и источники питания. Указывается, что с помощью обычных средств такая проверка требовала при большом числе обслуживающего персонала не менее 35 часов.
Установка состоит из трех блоков, размещенных на тележках. Основной блок включает программирующее устройство, систему самопроверки установки, прекращающую ее работу при возникновении внутренней неисправности, приборы измерения различных характеристик, индикаторные и записывающие устройства. В других двух блоках содержатся генераторы, имитирующие сигналы, которые возникают в цепях радиоэлектронной аппаратуры самолета в полете.