1. ПРЕАМБУЛА 1.1. ОБЩЕЕ ТО 1.2. ОСНОВНЫЕ ТТХ 1.3. ОБОСНОВАНИЕ 1. ПРЕАМБУЛА Система "АМДП-1" представляет собой мотодельтаплан (по современной терминологии часто назы- вают дельталетом), оборудованный радиоэлектронной аппаратурой, обеспечивающей автоматические (то есть без участия человека) : взлет,полет,целевые_операции,посадка. Радиоэлектронная аппаратура также размещена и на земле. В варианте №1, радиоэлектронная аппаратура обеспечивает пилотируемый оператором(дистанционно с земли) взлет и посадку - как дополнительную возможность, при этом автоматические взлет и посадка также возможны и даже являются основными (штатными). Себе- стоимость компонент системы - 400..600 $ (в нее входят, по рыночным ценам г.Бишкек, покупные детали,узлы,агрегаты,материалы и разумеется не входят расходы на изготовление) при единичном производстве. Есть старая шутка : "Настоящим изобретателем(разработчиком) был творец алфавита, а все прочие являются лишь дешевыми компиляторщиками и плагиаторами". Разумеется, мотодельтапланы производятся уже тридцать лет (серийно), автоматические воздухоплавательные машины серийно производятся уже 70 лет (начиная с ФАУ-1), и поэтому система "АМДП-1" не являет собой чего-либо нового ни в каком аспекте. Так для чего это все ? А вот для чего. Предполагаю, что : 1) Объекты аналогичные "АМДП-1" имеют широкое применение (сельхоз,пожар,видео,почта и прочее); 2) Объекты аналогичные "АМДП-1" производятся серийно и продаются по весьма высоким ценам; 3) Прецеденты явления персональных микроЭВМ и ОС Linux со временем перестанут быть таковыми, поскольку научно-техническая революция приведет к конструктивно-механическому упрощению различных изделий и соответственно станет возможным единичное рентабельное производство этих изделий и будет бесплатно предоставляться информация для их изготовления (и явления станут массовыми, а что за прецедент если он массовый?); 4) Широко применяемые пилотируемые мотодельтапланы менее рентабельны по сравнению с "АМДП-1", поскольку возить такую задницу, как пилот - весьма накладно, а платить ему за пилотирование еще накладнее; 5) Многие потребители хотели бы иметь аналогичное "АМДП-1", но у них нет времени и(или) денег на разработку документации и им очень удобно ее(документацию) получить по принципу "все в одном флаконе". Исходя из (1),(2),(3),(4),(5) мною решено предоставить для свободного применения всю документацию на изделие "Система "АМДП-1" за исключением штатной программы бортовой управляющей электронной вычислительной машины (УЭВМ). Штатная программа бортовой УЭВМ предоставляется как эксклюзивный объект под конкретный заказ потребителя(заказчика). Штатная программа предоставляется заказчику в виде объектного кода (файла машинной программы) и таким образом вероятность воровства ее весьма мала (разобраться в объектном коде с тем, чтобы модифицировать его под другие аргументы программы намного труднее, чем самому с нуля написать программу - азбучная истина). Штатная программа пересылается по e-mail, либо заказчик ее загружает с моего вэб-сайта. Штатная программа предоставляется абсолютно анонимно, и выполняемые целевые операции весьма абстрактны. Координаты точек взлета(старта), приземления - мне абсолютно не нужны, мне необходима лишь требуемая траектория (которая задается в относительных координатах, и поэтому невозможно в принципе определить место действия). Целевая операция задается в виде циклограммы значений целевых(силовых) напряжений, и непонятно никому(кроме разумеется заказчику) что означает значение величины напряжения = +12 [В] на интервале координат полета от 108,064 кило- метра до 108,096 километра (то ли включил распылитель раствора купороса над садом, то ли раз- брасывал рекламные листовки). Конечно, есть очень немалая вероятность того, что по предлагаемой документации "АМДП-1" изготовят веселые ребята из Ичкерии, Дагестана,Афганистана,Тамилнада,Колумбии,Мексики, Курдистана,Газы и т.д., и закажут циклограмму(а точнее говоря закажут мне штатную программу на основании своей циклограммы), которая будет выполнять "доставку пиццы" какому-нибудь большому начальнику (к которому, как правило, местное население испытывает "нежные чувства"), или будет выполнять перевозку "порошка счастья", но это как говорится совсем другая история и не моя проблема(пускай думают большие начальники,как говаривал Афоня: "думай,на то ты и астроном"(c) ). "АМДП-1" не изготавливался вживую, но спроектирован(и конструкция, и технология, и штатный софт) на основании большого числа(неисчислимого) живых прототипов, и в основном прокручен в различных симуляторах, так что достоверность заявленных мною выходных его характеристик и параметров составляет не менее 90% . В предлагаемой документации нет абсолютно строгого соответствия ЕСКД,ЕСТД и другим проектно- -производственным нормативам(ГОСТам), что вполне допустимо для изделий единичного производства, а для изделий ОКР считается вообще нормальным (при совке на многих современных КБ,заводах была неполная документация даже на серийные изделия, о чем тогда разрешили говорить только при Горбачевской госприемке). Кроме всего прочего, прилагается файл демоверсии штатной программы(в объектном коде разуме- ется), которая выполняет в автоматическом режиме взлет,полет,посадку. Подробное описание применения этой демопрограммы дано далее. 1.1. ОБЩЕЕ ТО Итак, "Система "АМДП-1" (в дальнейшем просто "АМДП-1") представляет собой комплексное изделие состоящее из : наземной аппаратуры дистанционного радиоуправления, мотодельтаплана с устано- вленной на нем радиоэлектронной и электро аппаратурой. "АМДП-1" может автоматически (то есть без участия человека) : взлетать, лететь по заданной траектории, выполнять целевые операции в заранее определенных участках тректории и временных интервалах, садиться. Как дополнительная возможность(помимо основной) - дистанционно управляемые с земли взлет и посадка. В варианте №1, аппаратура дистанционного управления выполнена на основе радиотелефона(покуп- ного), который может быть как сотовым(любого стандарта) так и каким-то другим. В документации дается вся необходимая информация для изготовления аппаратуры дистационного управления на основе сотового телефона, и если вы изготовите по ней, то соответственно взлет и посадка (если вы хотите выполнять их вручную) должны выполняться в местах действия этого самого сотового телефона. В варианте №1, аппаратура автоматического управления (УЭВМ,автопилот,автонавигатор,автобом- бардир,автострелок,автооператор) физически выполнена на основе : однокристальных микрокон- троллеров ATmega128, радиоприемника системы глобальной ИСЗ-радионавигации GPS (еще называют GPS-модулем) с интерфейсом протокола стандарта RS-232C и протокола стандарта NMEA-0183 (RS-232C, как известно является протоколом уровней физического,канального,сетевого(условно),тран- спортного и сеансового, а NMEA - прикладного(условно) и приложения, см. модель OSI). В варианте №1, мотодельтаплан выполнен по типовой конструктивно-механической компоновке (если так можно выразиться) с использованием очень дешевых и широкодоступных материалов(дере- во,ткани), мотор может быть от : микролитражки,мотоциклетки,мотолодки; выходные силовые напря- жения для целевых сервоприводов двух параметров (запараллеленые) : постоянные(в смысле непеременные) равные +12 [В], максимально допустимый ток в нагрузке для них(то есть в целевых сервоприводах) равен 2 [А] ; и ~220 [В] - переменное частотой 50 [Гц] с максимально допустимым действующим током в нагрузке до 5 [А] . В варианте №1, САУ мотодельтаплана представляет собой САУ дискретного,адаптивного типа с числом уровней квантования в контуре управления : 3 и 2(в канале рулей), 4(в канале газа), 2(в канале зажигания). Звеньями в контуре обратной связи являются соответственно формализованные термометр,тахометр и GPS модуль. Число уровней квантования для звеньев в контуре ОС : 4(термо- метр), 8(тахометр), а для GPS модуля задается шаг квантования равный точности(или разре- шающей способности) модуля, который вообще-то зависит от : DSP однокристальной микроЭВМ моду- ля (например DSP семейства "ARM"), варианта программы в нее записанной, и широты нахождения (чем ближе к экватору тем выше гарантированная точность); мною принят шаг квантования равный 5 метрам. САУ мотодельтаплана относится (по функциональному назначению) к автопилотам, и разумеется реализована программно, таким образом (для желающих копаться в штатном софте) алгоритм штатного софта, по-сути в основе своей, эмулирует работу типового автопилота какого-нибудь тихоходного ераплана(типа кукурузника). Избежание самовозбуждения САУ достигается использованием корректирующих звеньев (естественно виртуальных) и подстройкой не только параметров всех звеньев, но и подстройкой структуры всей САУ (таким образом САУ явля- ется по настоящему адаптивной). В варианте №1, допускается подключение целевых сервоприводов количеством до 8 штук. Сраба- тывание целевых сервоприводов, и(или) соответствующих им целевых сервоустройств контролируется однобитовыми сигналами обратной связи от этих целевых сервоприводов( и(или) соответствующих им целевых сервоустройств), эти сигналы должны быть ТТЛ-уровня. В документации на "АМДП-1" пока не прилагаются ни целевые сервоприводы, ни целевые серво- устройства, но в последующих вариантах они там появятся. В последующих вариантах, аппаратура автоматического управления будет выполняться(физически) на основе : ATmega128, портативной ЭВМ(еще называют PocketPC), микроконтроллера USB-порта FTU245, GPS-модуля с интерфейсом USB или BlueTooth; и вероятно, от этого "АМДП-1" будет немного дороже. 1.2. ОСНОВНЫЕ ТТХ ЛТХ мотодельтаплана (ориентировочные, будут уточняться) Длина мототележки ---------------- 2200 мм. Высота --------------------------- 2300 Колея ---------------------------- 1300 Площадь крыла -------------------- 16кв.м. Аэродинамическое качество ------- 7 Взлётный вес --------------------- 130-180кг Вес полезной нагрузки ------------ 50-100кг Вес крыла ------------------------ 36кг Вес мототележки ------------------ 25-50кг Запас топлива -------------------- 5-20л Расход топлива в час ------------- 2-5л Скорость отрыва ------------------ 42-45км/ч Крейсерская ---------------------- 50-55км/ч Максимальная --------------------- 75км/ч Минимальная ---------------------- 40км/ч Эксплуатационная перегрузка ------ +6 -3 Мощность мотора ------------------ 16-25л.с. Статическая тяга ----------------- 500-750 ньютон Ограничение по ветру: встречный ------------------------ 10м/с боковой -------------------------- 7м/с Разбег --------------------------- 25-70м Скороподъёмность ----------------- 2-4м/с Дальность полёта ----------------- до 250км Теоретический потолок ------------ 3200м Скорость снижения с выкл. двиг. -- 1,6м/с ТТХ аппаратуры дистанционного управления Дальность действия -------------------- до 1км (без бинокля) Масса передатчика --------------------- не более 0,5 кг Масса приемника ----------------------- не более 0,5 кг Потребляемая мощность ----------------- не более 100 Вт Число команд -------------------------- 8 Спектральный диапазон радиоканала ----- СВЧ-диапазон сотовой связи ТТХ аппаратуры автоматического управления Масса -------------------------------------------- не более 10кг(включая сервоприводы) Потребляемая мощность ---------------------------- не более 200 Вт(включая сервоприводы) Максимальное отклонение от траектории курсовое --- не более 7м(при штиле с вероят.=70%) Максимальное отклонение от траектории по высоте -- не более 3м(при штиле с вероят.=70%) ТТХ целевой электроаппаратуры Масса ---------------------- Потребляемая мощность ------ Выходное напряжение -------- +12 [В] , ~220 [В] Предельно допустимые выходные электрические параметры: Ток ----- 2 [А] (по +12 [В]) , 5 [A] (по ~220 [В]) Общие ТТХ Максимально допустимая температура при эксплуатации ----------------- + 35 град. Цельсия Минимально допустимая температура при эксплуатации ------------------ - 10 град. Цельсия Максимально допустимая относительная влажность при эксплуатации ----- 95 % 1.3. ОБОСНОВАНИЕ Почему в качестве планера выбран дельтаплан, а не параплан или не классик ? Потому, что дельтаплан является оптимальным решением проблемы при учете таких частично противоречивых условий и требований, как : дешевизна_комлектующих_и_материалов, единичность_производства,достаточная_точность,простота_и_дешевизна_производства, высокая_рентабельность_эксплуатации,многофункциональность,ремонтопригодность, простота_монтажа_и_демонтажа,скрытность_применения,легкость_транспортировки,высокие_ЛТХ и т.д., при этом, разумеется строгая оптимизация при выборе варианта реализации объекта проектирования мною не проводилась, и соответственно строгого определения весовых коэффициентов входящих в целевую функцию оптимизации не делалось, что допустимо, т.к. "АМДП-1" предназначен для единич- ного производства(но может изготавливаться серийно с высокой рентабельностью при наличии соот- ветствующих приспособлений, оснастки, инструментов, оборудования и персонала). Почему радиоаппаратура управления выполнена на основе покупных радиоприемопередатчиков, а не выполнена в виде классических супергетеродинных передатчика и приемника с частотной или фазовой модуляцией(манипуляцией) из отдельных электрорадиодеталей и ИМС(БИС,СБИС) ? Потому, что при управлении таким объектом как мотодельтаплан, имеющим большую постоянную вре- мени нет необходимости добиваться реализации системы управления с высокими динамическими ха- рактеристиками(со сложными звеньями с запредельными передаточными функциями), а значит вполне можно обойтись системой управления дискретного типа с небольшим числом уровней квантования, а это в свою очередь означает, что ширина спектра радиоканала управления может быть достаточно узкой, и значит вполне можно влезть в звуковой(речевой) диапазон. И при этом совсем не нужно лепить крутую радиоэлектронную аппаратуру пропорционального управления по нескольким каналам, которую потребителю будет трудно сделать и еще труднее отрегулировать. Почему аппаратура автоматического управления выполнена на однокристальных микроконтроллерах широкого применения ATmega128, а не на бытовой микроЭВМ(easy_desktop or laptop, or pocketPC) или не на промышленном контроллере(типа PLC "FATEK"), или не на БМК(ПЛМ,ПЛИС), или не каком-нибудь military_computer_portative ? Потому, что ATmega128 является наиболее оптимальным решением проблемы при учете таких частично противоречивых условий и требований, как : дешевизна_комлектующих_и_материалов, единичность_производства,точность,высокая_рентабельность_эксплуатации,многофункциональность, ремонтопригодность,простота_монтажа_и_демонтажа. Хотя последующие варианты реализации "АМДП-1" будут включать в себя аппаратуру автоматического управления выполненную на основе : ATmega128, портативной ЭВМ(еще называют PocketPC), микроконтроллера USB-порта FTU245, GPS-модуля с интерфейсом USB или BlueTooth, при этом обойтись одним только PocketPC(избавиться от ATmega и FTU) не получится, поскольку у большинства PocketPC нет параллельных портов(типа "Centronix"); и вероятно, от этого "АМДП-1" будет немного дороже , но при этом повысится оперативность применения. А в более отдаленной перспективе в САУ будет использоваться более крутой вычислитель на базе какой-нибудь DSP однокристальной микроЭВМ (ADSP,TMS,Motorola-DSP или ARM - что-нибудь из этого списка), которые пока хлопотно приобретать. Почему не применяется активная стабилизация ориентации "АМДП-1" при помощи типовой системы на основе вычислителя и инерциальных измерителей(гироскопов,акселерометров) ? Потому, что это заметно удорожит и усложнит изготовление аппаратуры автоматического управления, но при этом не приведет к заметному повышению динамических и точностных параметров системы в целом, поскольку (как указано ранее) дельтаплан как объект управления обладает немаленькой постоянной времени(попросту говоря это не истребитель и не спортивнопилотажный ераплан), и при этом (разумеется) обладает пассивной устойчивостью (и продольной, и поперечной).