Автопилот

Автопилот — устройство или программно-аппаратный комплекс, ведущий транспортное средство по определённой траектории. Наиболее часто автопилоты применяются для управления летательными аппаратами, в связи с тем, что полёт происходит обычно в пространстве, не содержащем большого количества препятствий, а также для управления транспортными средствами, движущимися по рельсовым путям. Современный автопилот позволяет автоматизировать все этапы полёта или движения другого транспортного средства.

В авиации более глубокое развитие автоматизации полёта получили системы автоматического управления (САУ, БСУ или АБСУ), и как более сложные структурированные комплексы — НПК, ПНК, ПрНК и т. п. САУ позволяет, помимо стабилизации самолёта в пространстве и на маршруте, также реализовать программное управление на различных этапах полёта. Наиболее сложные САУ берут на себя значительную часть функций по управлению самолётом в «штурвальном режиме», делая управление для лётчика лёгким и единообразным, парируя болтанку, предотвращая сносы, скольжения, выходы на критические режимы полёта и даже запрещая или игнорируя некоторые действия лётчика. В автоматических режимах САУ ведёт самолёт по заданному маршруту (или реализует более сложную подпрограмму боевого применения), используя пилотажно-навигационную информацию от группы собственных датчиков, самолётных систем, наземных радионавигационных средств или даже выполняя команды бортового оборудования соседнего самолёта (некоторые боевые ЛА могут работать в паре или группой, постоянно обмениваясь тактической информацией по радиоканалам, вырабатывая тактику совместных действий и выполняют полётное задание в автоматическом (чаще полуавтоматическом) режиме. Подсистема траекторного управления позволяет выполнять заход на посадку с высокой точностью без вмешательства экипажа. В качестве управляющих органов уже давно стараются не применять рулевые машины, включённые в проводку управления, а используют прямое управление рулевыми агрегатами, подмешивая управляющие сигналы от САУ в сигналы от штурвала (или РУС). Для создания лётчику привычных усилий на органах управления применяется довольно сложная электромеханическая система имитации загрузки. В последнее время от этой практики постепенно отходят, резонно считая, что как не имитируй, всё равно большая часть процесса управления ВС автоматизирована. Всё чаще в кабинах современных самолётов применяются боковые ручки управления типа «сайдстик».

Основной проблемой при построении автопилотов (АП) и автоматических систем управления является безопасность полёта. В простейших авиационных автопилотах предусматривается быстрое отключение автопилота лётчиком при нарушениях его нормальной работы, возможность «пересиливания» рулевых машин ручным управлением, механическое отключение рулевых машин от проводки управления. Системы автоматического управления изначально проектируются с расчётом на отказы с сохранением основных функций работы и предусматривается комплекс мер для повышения безопасности полёта. САУ проектируются многоканальными, то есть параллельно работают два, три и даже четыре абсолютно одинаковых канала управления на общий рулевой привод (РП) и отказ одного-двух каналов никак не влияет на общую работоспособность системы. Система контроля (СК) постоянно отслеживает соответствие входных сигналов, прохождение сигналов по цепям и выполняет непрерывный контроль выходных параметров САУ в течение всего полёта, как правило, по методу кворумирования (голосование большинством) или сравнения с эталоном, и в случае возникновения какого либо отказа система самостоятельно принимает решение на возможность дальнейшей работы режима, его переключения на резервный канал, дублирующий режим или передачи управления лётчику. Хорошим методом общего контроля исправности САУ считается предполётный тест-контроль, методом «прогона» пошаговой программы, подающей стимулирующие имитационные сигналы в различные входные цепи системы, что вызывает фактические отклонения рулевых и управляющих поверхностей самолёта в различных режимах работы.

Понятие «автопилоты» (иногда в жаргонной форме) включают в себя, помимо классического авиационного автопилота, также и системы автоматического пилотирования, вождения или управления всевозможными шагающими, колесными, плавающими или крылатыми машинами (роботами), и развивающиеся системы автоматического управления автомобилей в условиях шоссе. Примером канала автоматического управления автомобилем может служить система стабилизации текущей скорости движения, известная как «круиз-контроль» («автоспид», «автодрайв»)