Способ определения относительной угловой скорости при колебательном процессе управления ориентацией объекта на подвижный ориентир

 

Изобретение относится к способам определения относительной угловой скорости при колебательном процессе управления ориентацией объекта на подвижный ориентир с помощью электромаховичных двигателей. Целью изобретения является повышение точности. Для достижения указанной цели измеряют угловое отклонение ориентируемой оси от направления на ориентир , прикладывают к ориентируемому объекту управляющее воздействие, сформированное в функции измеренного отклонения , при помощи электромаховичных двигателей (ЭДМ), измеряют скорость вращения маховиков ЭДМ, определяют момент времени, когда угловое отклонение достигает экстремального значения, запоминают скорость вращения маховика в этот момент времени, а относительную угловую скорость объекта управления определяют по формуле tp i/l ( Q - Q$ , где I - априорно извест.чый момент инерции маховика ЭДМ; I - априорно известный момент инерции объекта управления; Q - скорость вращения маховика в момент достижения угловым отклонением экстремального значения; Q - текущая скорость вращения маховика ЭДМ, причем при использовании релейного датчика ориентации с одним порогом срабатывания и отпускания измеряют и запоминают скорости вращения маховика ЭДМ при срабатывании и отпускании, а значение скорости в момент достижения углового отклонения экстремального значения определяют как полусумму этих скоростей. 1 з.п. ф-лы. со С 00 ю оо со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 64 G 1/24

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 1:

Д 4

"1 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4872420/22 (22) 31.07.90 (46) 07.06.93. Бюл. М 21 (71) Киевский политехнический институт им.

50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Г. Е. Ануприенко (56) Лебедев А. А. и др. Динамика систем управления беспилотными ЛА. — M. Машиностроение, 1965, с. 438 — 442.

Раушенбах Б. В. и др. Управление ориентацией космических аппаратов. — М.: Наука, 1974, с. 41, 365 — 366. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ПРИ КОЛЕБАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ УПРАВЛЕНИЯ

ОРИЕНТАЦИЕЙ ОБЪЕКТА HA ПОДВИЖНЪ|Й ОРИЕНТИР (57) Изобретение относится к способам определения относительной угловой скорости при колебательном процессе управления ориентацией объекта на подвижный ориентир с помощью электромаховичных двигателей. Целью изобретения является, повышение точности. Для достижения указанной цели измеряют угловое отклонение ориентируемой оси от направления на ориентир, прикладывают к ориентируемому

Изобретение относится к способам определения относительной угловой скорости при колебательном процессе управления ориентацией объекта на подвижный ориентир с помощью злектромаховичных двигателей (ЭМД) и может быть использовано в следящих системах управления.

Известны способы измерения относительной угловой скорости движения объектов, измеряют текущее угловое отклонение,,5U,, l819831 А1 объектууправляющее воздействие, сформированное в функции измеренного отклонения, при помощи электромаховичных двигателей (ЭДМ), измеряют скорость вращения маховиков ЭДМ, определяют момент времени, когда угловое отклонение достигает экстремального значения, запоминают скорость вращения маховика в этот момент времени, а относительную угловую скорость объекта управления определяют по формуле р =И (Я вЂ” И, где! — априорно из- вестный момент инерции маховика ЭДМ; 1— априорно известный момент инерции объекта управления; И вЂ” скорость вращения маховика в момент достижения угловым отклонением экстремального значения; Q— текущая скорость вращения маховика ЭДМ, причем при использовании релейного датчика ориентации с одним порогом срабатывания и отпускания измеряют и запоминают скорости вращения маховика ЭДМ при срабатывании и отпускании, а значение скорости в момент достижения углового: отклонения экстремального значения определяют как полусумму этих скоростей. 1 з.п. ф-лы. ориентируемой оси от направления на ориентир и выполнение операции дифференцирования функции у = t(t).

Недостатком такого способа является то, что при наличии помех в измеренном сигнале р будут иметь место помехи при определении относительной угловой скорости.

B известном способе измеряют угловое отклонение ориентируемой оси от направ1819831 сG(r) = /Mb(r)dr. о

G =ip+i 9, (2) 45

y = — — (Q — Гк) е

Р p P (3) 55

G=i(у+ Р )+ Q, ления на ориентир, прилагают к ориентируемому объекту управляющее воздействие, сформированные в функции измеренного отклонения, при помощи электромаховичных двигателей (ЭМД), измеряют скорости вращения маховиков, скорость вращения определяют через момент инерции и разность суммарного кинетического момента и . накопленного ЭМД.

Недостатком этого известного способа является то, что он применим только тогда, когда известен и неизменен суммарный кинетический момент, накопленный объектом, например, после его обнуления; в последующие отрезки времени под действием внешнего возмущающего момента Мь вектор накопленного кинетического момента

G(t) будет изменяться по закону и его нельзя считать известным, например, нулевым.

Вторым недостатком является то, что известный способ. не определяет относительную угловую скорость объекта по отношени о к движущемуся ориентиру (определяет абсолютную угловую скорость).

Целью изобретения является повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что измеряют угловое отклонение ориентируемой оси от направления на ориентир ф, прикладывают к ориентируемому объекту управляющее воздействие, сформированное в функции измеренного отклонения, при помощи электромаховичных двигателей (ЭМД), измеряют скорости вращения маховиков ЭМД, определяют моментом времени, когда угловое отклонениедостигает экспериментального значения, запоминают скорость вращения маховика для этого момента времени а относительную угловую скорость объекта управления rp определяют всоответствии со следующим выражением где i — - априорно известный момент инерции маховика ЭМД;

I — априорно известный момент инерции объекта управления;

Qg, — скорость вращения маховика в момент достижения угловым отклонением экстремального значения;

И вЂ” текущая скорость вращения маховика ЭМД.

Кроме того, предлагается в случае, когда используется для ориентации объекта релейный датчик ориентации с одним порогом срабатывания и отпускания, измерять и запоминать скорости вращения маховика

ЭМД при срабатывании и отпускании пороra, а значение скорости в момент достиже10 ния угловым отклонением экстремального значения определять в соответствии со следующим выражением

Q„» а)1+Gb2

15 2 1) где Й 01 и Ип скорости вращения маховика ЭМД при срабатывании и отпускании порога соответственно, причем а интер20 вале срабатывания и отпускания порога момент, прикладываемый к объекту, постоянен (управляющий момент при сработавшем пороге или возмущающий момент при отпущенном пороге).

Сущность способа поясняется следующим. Поддержание ориентации с помощью исполнительных органов возможно только в режиме колебаний, это единственный способ иметь в среднем р = О. При колебани30 ях всегда имеют место моменты времени, когда угловое отклонение р относительно ориентира достигает экстремумов (максимумов и минимумов). В эти моменты времени относительная угловая скорость фпроходитчерезнуль(j) =О). Рассмотрим один канал управления, где ось канала управления является главной и центральной.

Для этого канала управления справедливо

40 выражение где G проекция вектора кинетического момента всей системы на ось управления;

1и i — моменты инерции объекта и маховика ЭМД соответственно; р и Я вЂ” проекции абсолютной угловой скорости. объекта на ось управления и относительная скорость вращения маховика

ЭМД по отношению. к объекту. Величину р можно представить следующим образом:

В где у, Р— относительная и переносная скорости соответственно.

Подставив (3) в (2) получаем

1819631

При экстремуме (максимум или минимум) относительная скорость I - 0 и из (4) получаем

6- 1Р-е+! И.» . где Из — угловая скорость маховика

ЭМД в момент экстремума р

Вычитая из (5) выражение (4) получаем выражение для определения относительной угловой скорости (И вЂ” W}

Р= (6) Таким образом, использование датчика ориентации с возрастающей характеристикой (необязательно линейной) и исполнительного органа в виде электромаховичного двигателя позволяет определить относительную угловую скорость объекта по оси канала управления.

Важным достоинством вышеописанного способа является то, что величина . Я легко доступна измерению(при необхо-. димости весьма точному) и в силу больших численных соотношений между моментами инерции I u I воспроизводят j в весьма

"крупном" масштабе. Это позволяет получать информацию с черезвычайно малых вариантах, трудно поддающихся определению иными методами, Можно добиться, что колебания р в рассматриваемом случае определяются практически без задержки во времени, поскольку измерение

Исоставляет с этой точки зрения технически несложную задачу.

Для определения Щнеобязательно использовать датчик ориентации с возрастающей характеристикой. Можно использовать и чисто релейный датчик с одним и тем же порогом срабатывания и отпускания.

Если после срабатывания (отпускания) порога релейного датчика ориентации к объекту прикладывается постоянный по величине момент (e первом случае управляющий, а во-втором — возмущающий, внутренний и/или внешний)., то экстремум ф наступаетчереэ 0,5 интервала времени приложения управляющего (возмущающего) момента, т. е. 0,5 времени нахождения порога в сработавшем (отпущенном) состоянии. Поскольку при постоянном моменте постоянно и угловое ускорение объекта, то скорость И посредине временного интервала равна полусумме угловых скоростей на концах интервала, т. е, I функции измеренного отклонения, при помощи зле ктромаховичных двигателей (ЭМД) и измерение скорости вращения маховиков

ЭМД, отличающийся тем, что, с целью

З0 повышения точности,.определяют момент времени, когда угловое отклонение достигает экстремального значения, запоминают скорость вращения маховика для этого момента времени, а относительную угловую

З5 скоростьобъектауправления ф определяют в соответствии со следующим выражением;

P = - I/l (Q- И 1 ) 40 где!- априорно известный момент инерции маховика ЗМД;

1 — априорно известный момент инерции объекта управления;

Qt» — скорость вращения маховика в момент достижения угловым отклонением экстремального значения;

Q — текущая скорость вращения маховика ЭМД, 2. Способ по и. 1, отл ич а ю щи йс я

50 тем, что при использовании для ориентации объекта релейного датчика ориентации с одним порогом срабатывания и отпускания, измеряют и запоминают скорости

55 вращения маховика ЗМД при срабатывании и отпускании порога, а значение скорости в момент достижения угловым отклонением экстремального значения, а И)1 + Q72 (7) где 651 и ъ о2 -угловые скорости маховика ЭМД, измеряемые и запоминаемые

5 при срабатывании (отпускании) и отпускании(срабатывании) порога релейного датчи ка ориентации на интервале включения (отключения) ЭМД.

Колебания объекта при его ориентиро10 вании могут быть двусторонние и односторонние. При односторонних колебаниях целесообразно И определять на интервалах отпускания порога релейного датчика ориентации, когда ЭМД включен, а интер15 вал срабатывания порога использовать для демпфирования колебаний.

Формула изобретения

1. Способ определения относительной угловой скорости при колебательном про20 цессе управления ориентацией объекта на подвижный ориентир, включающий измерение углового отклонения ориентируемой оси от направления наориентир, приложе- ние к ориентируемому объекту управляюще25 го воздействия, сформированного в

1819831 определяется в соответствии со следук)щим выражением: где Я1 и Qu -скоростиеращения.маховика ЗМД соответственно при срабатывании и отпускании порога, причем на интервале. срабатывания для отпускания по 5 рога момент. прикладываемый к обьекту управления, постоянен.

Составитель Г.Ануприенко

Техред M.Моргентал Корректор M.Êåøåëÿ

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2003 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5