Устройство управления динамической системой

 

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к устройствам управления динамической системой. В основу изобретения положена задача повысить надежность работы, точность и оперативность управления. Эта задача решается тем, что измерительные преобразователи являются измерителями расстояния и выполнены в виде излучателей, установленных на основании в трех других базовых точках, не лежащих на одной прямой, и приемников излучения, установленных на платформе в трех базовых точках, не лежащих на одной прямой, при этом информационно излучатели и приемники образуют шестипозиционную l-координатную структуру, а приводы в количестве шести, установленные указанным выше образом, также образуют шестипозиционную l-координатную структуру, причем в устройство введены командоаппарат и блок регистрации измерительных сигналов и вычисления управляющих воздействий, соответствующие информационные входы которых соединены с выходами соответствующих приемников излучений, синхронизирующие входы, объединенные с входами запуска источников и приемников излучений, соединены с выходами командоаппарата, а выходы - с входами управления соответствующих приводов. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к устройствам управления динамической системой.

Известны устройства управления динамической системой [1] содержащие объект управления, основание платформу с трехосным гироскопом и связанные с ним датчики положения. Принятое здесь расположение гироскопа не позволяет определить три координаты отклонения от курса объекта управления это углы крена, тангажа и курса. Получаемая от датчика положения информация преобразовывается в электрические сигналы, пропорциональные углам между направлениями на объект пеленгации и осью равносигнальной зоны.

Однако надежность такой системы мала из-за сложности самого устройства управления и неизбежно возникающих погрешностей при изготовлении прецизионной системы ориентации на рамках.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является конструкция устройства управления динамической системой [2] содержащая установленные на основании объект управления и платформу с гироскопами и датчиками положения платформы, объект управления и платформа установлены шарнирно на своих осях, жестко связанных с основанием, датчики положения платформы размещены между тремя точками платформы, расположенными не на одной прямой, и тремя точками основания, расположенными не на одной прямой, объект управления связан с основанием с помощью трех приводов, шарнирно связанных с объектом управления и основанием, а по управляющим входам с датчиками положения платформы.

Недостатками устройства являются малая надежность, точность и низкая оперативность управления, т.к. при параллельном расположении устройств передачи движения невозможно с достаточной надежностью и точностью оперативно управлять объектом управления.

В основу изобретения положена задача повысить надежность работы, точность и оперативность управления.

Эта задача решается тем, что измерительные преобразователи являются измерителями расстояния и выполнены в виде излучателей, установленных на основании в трех других базовых точках, не лежащих на одной прямой, и приемников излучений, установленных на платформе в трех базовых точках, не лежащих на одной прямой, при этом информационно излучатели и приемники образуют шестипозиционную l-координатную структуру, а приводы в количестве шести, установленные указанным выше образом, также образуют шестипозиционную l-координатную структуру, причем в устройство введены командоаппарат и блок регистрации измерительных сигналов и вычисления управляющих воздействий, соответствующие информационные входы которого соединены с выходами соответствующих приемников излучений, синхронизирующие входы, объединенные с входами запуска источников и приемников излучений, соединены с выходами командоаппарата, а выходы с входами управления соответствующих приводов.

Введение в устройство управления динамической системой шести измерительных преобразователей расстояний, связывающих основание и платформу по структуре l-координат, а также шести устройств передач поступательного движения, связанных с объектом управления и основанием также по структуре l-координат, придают устройству новые свойства обеспечивают перемещение объекта по всем шести координатам, что и позволяет обеспечить указанную цель - повышение надежности работ, точности и оперативности управления.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1,2.

На фиг.1 показана схема устройства управления динамической системой.

На фиг.2 схема устройства измерительных преобразователей расстояний.

Устройство управления динамической системой содержит объект управления 1, основание 2, платформу 3 с гироскопами 4, 5, 6 (фиг.1, 2).

Платформа 3 с гироскопами 4, 5, 6 связана с осью 7 посредством шарнира 8. Ось 7 жестко связана с основанием 2. Три точки платформы А, В, С расположены не на одной прямой и три точки основания А',B',C' также расположены не на одной прямой, информационно связаны посредством шести измерительных преобразователей расстояния 9, 10, 11, 12, 13, 14. Платформа 3 имеет информационно-функциональную связь с объектом управления 1 посредством шести устройств передачи поступательного движения 15, 16, 17, 18, 19, 20, которые связаны с основанием 2 и объектом управления 1 по структуре l-координат шарнирно. Положение объекта управления 1 полностью определяется положением шести устройств передачи поступательного движения 15-20. Измерительные преобразователи расстояний 9-14 содержат информационные входы 21-26 и управляющие входы 27-32, блок регистрации измерительных сигналов и вычисления управляющих воздействий 33, входы 34, 35, 36, командоаппарат 37, опорное основание 38, фальшплатформу 39, излучатель 40 с рабочей частотой f₁, излучатель 41 с рабочей частотой f₂, излучатель 42 с рабочей частотой f₃ (все излучатели 40, 41 и 42 расположены на опорном основании 38), приемник 43 с рабочими частотами f₁ и f₂, приемник 44 с рабочими частотами f₁, f₃ и приемник 45 с рабочими частотами f₂, f₃ (все приемники 43, 44 и 45 расположены на фальшплатформе 39).

Устройство управления динамической системой работает следующим образом.

При изменении положения основания 2 в пространстве платформа 3 с гироскопом 4, 5, 6 сохраняет первоначальное положение, которое формируется шестью датчиками линейных перемещений 9, 10, 11, 12, 13, 14. Сигналы с датчиков 9, 10, 11, 12, 13 14 подаются на устройства передачи поступательного движения 15, 16, 17, 18, 19, 20, которые синхронно "отслеживают" положение объекта управления 1 в пространстве по трем угловым координатам.

Таким образом, объект управления 1 синхронно и синфазно с платформой 3 сохраняет первоначальное положение в пространстве.

Измерение шести расстояний измерительных преобразователей расстояний осуществляется следующим образом (фиг.1, 2).

Управляющий сигнал от командоаппарата 37 подается одновременно на все три излучателя 40, 41, 42 и на управляющие входы 27 32 блока регистрации измерительных сигналов и вычисления управляющих воздействий 33, которые включаются одновременно. Причем излучатель 40 начинает работать на частоте f₁, 41 на частоте f₂ и 42 на частоте f₃. Принятые приемники 43, 44, 45 сигналы поступают на информационные входы 21 26 блока регистрации измерительных сигналов и вычисления управляющих воздействий 33, в котором обеспечивается измерение шести расстояний, необходимых для однозначного положения тела в пространстве. При этом производится одновременное измерение следующих групп расстояний 40-43, 40-45, 41-43, 41-44, 42-44, 42-45.

При кажущейся сложности предлагаемого решения по сравнению с прототипом оно имеет большие преимущества, т.к. в таких устройствах исключено появление "мертвых" зон. В прототипе датчики положения гироскопа могут выдавать одинаковые значения параметров при различных положениях платформы. То же самое относится и к силовой части конструкции. Так, например, нельзя повернуть вокруг вертикальной оси объект управления в случае, когда все передачи поступательного движения расположены параллельно, как это показано на фиг.1 в прототипе (авт.св. СССР N 1251026). Увеличение передач поступательного движения до шести однозначно определяет положение объекта 1 в пространстве. Такая однозначность может быть соблюдена при наличии в устройстве шести измерительных преобразователей расстояний 9, 10, 11, 12, 13, 14, которые связаны с устройствами передачи поступательного движения 15-20 по структуре l-координат соответственно. Такое конструктивное решение позволяет повысить надежность устройства управления, его точность и оперативность управления за счет использования различных видов l-координатных структур, по которым происходит соединение объекта управления 1 и основания 2, платформы 3 и основания 2. Подробные свойства таких структур изложены в работе [3]

Формула изобретения

Устройство управления динамической системой, содержащее основание, платформу с гироскопами, закрепленную на жесткой оси, имеющей шарнирное соединение с платформой и жесткое с основанием, объект управления, связанный с основанием с помощью приводов, шарнирно соединенных с основанием в трех базовых точках, не лежащих на одной прямой, и с объектом управления в трех базовых точках, не лежащих на одной прямой, измерительные преобразователи, отличающееся тем, что измерительные преобразователи являются измерителями расстояния и выполнены в виде излучателей, установленных на основании в трех других базовых точках, не лежащих на одной прямой, и приемников излучений, установленных на платформе в трех базовых точках, не лежащих на одной прямой, при этом информационно излучатели и приемники образуют шестипозиционную l-координатную структуру, а приводы в количестве шести штук, установленные указанным выше образом, также образуют шестипозиционную l-координатную структуру, причем в устройство введены командоаппарат и блок регистрации измерительных сигналов и вычисления управляющих воздействий, соответствующие информационные входы которого соединены с выходами соответствующих приемников излучений, синхронизирующие входы, объединенные с входами запуска источников и приемников излучений, соединены с выходами командоаппарата, а выходы с входами управления соответствующих приводов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2