Исследование динамики контура стабилизации индикаторного гиростабилизатора при замкнутом контуре управления Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК.531.383

Д.М. Малютин, канд. техн. наук, доц., проф. каф. «Приборы управления»,

(4872) 35-19-59. MALYTINDM@vandex.ru (Россия. Тула, ТулГУ),

М.И. Дегтярев, аспирант, degtarev mihail@mail.ru (Россия, Тула, ТулГУ)

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ КОНТУРА СТАБИЛИЗАЦИИ ИНДИКАТОРНОГО ГИРОСТАБИЛИЗАТОРА ПРИ ЗАМКНУТОМ КОНТУРЕ УПРАВЛЕНИЯ

Приведены результаты исследования динамики контура стабилизации индикаторного гиростабилизатора при замкнутом контуре управления.

Ключевые слова: гиростабилизатор, контур стабилизации, контур управления.

В настоящее время актуальной является задача повышения точности управляемых гиростабилизаторов (ГС), работающих в совмещенных режимах стабилизации и управления.

Области применения таких систем расширяются и вместе с тем возрастают требования к ним по точности стабилизации, минимизации массы, габаритов, стоимости, энергопотребления, времени готовности.

Рассмотрим структурную схему одного канала контура стабилизации индикаторного ГС при разомкнутом (рис. 1) и замкнутом контуре управления (рис. 2) [1].

Рис. 1. Структурная схема контура стабилизации ГС

Рис. 2. Структурная схема ГС с замкнутым контуром управления

На основании структурной схемы (рис. 1) запишем передаточную функцию ГС в режиме стабилизации, представляющую собой отношение погрешности стабилизации платформы ап к возмущающему моменту

Мв

вн1 •

^ (s ) =-1-2-. (1)

Мн KyiWpi (s) + J„is2 + bis

На основании структурной схемы (рис. 2) получим передаточную функцию ГС, представляющую собой отношение погрешности стабилизации платформы ап к возмущающему моменту Мвн1 при замкнутом контуре управления, которая имеет вид

ап (s) =_Hrl_ (2)

М:„1 Hrs (Jni s2 + bis) + RylWpi( s) • (Hrs + RyypWK3 ¿ s))

где Jni- момент инерции ГС, bi- удельный момент демпфирования, НГ -кинетический момент гироскопа, Куур - коэффициент передачи контура управления, WK33(s)- передаточная функция корректирующего звена (КЗ) в контуре управления ГС, Kyi- коэффициент передачи контура стабилизации ГС. Здесь

Wpi(s) = Wdci(s) • WK3i(s),

К

где Wdci (s) =-с--передаточная функция двигателя разгрузки,

Tdcis + i

К — коэффициент передачи двигателя разгрузки, Tdci— постоянная времени двигателя разгрузки, WK3i( s)- передаточная функция КЗ контура стабилизации ГС, s - оператор дифференцирования.

Для исследования функционирования контура стабилизации при разомкнутом и замкнутом контурах управления на основании структурных схем составлены имитационные модели в программной среде MathLab при следующих параметрах индикаторного ГС [2]:

Ку1 = 8000; Куур = i0; Jn1 = 0,026 кгм2; bi = 0,004i Нмс; НГ = 0,00i4 Нмс;

Кдс1 = 0,0i67 Н^м/В; Тдс1 = 0,000057 с; WK33(s) = Тs + i; Т7 = 0,02 с;

s +1

W ( ) (i + Tis)(i + T2s)(T42s2 + ais + i)(T2s2 + азs +i) Т Т Т 0 0i

Wk3i(s) =--- , 2 2-w 2 2-ч-^, Т = Ti = Т2 = 0,0i с,

Ts (i + T3s)(T5s + a2s + i)(T7s + a4s +1)

T3 = 0,00i с, T4 = T5 = 0,00020i4 с, а1 = 0,000004, а2 = 0,00008, T6 = T7 = 0,0003i84 с, а3 = 0,0000008, а4 = 0,0000i6.

2i5

Значение кинетического момента гироскопа, использованное в процессе моделирования, соответствует величине кинетического момента динамически настраиваемого гироскопа ДНГ-4. Передаточная функция №кз1(б) включает комбинацию двух заградительных фильтров, настроенных на первую и вторую гармоники частоты вращения ротора гироскопа, обеспечивающих эффективное ослабление квадратурных составляющих сигнала датчика угла гироскопа ДНГ-4.

На рис. 3 приведены логарифмические амплитудные и фазовые частотные характеристики (ЛАФЧХ), построенные по передаточным функциям (1) и (2).

Рис. 3. Логарифмические амплитудные и фазовые частотные

характеристики ГС

ЛАФЧХ 1 построены для случая, когда контур управления разомкнут, КЗ имеет вид Жкз1 = (Т1 p + 1) /(Т2 p + 1), где Т1 = 0,01с, Т2 = 0,001с; ЛАФЧХ 2 - для случая, когда контур управления разомкнут, а в контуре стабилизации используется КЗ вида

(1 + Т1б )(1 + Т2 ^ )(Т42 б 2 + а1Б +1)( Т62 ^2 + a3 б +1)

( б ) =

Тб (1 + Т3 б )(Т52 б 2 + а2 б + 1)(Т72 б 2 + а4 б +1)

значения параметров которого приведены выше;

ЛАФЧХ 3 - когда контур управления замкнут, а в контуре стабилизации используется КЗ вида

W ( ^ ) = (1 + ^ )(1 + T s )( T42 s2 + ^s + 1)( T2 s2 + Й3 s + 1)

Ts (l + T3 s )( T52 s2 + a2 s + l)(T72 s2 + a4 s +1)

Из рис.3 следует, что применение КЗ вида

Щз1 ) = (1 + )(1 + Тз я )(Т42 я2 + + 1)(у62 я2 + аз^ +1) Тя(1 + Т4 ^ )(Т54 + а)я +1 у4 я + 04я +11

позволяет уменьшить погрешности стабилизации платформы, обусловленные возмущающими моментами в полосе пропускания ГС по сравнению с КЗ вида Жкз1 = (Тр + 1)/(Т2р + 1). Также видно, что у ГС с замкнутым контуром управления уменьшаются погрешности стабилизации платформы, обусловленные возмущающими моментами (ЛАФЧХ 3), относительно ЛАФЧХ 4 в области низких частот.

Заключение

Таким образом, замкнутый контур управления позволяет уменьшить погрешности стабилизации индикаторного ГС в области низких частот, обусловленных действием возмущающих моментов, что в ряде случаев снижает требования к величине коэффициента передачи контура стабилизации.

Список литературы

1. Гироскопические системы. Проектирование гироскопических систем (в двух частях). Ч.П. Гироскопические стабилизаторы: учеб. пособие для вузов / под ред. Д.С. Пельпора. М.: Выс.школа, 1977. 443 с.

4. Малютин Д.М. Исследование динамики гиростабилизатора оптической головки самонаведения на динамически - настраиваемом гироскопе / Вестник Тульского государственного университета. Серия «Радиотехника и радиооптика». Тула: Изд-во ТулГУ, 4010. Т. XI. С.114-144.

D.M. Malyutin, M.I. Degtarev

RESEARCH OF DYNAMICS OF THE CONTOUR STABILIZATION DISPLAY THE GYROSTABILIZER AT THE CLOSED CONTOUR OF CONTROL

In work results research dynamics contour of stabilization the display stabilizer are resulted at the closed contour of management.

Key words: gyrostabilizer, a contour of stabilization, a contour of control.

Получено 3.12.12