CC BY
23Решетневскце чтения
где Мс = ксH + Mxsign(H) - момент сопротивления вращению; кс - коэффициент пропорциональности по угловой скорости; Н = JW - кинетический момент; J - момент инерции вращающейся части двигателя-маховика; Мт sign (H) - момент трогания.
Модель регулятора построена на компонентном и частично функциональном уровне. Она имитирует работу регулятора, реализующего управление бесконтактным двигателем, позиционной коммутацией его обмоток и импульсной модуляцией напряжения питания.
Управляющим воздействием в данной модели является электромагнитный момент (рис. 3). При этом динамический момент соответствует электромагнитному моменту с точностью до момента сопротивле-
ния, зависящего от частоты вращения двигателя. Электромагнитный момент на валу двигателя пропорционален значению сигнала тока задания /у.
Разработанная имитационная модель ЭМИО позволяет описать поведение системы с бесконтактным двигателем в реальных электрических и механических координатах и определить эффективные стратегии управления систем рассматриваемого класса.
Библиографическая ссылка
1. Казанцев Ю. М., Лекарев А. Ф. Разработка модели и синтез регулятора бесконтактного электропривода // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2003. № 6. С. 22-25.
O. U. Zavjalova, U. M. Kazantsev, A. F. Lekarev JSC «Scientific-Production Center "Polus"», Russia, Tomsk
DEVELOPMENT OF THE IMITATING MODEL OF THE REACTION WHEEL ASSEMBLE FOR SPACE VEHICLE STABILIZATION AND ORIENTATION SYSTEM
The article presents a developed imitating model of Reaction Wheel Assemble which allows to research different working condition with a sufficient accuracy and optimize strategics of control, providing optimal functional of the system.
© Завьялова О. Ю., Казанцев Ю. М., Лекарев А. Ф., 2011
УДК 623.4.084.3
И. Н. Зуев
ОАО «Научно-производственный центр „Полюс"», Россия, Томск
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИВОДА ВРАЩЕНИЯ РАМКИ ГИРОДИНА
Рассматривается функциональная схема системы управления привода вращения рамки гиродина. Описывается многоконтурная система подчиненного регулирования с последовательной коррекцией.
В качестве электромеханического исполнительного органа системы ориентации и стабилизации космического аппарата используется силовое гироскопическое устройство - гиростабилизатор (гиродин).
Привод вращения рамки гиродина обладает рядом недостатков, в частности, люфтами в редукторе, а следовательно, нежесткостью передаточной функции.
Математическая модель привода вращения на основе энергетического подхода позволяет учесть кинематические погрешности и люфты редуктора для обеспечения достаточной устойчивости и жесткости.
Принцип работы привода (см. рисунок) состоит в следующем: сигнал с блока управления (БУ) поступает на обмотку возбуждения двигателя (Д), датчик положения ротора (ДПР) фиксирует это движение и через обратную связь датчика скорости (ДС) вводит корректировки в выходные параметры блока управления.
Для устранения вышеперечисленных недостатков необходимо определить структуру и параметры сис-
темы управления привода вращения рамки гиродина. В качестве типового решения в существующую схему со связью 1 предложено ввести дополнительную обратную связь 2, получив многоконтурную систему подчиненного регулирования с последовательной коррекцией.
Функциональная схема гиродина: БУ - блок управления приводом рамки; Д - двигатель, ДПР - датчик положения ротора; ДС - датчик скорости; Ред - редуктор; Р - рамка гиродина; ДУ - датчик угла; БИУ - блок измерения угла
Cuстемы управления, космическая навигация и связь
Здесь каждый контур имеет отдельный регулятор, настраиваемый в соответствии с передаточной функцией объекта регулирования [1]. В системе подчиненного регулирования внутренний контрур должен обладать максимальным быстродействием. Реализовать это требование можно на основе энергетического подхода к синтезу его параметров. Суть такого подхода заключается в использовании уравнения баланса между текущим значением внутренней энергии (запасенной системой) и ее значением в установившемся режиме, что обеспечивает минимальное время переходного процесса.
С позиции теории автоматического управления систему с управлением по уравнению энергетического баланса можно представить как систему с нелинейной коррекцией, в которой нелинейные коэффициенты передачи изменяются в направлении, обеспечивающем наиболее эффективное изменение воздействия регулятора в переходном процессе, чтобы получить минимальные время регулирования и динамическую ошибку [2]. Если внутренний контур может быть представлен апериодическим звеном с постоянной времени ^ то оптимизация сводится к компенсации, позволяющей нейтрализовать инерционность этого контура, однако степень приближения компенсации к абсолютной ограничивается пределом, при котором полоса пропускания замкнутого контура обеспечивает его помехозащищенность. Последнее условие может быть удовлетворено применением в
контуре пропорционально-интегрального регулятора с передаточной функцией:
°рег ( p ) =
pToc + 1 = Toe + _L
pTo To pTo
При условии Toc = Tu, где Toc - постоянная времени цепи обратной связи, статическая ошибка замкнутого контура сводится к нулю. Постоянную To называют постоянной времени интегрирования контура. Наименьшее значение To определяется максимальной полосой пропускания юп max замкнутого контура, при которой уровень шумов на его выходе не превышает допустимых значений: To = 1/Юср max, где Юср max - частота среза разомкнутого контура, соответствующая полосе пропускания юп max быстродействующего регулятора. Такая система обеспечивает устойчивую работу регуляторов каждого контура и обеспечивает достаточную устойчивость и жесткость всей системы в целом.
Библиографические ссылки
1. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями / О. В. Слежановский [и др.]. М. : Энер-гоатомиздат, 1983.
2. Казанцев Ю. М. Динамика управляемых преобразовательных устройств : учеб. пособие. Томск : Изд-во Том. политехн. ун.-та, 2011.
I. N. Zuev
JSC «Scientific-Production Center "Polus"», Russia, Tomsk
MATHEMATICAL MODELLING AND RESEARCH OF THE ROTATING DRIVE
OF GYRODIN FRAME
The author considers a functional scheme of a control system of a drive of rotation of a girodyne frame. The multiple-loop system of the subordinate control with consecutive correction is presented.
© Зуев И. Н., 2011
УДК 629.78.05.017.01
А. Н. Капустин
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ МАГИСТРАЛИ В БОРТОВОЙ АППАРАТУРЕ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Рассмотрен способ повышения надежности при передаче информации через параллельную магистраль в бортовой аппаратуре управления.
Бортовая аппаратура управления современных космических аппаратов (КА) должна иметь высокую надежность. Достигается это выбором элементной базы, схемотехническими решениями при проектировании, тщательным контролем параметров аппаратуры на всех этапах изготовления.
Методы резервирования на различных уровнях (элементов, функциональных устройств, блоков), осуществляется их дублированием, троированием и т. п. Экономически наиболее целесообразно применять более низкий уровень избыточности, поэтому при создании толерантной аппаратуры управления часто
