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

.Я 2 1 А 1 ц 5 В 64 6 1/24 ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ К АВТОРСК ри- циГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Киевский политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(56) Лебедев А. А. и др. Динамика систем управления беспилотными ЛА. - М.: 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 НА ПОДВИЖНЪЙ 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 йствие, сформиенного отклонеромаховичных т скорость враеделяют момент онение достигаия, запоминают а в этот момент гловую скорость ляют по форму - априорно из-ховика ЭДМ; - т инерции обърость вращения ния угловым отзначения; Я - маховика ЭДМ, релейного датрогом срабатыт и запоминают а ЭДМ при сраэначение скорония углового значения опрекоростей. 1 з.п. объекту управляющее возде рованное в функции измер ния, при помощи элект двигателей (ЭДМ), измеряю щения маховиков ЭДМ, опр времени, когда угловое откл ет экстремального эначен скорость вращения маховик времени, а относительную у объекта управления опреде ле р=И(Я - Й, где вестный момент инерции ма априорно известный момен екта управления; ИФ - ско маховика в момент достиже клонением экстремального текущая скорость вращения причем при использовании чика ориентации с одним по вания и отпускания измеряю скорости вращения маховик батывании и отпускании, а сти в момент достиже отклонения экстремального деляют как полусумму этих с ф.лы. риентируемой оси от направления на о нтир и выполнение операции дифферен ования функции у = Ф).Недостатком такого способа является о, что при наличии помех в измеренном игнале у будут иметь место помехи при пределении относительной угловой скороВ известном способе измеряют угловое онение ориентируемой оси от направ1819831 ч 16(т) = Мь(с)бто 6 =1 р+ И,(2) 45 50 р = -- (И - И 1,ф Р= р+Р,(3) 55 6=1( у+Р+1 И,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 6(1) 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 отношенФо 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 р, 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 о определяют всоответствии со следующим выражени- ем где - априорно известный момент инерции маховика ЭМД;- априорно известный момент инерции объекта управления;Ик - скорость вращения маховика в момент достижения угловым отклонением экстремального значения; И - текущая скорость вращения маховика ЭМД,Кроме того, предлагается в случае, когда используется для ориентации объекта ре лейный датчик ориентации с одним порогомсрабатывания и отпускания, измерять и запоминать скорости вращения маховика ЭМД при срабатывании и отпускании порога, а значение скорости в момент достиже ния угловым отклонением экстремальногозначения определять в соответствии со следующим выражением йи+Ии15 2где И о 1 и Иа скорости вращениямаховика ЭМД при срабатывании и отпускании порога соответственно, причем а интер вале срабатывания и отпускания порогамомент, 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 колебани ях всегда имеют место моменты времени,когда угловое отклонение ф относительно ориентира достигает экстремумов (максимумов. и минимумов). В эти моменты времени относительная угловая скорость фпроходитчерез нуль( р = 0). Рассмотрим один канал управления, где ось канала управления является главной и центральной.Для этого канала управления справедливо 40выражение где 6- проекция вектора кинетического момента всей системы на ось управления;1 и - моменты инерции объекта и маховика ЭМД соответственно;р и И - проекции абсолютной угловой скорости объекта на ось управления и относительная скорость вращения маховика ЭМД по отношению. к объекту. Величину р можно представить следующим образом: где гр , Р - относительная и переноснаяскорости соответственно.Подставив (3) в (2) получаемПри экстремуме (максимум или минимум) относительная скорость- О и из (4) получаем 6 РФ+ Иу где Из - угловая скорость маховика ЗМД в момент экстремума рВычитая из (5) выражение (4) получаем выражение для определения относительной угловой скорости Я- )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 . Й легко доступна измерению(при необхо-. димости весьма точному) и в силу больших численных соотношений между моментами инерцииивоспроизводят р в весьма "крупном" масштабе. Это позволяет получать информацию с чрезвычайно малых вариантах у, 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 (в первом случае управляющий, а во-втором - возмущающий, внутренний и/или внешний), то экстремум ф наступа-. етчереэ 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,функции измеренного отклонения, при помощи электромаховичных двигателей (ЭМД) и измерение скорости вращения маховиков ЭМД, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью ЗО повышения точности, определяют моментвремени, когда угловое отклонение достигает экстремального значения, запоминают скорость вращения маховика для этого момента времени, а относительную угловую 35 скоростьобъектауправления у определяют в соответствии со следующим выражением; У = -/ ( И- И.1 ) 40 где- априорно известный момент инерции маховика ЗМД;- априорно известный момент инерции объекта управления;Я - скорость вращения маховика в момент достижения угловым отклонением экстремального значения;Й - текущая скорость вращения маховика ЭМД,2. Способпо п.1, отл ич а ю щийся 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,йи +Я 2где Ял и Й 12 -угловыескоростимаховика ЭМД, измеряемые и запоминаемые 5 при срабатывании (отпускании) и отпускании(срабатывании) порога релейного датчика ориентации на интервале включения(отключения) ЭМД.Колебания объекта при его ориентиро вании могут быть двусторонние и односторонние. При односторонних колебанияхцелесообразно И определять на интервалах отпускания порога релейного датчикаориейтации, когда ЭМД включен, а интер вал срабатывания порога использовать длядемпфирования колебаний.Формула изобретения1. Способ определения относительнойугловой скорости при колебательном про цессе управления ориентацией объекта наподвижный ориентир, включающий измерение углового отклонения ориентируемойоси от направления наориентир, приложе-- ние к ориентируемому объекту управляюще го воздействия, сформированного в1819831 определяется в соответствии со следующимвыражением: где Я 1 и Ии -скоростиеращения.маховика ЗМД соответственно при срабатывании и отпускании порога, причем на интервале. срабатывания для отпускания поб рога момент. прикладываемый к объекту управления, постоянен. Составитель Г.АнуприенкоТехред М.Моргентал Корректор М.Кешеля 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-ЗБ, Раушская наб., 4/5