Система стабилизации объекта с присоединенным упругим элементом

(1)С 05 В 13/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЬСТВ об л. 11 44 С . В . Шаль 1 мов(57)мам упдинамисистемженияругими АЦИИ ОБЪЕКТА ГИИ ЭЛЕМЕНТОМ осится к систем движениема именно к углового полооединенными упструкции. Цепью СТЕИА СТАБИЛИЗ ЕДИНЕННЫМ УПРУ зобретение отн авления угловь еских объекто м стабилизации бъектов с прис элементами ко М ГОСУДАРСТБЕКНЫИ КОМИТЕТПО ИЭ)БРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР Н АВТОРСКОМУ СВИ 21) 4391383/2422) 10.03.88Иб) 30,11,89. БО 2) О.С,Мануйлои В.В.ЧернышЫ 3) 62-50 (088,8(56) Кузовков Н.лизации летательН,; Высшая школа из ретения является повышение точности управления в процессе стабилизации углового положения объекта с упругим элементом конструкции. Систе ма стабилизации объекта, содержащая объект 1 управления с присоединенным упругим элементом 2, блок 3 исполнительных органов, датчики угла 4 и угловой скорости 5, первый б и вто.рой 7 усилители, первый 8 и второй 9 сумматоры, датчик 10 отклонения упругого элемента, дифференцирующий блок 11, дополнительно содержит блок 12 формирования закона управления, блок 13 формирования терминального управления и блок 14 формирования компенсирующего управления. 3 з,п. ф-лы, 2 ип.Изобретение относится к системам управления угловым движением динамических объектов, а именно к системам стабилизации углового положения объек 5 тов с присоединенными упругими элементами конструкции.Цель изобретения - повышение точности управления в процессе стабилизации угпового положения объекта с упругим элементом конструкции.На фиг. 1 изоЬражена Функциональная схема предлагаемой системы стабилизации; на фиг, 2 - Фазовый портрет движения системы стабилизации.Система стабилизации содержит объект 1 управления с присоединенным упругим элементом 2, блок 3 исполнительных органов, датчикугла, датчик 5 Угловой орости, первый 6 и 20 второй 7 усилители, первый 8 и второй 9 сумматоры, датчик 10 отклонений упругого элемента, дифференцирующий блок 11, блок 12 формирования закона управления, блок 13 Формирова ния терминального управления и блок 1 ц формирования компенсирующего управления.Блок 12 формирования закона управ ления содержит сумматор 15, первый 16 и второй 17 формирователи моду.пя сиг- З 0 нала, компаратор 18, первую 19, вторую 20 и третью 21 схемы сравнения знаков сигналов, первый 22 и второй 23 элементы И, первый 21, второй 25 и третий 26 ключи.35Блок 13 формирования терминального управления содержит первый 27 и второй 28 квадраторы, первый 29 и второй 30 делители, первый 31 и второй 3240 множители и сумматор 33.Блок 11 Формирования компенсирующего управления содержит первый 31 и второй 35 множители и сумматор 36.Суть изобретения в следующем, Динамика процесса угловой одноканальной стабилизации объекта с учетом основной низкочастотной Формы колебаний присоединенного к нему упругого элемента описывается следующей системой дифференциальных уравнений 501(+ас=М ,(1)сщ+Ь 1+сс 1+а(=О,где с и Ц - текущие рассогласованияпо углу и угловой скорости55объекта управления;ьЬЧ,Ч и Ч - текущие отклонения, скорость и ускорение относительного движения присоединенного к объекту упв гогоэлемента соответственно,1 - момент инерции оЬъекта пооси управления;а коэффициент динамическоговзаимовлияния объекта иупругого элемента;ш - массовый параметр упругогоэлемента;Ь и с - соответственно диссипативный и жесткостной параметры упругого элемента;И- управляющий момент, прикладываемый к объекту управления со стороны исполниТельных органов системыстабилизации,После разрешения системы (1) относительно старших производных и проведения несложных преобразований запишем систему уравнений в нормальнои форме Коши:) в.ь ( ьгде Я (с 1,) =а-ц+Ьц - возмущающее ускорение,. оЬусловленное динамикойупругого элемента;традиционное про- порционально-дифФеренциальное стабипизирующее управление;компенсирующая управляющая добавка (компнсирующдя возмущающее влияние упругого элемента);Ьс 1=-(1-аг /(1 в-а) );ИСамым простым очевидным решением Формирования компенсирующего управления 60, является следующее решение:Ь 0=-8(1 )Однако данное решение не учитывает тот факт, что при слаоом собственномВХОДЫ ЭТОГО бЛОКа, СИ 1, )Л " с 1; С.1 И:1ется с выхода сумматора :) входящегов состав блока 12 на выходе которогсформируется соЬственно значение ЬС, .ЛОгИКа ЗаКОНа (, РЕаЛ 1 ЛЗУЕтСЯ В СЛОке 12, прич и истинность логицескогоВыражения 6 г),1 Ц определяет компаИ ТОО8 ЛОГИЧЕСКОГО ВЫРа)11 Е 14 ИЯ .сЕГ. 1 - .с =Бъдп 9 - схема 20 сравнения зна ков,ВЛогического выражения Б 1 цойе=В 1 яг Ь -схе)ла 5,. а лсгицескогс выраженияЯс;ПБ 1.=-Б:ееипг - схема 21. Истинностьпервого и второго,погяцеских выражений закона 5) определяется элемен 1 амл И 23 и 22 соответственно, которыеи организуют формироьание требуемсиуправляющей информации на выходе блока 2 с помощью ключей 2) - 26, при.Этом сумматор служит для формирования20О =Цг +ЬБ, На выходе датчика Фсрмиру.2ется текущее значение Ч, а на выходеблока - ч соответственно,Система стабилизации работает следующим образом.5Система стабилизации работаетв полном соответствии с законом (5управления. В обыцных условиях, когдане требуется высокая точность управления, может быть использовано только 0 . Для этого паоаметры ы,сас и )" задаются нулевыми, а блоки 13и 1", Формируют на выходе нулевую инФормацию. Соответственно и блок 12формирует )Б,г=О. При необходимости высокоточного управления необходимолишь задать значения вышеперечисленных параметров. Чем точнее эти параме гры будут заданы, тем, естественно,тоцнее и бьстрее будут протекать всепроцессы в системе.Предлагаемая система стабил)лзации(в Отл)лцие от прототипа) обеспечиваетпрактически полную компенсаИю возмущающе 1-о влияния динамики присоедине)4-,:ного упругого элемента на угловоедвижение объекта управления. При этсмстратегия компенсирующего управлениявыЬрана так, чтоЬы обесг)ечить фактически и активное демпфирование ксле,-".,)аний упру-ого элемента за ;цет раци- "онального использованля возможностейцеленаправленного изменения велич)лныкомпенс рующего управления в зависимости От текущего состояния упругогс)элемента, что также способствует р,остижению высокой точности стабилизацииуглового положения объекта. В результате действия формируемого комбиниОсза 1.10 Г 0 УП Рс: В;1 ЕНИ.- И Сс)М ООЪЕК Г с;абилизируетсл с требуе ым качес) вс. я "рове-ь колебаний ,пр Гого э 1-;- )ен,"а неуклонно и,гОс. аточно быстро убьвает. гл гел=ность этого процесса в э)4 ачительнсй степе: заисит Отинерционности используемых ясг)олня- гсЛЬНЫХ ОРГа)40 В., НацаЛЬНО, аМПЛИТУДЫ )гслебаний и треб е;мцх тоц;-осте, с;асилизации Объекгс) пО у лу я углО"Ой сксрсстя а также часО еь: смены зна" ка Гриклар.ваемого управления..Формулагсзосре-энля1, Система стабилизации объектагои осри.-е,)ным у,ру. и, э),емн)ом, содержащая блок исполнительных органов вьло),ом подь.1 чн.1 ь . ходу обь ОКта УПРаВЛЕНИЯ С г)РИССЕДИНЕННЫМ УП" ругим элементом первый выход объекта управления .врез ратчяк угловой сксрос, и г)оркл 1 сце к ходу пеовогс , усиля геля, а второй выход объекта управления через дат)ик угла соеди-ен с входом БторОГО усиллтеля,вь 1 ходы пеового и второго ус:,лителей подключены ссстветствеенс к первому И ВТОРОМУ ВХОДам ПЕРВОго СУММатОРа, вход датчика О 1 к 10 неняя уг 1 ру ГОГО элемента подключен к выходу присоединенного упругого элемента, а выход датчика отклонения упругого элемента соединен с входом дифференцирующеГО блока, о т л л ч а и щ а я с я тем, цто, с целью повышения точности системы, она дополнительно снабжена вто-, оым сумма 1 ооом блоком Формирования терминального управления, блоком Формирования компенсирующего угравления и блоком Формирования закона управления, причем выход датчика отклонения упругого элемента подключен к первым ВХОДам ОЛОКа фог)МИРОВа)4 ИЯ ТЕРМинальНСГО УПРаВЛЕНИ.1 ИсОЛОКа ФОРМИООВаНИЯ компенсирующего управления к вторым входам которых подключены выход дифферс.нвирующего б)лска и первыйблока Формиоования закона управления зьход Ьлока формирования компенсирую)егс управления соединен с вторым входом блока формирования закона управления третий вход кс)Орсгс соединен с выходом блока 4)ормирсвае 1 ия терминального управления, а четвертый вход блоФормирсвания закона управления соединен с выходом первогс сумматора И ПЕРВЫМ ВХОДОМ Втсг)ОГО СУММатОРа, ВТОРОИ ВХОД КОТОРОГО ПОДКЛЮцЕг) К ВЫ ходу лОГическОГО блока управления.2. Система по и. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что блок формирования закона управления содержит сумматор, первый и второй формирователи модуля сигнала, компаратор, первый, второй и третий блоки сравнения знаков сигналов, первый и второй элементы И, первый, второй и третий ключи, причем первый вход блока формирования закона управления соединен с первым входом первого блока сравнения знаков сигналов, второй вход блока Формирования закона управления соединен с первыми входами вто рого и третьего блоков сравнения знаков сигналов, информационным входом первого ключа и входом первого формирователя модуля сигнала, третий вход блока формирования закона управления соединен с первым входом сумматора, а четвертый вход - с вторым входом сумматора и вторыми входами первого и второго блоков сравнения знаков сигналов, выход сумматора связан с входом второго Формирователя модуля сигнала, с вторым входом третьего блока соавнения знаков сигнала и инФормационным входом второго ключа, первый и второй входы компаратора связаны соответственно с выходами первого и второго формирователей модулей сигнала, выход компаратора подключен к первому входу первого элемента И, к второму входу которого подключен выход третьего блока сравнения знаков сигналов, а к третьему входу - выход первого блока сравнения знаков сигналов и первый вход второго элемента И, второй вход которого связан с выходом второго блока сравнения знаков сигналов, выход первого элемента И подключен к управляющим входам первого и второго ключей, выход второго элемента И связан с управляющим входом третьего ключа, информационный вход которогосвязан с выходами первого и второгоключей, выход третьего ключа соединенс выходом блока формирования законауправления,3. Система по и, 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок формированиятерминального управления содержит первый и второй квадраторы, первый ивторой делители, первый и второй множители и сумматор, причем первый входблока формирования терминального управления связан с первыми входами первого делителя и первого множителя,второй вход - с входом первого квадратора, третий вход - с входом второгоквадратора и вторым входом первогомножителя, а четвертый вход - с первым входом первого делителя, второйвход которого подключен к выходу второго квадратора, а выход второго делителя соединен с первым входом второго множителя, второй вход которогоподключен к выходу сумматора, первыйи второй входы которого соединенысоответственно с выходом первого делителя и выходом первого множителя,выход второго множителя соединен свыходом блока формирования терминального управления.Система по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок Формированиякомпенсирующего управления содержитпервый и второй множители и сумматор,причем первый, второй, третий и четвертый входы блока формирования компенсирующего управления связаны соответственно с первым и вторым входамипервого множителя и первым и вторымвходами второго множителя, первый ивторой входы сумматора соединены свыходами первого и второго множителей,а выход сумматора - с выходом блокаформирования компенсирующего управления,55 Составитель В,ХромовРедактор А.Ревин Техред М,Дидык Корректор С.Черн ри Г(НТ ССС ательский комбинат Патент, г.ужгород, ул, Гагарина, 101 оизводственн Заказ 722/13 Тираж 788 ВНИИПИ Государственного комитета п 113035, Москва, Ж Подписноеизобретениям и открытиям Раушская наб д ч/5