Система терминального управления пространственным угловым маневрированием

СООЗ СОВЕТСКИХаицюпнэиРЕСГ 1 У БЛИК 91 (И А 1 1 99 51)5 О 05 В 13/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КПО ИЭОБРЕТЕКИЯМ И ОТНПРИ ГКНТ СССР РЫТИЯМ Ы 8 Юйй 1БНЛВ" ":,".;Л . БХБВ 1 О. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ М Ф СФ ФОИ(56) Авторское свидетельство СССРУ 1362308, кл, 0 05 В 1300, 1988.(54) СИСТЕМА ТЕРМИНАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯПРОСТРАНСТВЕННЫМ УГЛОВЫМ МАНЕВРИРОВАНИЕМ(57) Изобрете:ие касается систем управления угловым движением динамических объектов, а именно систем ориен-,тации и стабилизации. Целью изобрете 2ния являетсм повышение быстродействия систеж за счет пространственных уг-: ловых разворотов динамического объекта. Система терминального. управления содержит объект управления 1, блок датчиков углов 2, блок датчиков угловых скоростей 3, блок исполнительных органов 4, блок задатчиков 5, блок сумматоров 6, первый 7 и второй 8 блоки формирования тригонометрических коэффициентов, блок формирователей управления 9, первый 10 и второй 11 блоки источников постоянных напряжений, блок преобразования координат 12, блок формирователей таймерных переменных. 9 ил.Изобретение относится к системамуправления угловым движением динамических объектов, а именно к системамориентации и стабилизации,Целью изобретения является повышение быстродействия систем за счет сокращения времени на совершение пространственных угловых разворотов динамического объекта. 10На фиг. 1 представлена функциональная схема системы терминального управления пространственным угловым маневрированием; на фиг. 2 - функциональная схема блока преобразования коорди нат; на фиг. 3 и 4 - функциональныесхемы первого .и второго блоков формирования тригонометрических коэффициентов; на фиг. 5 - схема блока формирования управления; на фиг. 6 - схема формирователя таймерных переменных; на Фиг. 7 - схема блока выделения максимальных значений; на фиг. 8 -гсхема блока формирования угловых скоростей; на фиг. 9 - схема блока формиров ания коэффициентов.Система (фиг. 1) содержит объект .1 управления, блок 2 датчиков углов,, блок 3 датчиков угловых скоростей,блок 4 исполнительных органов, блок 5 30задатчиков, блок 6 сумматоров, первый 7 и второй 8 блоки формированиятри гонометриче ских коэ ффициенто в,блок 9 формирования управления, сос-.тоящий из трех Формирователей, первый 10 и второй 11 блоки источниковпостоянных напряжений, блок 12 преобразования координат, блок 13 формирователей таймерных переменных, состоящих из трех Формирователей 13 таймерных переменных и блока 13 выделенния максимального значения.Блок 12 преобразования координат(фиг. 2) содержит блок 14 Формирования угловых скоростей, блок 15 формирования коэффициентов, три блока умножителей 16-18, девять матричныхмножителей 19-27 и три блока суммато -ров 28-30,50 На фиг. 3 и 4 обоз.начены:з 1 п(1 , соз(- нелинейные блт. ки,реализующие тригонометрические Функ 11 1 11 11ции от входных величин; ИПН О и 1=1 ф, М-матрицу столбец О =соЗ.(11 грЯ ) и за счет преобразования координат представим систему (1) в виде;.,0)=(р, ч),(2) На фиг. 5 и 6 обозначены: ФМСформирователь модуля сигнала; + - скалярный сумматор; Кл - Ключ;в . усилитель; 1 " нелинейный элемент "кореньквадратный"; - релейный элемент;К - компаратор.сБ основу изобретения положены следующие соображения,Динамика пространственного углового движения объекта в общем виде описывается системой динамических управлений Эйлера и кинематических соотношений в углах Эйлера-Крылокл:еЯ =1 Я(М) 1 ц+ 1 Мц; (1)=Ф(ц)О,тгде У = Я;, з.=13 - вектор угловыхскоро ст ей вр ащения объекта;С 1 =111 т1,31 - вектор относительных угловориентации (угловых рассогласований) объектов 1и=1 и;:о;с 1, тщ 1, - вектор ограни-.ченных управляющих гараметров;М 3, 3 - матрица распределения управляющих моментовпо каналам управленияия;1 13, 31 - тензор инерцииобъекта управле ни я;5 16139991=1,3); чч., 1=1,3 - вектора квазикоординат, квазискоростей и параметров управления в новом координатном базисе. РДля этого воспользуемся неособыми н преобразованиями, построенными на основе результатов теории алгебр Ли век" торных полей, Можно записать де с- опер атор ск аляр но го прозведения векторов.Раскрывая операторные скобки в выажении (3) и воспользовавшись известой методикой решения дифференциальных уравнений в частных производных,Олу чим ефх,=1 О Х =6(фО; (3).= (р ф)+;-(ФФФ ЭЗц (ИРасписав последнее из приведенныхсоотношений с учетом (1), после несложных преобразований запишем:матрицы 7 и вектора й на некотором достаточно коротком интервапе времени (такте управления) может быть предложено линейное преобразование (х, х )-е(х 1, ха)Х:Чх - --ь+,ух1 1 2 йт(4 ) Ф= 10 1 соя ч" 1 сояц яЫз соЩ соя(з 0-я 1.пЦ С учетом (4) условия ограниченности компонент вектора и могут быть 45 )тредставлены н виде1 =(Ч(ч); -1); Щ)1 с 1 =1,3 (5) С учетом преобразования исходного координатного базиса ,У) -(х, х) 50 задача т,-оптимального управления может быть сформулирована следующим образом.Требуется обеспечить наискорейший перевод объекта (2) из состояния(Х 1(0), Х(0 в состояние (О, Х т) с учетом ограничения (5), Данная задача немного проще исходной, Однако в предложении постоянства компонент(6) Х =х +2 и-Чх т позволяющее получить систему из трехнез ави симых двойных инте граторов;х,=х,;=ч,2 где Х =ф1 Х 2=Ф(Ч)1 Хт =ф(0 Ют =%1Х =йаГ :1,3,Разрешим данное уравнение относительно вектора управляющих параметров и и, после несложных преобразований, запишем; где У(:МТР (фа=мГнре)фар)М) 1.тельно содержит первый и второй блоки источников постоянных напряжений,блок формирователей таймерных переменнях, блок преобразования координат, а также первый и второй блокиформирования тригонометрических коэффициентов, причем первый выход блока формирователей таймерчых переменных подключен к первому входу блокапре обр аз ов ания координат, к второмувходу которого подключен выход блока датчиков угловой скорости, ктретьему входу подключен второй выход блока задатчиков, к четвертомуи пятому входам подключены соответственно выходы первого и второго блоковисточников постоянных напряжений,шестой и седьмой входы подключены соответственно через первый и второйблоки формирования тригонометрических коэффициентов, а восьмой вход непосредственно к выходу блока сумматоров, первый и второй выходы блокапреобразования координат соединенысоответственно с первым и вторым входами блока формирователей таймерных опеременных, а также соединены соответственно с первым и вторым входами блока формирования управления, атретий, четвертый, пятый и шестойвходы блока формирования управлениясвязаны соответственно с вторым,третьим, четвертым и пятым выходамиблока формирователей таймерных переменных.1613999 Фсрщрующи як Я б/ганг стави хред Л Корректор Н, Ревская едактор А.Лежни роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгор Гагарина, 101 ОШр 5 сП 9+ Зак аз 3892ВНИИПИ Государ ль В. ХромоСердюкова Тираж 662 Под пи с ноеенного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5