загрузка...

трусы женские
загрузка...
Реферати » Реферати з авіації і космонавтики » Розробка алгоритмів контролю та діагностики системи управління орієнтацією космічного апарату

Розробка алгоритмів контролю та діагностики системи управління орієнтацією космічного апарату

Завдання системи стабілізації - забезпечити управління рулями і тягою таким чином, щоб виконати задаваемую програму польоту з необхідною точністю [1, 15]. Проводячи аналогію з неавтоматической системою управління можна сказати, що навігаційна система виконує функції штурмана, а система стабілізації - функції льотчика. При автоматизації функцій льотчика передусім він звільняється від завдання демпфірування коливань апарату, що виникають при зміні програми польоту і дії зовнішніх збурень
[10].

Завданням теорії повністю автоматизованої системи стабілізації - є обгрунтування вибору законів управління [3, 10, 16], т. Е. Співвідношень, що пов'язують різниця між виміряними поточними і програмними значеннями параметрів руху літального апарату з командами на органи управління. Закони управління в сучасних системах стабілізації літальних апаратів, крім забезпечення точності, стійкості і певного характеру перехідного процесу в системі, повинні оптимізувати певні критерії. Тому ці закони все частіше стають не тільки неголономними, але і нелінійними [1, 3, 4, 9, 17].

В платформних системах фізично реалізуються кути між осями инерциального базису і осями вимірювальної системи. Ці кути безпосередньо і є параметрами управління. т. е. функціями, службовцями основою для отримання команди на рулі після перетворень відповідно до закону управління [9, 12]. В бесплатформенной системі стабілізації зв'язок між інерціальним і вимірювальним базисами виражається в процесі обчислень через параметри, які не можуть безпосередньо служити параметрами управління, тому теорія бесплатформенной систем стабілізації містить методи отримання параметрів управління як функцій обчислюваних параметрів зв'язку [12].

Специфіка бесплатформенной системи стабілізації відносно математичного опису об'єкта стабілізації полягає в тому, що рівняння руху космічного апарату повинні бути записані через вимірювані датчиками параметри і через параметри зв'язку. Це спрощує замикання систем рівнянь стабілізації [9, 12, 16, 17]. І ще одна особливість теорії бесплатформенной систем стабілізації - необхідність розробки методів синтезу алгоритмів, що забезпечують обчислення параметрів зв'язку в реальному часі, а також аналізу системи помилок, супроводжуючих ці обчислення [18,
19, 20].

Широке розвиток і застосування гироскопических систем та приладів орієнтації та навігації літальних апаратів [1, 3, 15, 21], судів, підводних човнів та інших рухомих об'єктів зобов'язане властивості їх автономності, яке полягає в тому, що прилади і системи, засновані на застосуванні гіроскопів, на відміну від радіолокаційних і оптичних систем орієнтації та навігації, визначають положення рухливих об'єктів без будь-яких фізичних зв'язків із Землею, не захищених від зовнішніх штучних впливів, що створюють перешкоди в роботі цих систем або призводять до повного порушення їх працездатності [3, 21].

В бесплатформенной (бескарданних) системах орієнтації чутливими елементами є гіроскопічні датчики первинної інформації, що вимірюють кути або кутові швидкості повороту КА і лінійні прискорення
(акселерометри). Ці датчики встановлюються безпосередньо на борту КА і працюють спільно з цифровою обчислювальною машиною, безперервно виробляючи розрахунок кутів курсу, крену і тангажа чи інших параметрів, що визначають орієнтацію КА щодо базової системи координат [1, 9, 21].

Бесплатформенной системи характеризуються жорстким закріпленням чутливих елементів (гіроскопів, акселерометрів) на борту КА [1, 9].
Таким чином, принцип побудови бесплатформенной системи орієнтації (БСО) полягає в аналітичному побудові розрахункової системи координат на основі інформації первинних датчиків. Математичні розрахунки проводяться при цьому в процесі руху ЕА на бортовий ЦВМ і спеціальних обчислювачах. Наявність блоку гіроскопів в типовою схемою БСО пов'язано з вирішенням задачі орієнтації
[9, 12, 15].

Можливість побудови реальних конструкцій і схем БСО обумовлена ??сучасним рівнем розвитку цифрової обчислювальної техніки. БСО притаманні такі відмітні ознаки [15]:

- відсутність помилок, пов'язаних з похибками стабілізації власне платформи;

- Відсутність ефекту складання рамок і, як наслідок, відсутність обмежень на кутові маневри КА;

- Спрощення механічної частини, зменшення габаритів, маси і енергоємності системи за рахунок відсутності карданова підвісу;

- Потенційне підвищення надійності за рахунок резервування.

Проте в таких схемах більшою мірою позначаються похибки, пов'язані з чутливими елементами, оскільки вони працюють в більш жорстких умовах порівняно з такими ж елементами в платформних системах [9, 12, 21].

Коефіцієнти моделей помилок визначаються конструктивними або геометричними характеристиками чутливих елементів, зокрема, датчиків. Величина похибок датчиків первинної інформації залежить від самого характеру лінійного і кутового руху КА, а при фіксованому характері руху КА модель помилок для бесплатформенной системи містить або вимагає врахування більшого числа членів в порівнянні з моделлю помилок датчика платформної системи [1, 3, 21]. У той же час наявність обчислювача вносить додаткові похибки, пов'язані з обчисленнями. Особливістю розв'язуваної задачі є накопичення в результаті інтегрування помилок вихідних параметрів БСО. Обчислювальні помилки можуть бути двоякою природи
[21]:

- помилки, пов'язані з методом обчислень. При «ідеальної» обчислювальної машині помилки, пов'язані з методом обчислень, визначаються порядком застосовуваного методу і числом утримуваних членів ряду;

- Помилки, пов'язані з даним типом обчислювача, обмеженістю його пам'яті, швидкодії, довжиною розрядної сітки і т. П.

Крім того, особливістю аналітичного побудови базису в поточному часу є запізнювання інформації при нормальному функціонуванні обчислювача мінімум на один такт роботи обчислювача, а при збоях в обчислювачі зважаючи на відсутність механічної пам'яті (стабилизированной платформи) запізнювання інформації може досягати неприпустимо великих величин [12, 21].

Сумарна помилка, обумовлена ??похибками чутливих елементів і похибками обчислень, призводить до неточності побудови розрахункової системи координат щодо базисної системи і може бути розбита на три групи [1, 3, 9, 12, 21]:

1) група помилок по модулю, від якої залежить спотворення величини проекції преутвореного вектора;

2) група помилок від неортогональності побудованого базису;

3) група помилок, визначальна поворот побудованого аналітично базису щодо ідеального.

Спільним для систем орієнтації як платформного, так і бесплатформенной типів є побудова розрахункової системи координат, в якій інтегруються рівняння орієнтації та навігації, що реалізовується, в першому випадку електромеханічними пристроями і в другому випадку аналітично [1, 3 ].

У загальному випадку аналітичного побудови розрахункової системи координат задача орієнтації КА вирішується із залученням інформації блоку акселерометрів про прискорення центру мас КА, хоча в деяких випадках вдається розділити задачу кутовий орієнтації і задачу визначення місцеположення центру мас КА [1 ]. Можливість такого поділу визначається вибором розрахункової системи координат. Типовими можуть бути інерціальна система і горизонтальні системи координат. БСО можуть бути побудовані на базі двоступеневих гіроскопів, одноосних гіростабілізаторів, трьохстатечними гіроскопів з вільним підвісом та інших видів чутливих елементів [21].

В БИНС для вирішення завдання навігації необхідний перерахунок (за допомогою матриці направляючих косинусів) проекцій вектора уявного прискорення, заміряного в жорстко пов'язаних з КА осях, на інерціальні осі [1, 10].

Для отримання матриці орієнтації (матриці направляючих косинусів) осі чутливості трехкомпонентного блоку вимірювачів абсолютної кутовий швидкості (блоку двоступеневих гіроскопів) мають бути зафіксовані щодо відповідних осей чутливості блоку акселерометрів.
При вирішенні навігаційної задачі в БИНС задача орієнтації вирішується незалежно від рівнянь поступального руху. При цьому похибки проекцій уявного прискорення на інерціальні осі визначаються як похибкою вимірювань акселерометрів, так і похибкою обчислення матриці орієнтації [1, 9, 10, 12].

Якщо використовуються датчики кутового положення, то орієнтація вимірювальної системи, пов'язаної з датчиками, щодо базової системи координат визначається в результаті безпосередніх вимірів та їх обробки. Однак загальним у всіх випадках рішення задачі орієнтації є вимірювання жорстко закріпленими на борту датчиками таких кінематичних величин, як кут або кутова швидкість (кутовий прискорення), за допомогою, наприклад, двоступеневих або триступеневого гіроскопів або ж рознесених на заданій базі акселерометрів [21]. При цьому наявність вимірювачів лінійних прискорень у схемі, а також інформації про напруженість нецентрального гравітаційного поля Землі дозволяє вирішувати для такого типу систем як задачу орієнтації, так і навігації [1, 3, 9].

Обурений режим роботи БСО - це режим, при якому враховуються інструментальні похибки чутливих елементів, певні кутовий швидкістю і кутовим і лінійним ускорениями підстави [1, 3, 9, 12]. Моделі помилок цих елементів містять кінематичні величини з коефіцієнтами, залежними від конструктивних характеристик чутливих елементів.

Для зменшення помилок в БСО використовуються, наприклад, корпуси блоку гіроскопів в монолітному виконанні, в яких і розміщуються двоступеневий гіроскопи [21]. Це дозволяє забезпечити достатню жорсткість осей, пов'язаних з вимірювальними осями гіроскопів, і необхідну точність орієнтації цих осей. При вирішенні завдання орієнтації щодо инерциального простору використовуються різного виду кінематичні рівняння [1,3]. Порівняльна їх характеристика показує, що в загальному випадку поза конкретної схеми скрутно віддати перевагу як певному виду кінематичних рівнянь, так і певним параметрам кутовий орієнтації. Однак це не виключає раціональний вибір параметрів орієнтації в кожній конкретній схемі реалізації БСО [9].

2.1 бесплатформенной інерціальні навігаційні системи

Розвиток бескарданних (бесплатформенной) базових систем відліку стала цілком можливою після того прогресу обчислювальної техніки, який призвів до появи надійних бортових цифрових обчислювальних машин, володіють необхідним обсягом пам'яті і достатнім швидкодією [15]. Це уможливило безперервне інтегрування рівнянь руху космічного апарату при скільки завгодно складному характері його руху, спираючись на свідчення, по суті, тих же датчиків первинної інформації, що і використовувані в платформах. Отже, в бесплатформенной системах громіздкі пристрої підвісу зі следящими приводами «замінюються» інтегруванням рівнянь руху [9,

Сторінки: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
загрузка...
ur.co.ua

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар