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

15].

Типова схема бесплатформенной системи управління космічним апаратом показана на (рис 2.1). З бортовий цифрової обчислювальної машиною
1 з'єднані три групи датчиків, умовно позначених через Д1,

Рис 2.1 - Схема бесплатформенной системи управління орієнтацією:

1 - бортова цифрова обчислювальна машина; 2 - блок узгодження; 3-виконавчі органи

Д2 і Д3; вироблювані в машині сигнали управління перетворюються належним чином в блоці узгодження 2, після чого надходять на виконавчі органи системи орієнтації 3. Впливаючи на динаміку космічного апарату (залежно від роботи виконавчих органів, змінюється його кутовий рух, і на вході обчислювальної машини з'являються змінені сигнали датчиків системи орієнтації). На наведеній схемі всі датчики умовно розбиті на три групи в залежності від основного завдання, виконуваної ними в польоті.

Група датчиків Д1, по суті, забезпечує існування на борту математичної «платформи» . Цими датчиками можуть бути будь-які пристрої, що дозволяють реєструвати складові p, q і r кутовий швидкості космічного апарату, паралельні осях Ox, Oy і Oz жорстко пов'язаного з ним Тріедр осей. Маючи безперервно вимірювані значення p (t), q (t), r (t), обчислювальна машина інтегрує кінематичні рівняння кутового руху і безперервно визначає відповідні три кута повороту жорстко пов'язаного з корпусом космічного апарату Тріедр осей Oxyz щодо деякого умовного, наприклад, початкового положення цього Тріедр Ox'y'z '.
Оскільки в результаті обчислень становище Тріедр Oxyz завжди відомо для поточного моменту часу з потрібною точністю, остільки відомо і розташування щодо корпусу космічного апарату початкового Тріедр
Ox'y'z '. Таким чином, Тріедр Ox'y'z ', положення якого щодо корпусу безперервно обчислюється, може служити базовою системою відліку кутів для поступально рухомих осей орієнтації; в цьому сенсі трійка датчиків Д1 і обчислювальна машина замінюють гіростабілізованої платформи [1, 3, 9, 15].

Якщо необхідно мати базову систему відліку для орбітальних осей орієнтації при відомій орбіті космічного апарату, то бортова обчислювальна машина повинна обчислювати для кожного моменту часу t, крім вже сказаного, і положення орбітальних осей орієнтації Ox ", Oy ", Oz" щодо поступально рухомих осей Ox ', Oy', Oz '(ці обчислення ніяк не пов'язані з роботою датчиків системи орієнтації, в них використовуються дані про орбіті космічного апарату і про взаємне положення осей Ox',
Oy ', Oz' і Ox ", Oy", Oz "в початковий момент часу t = 0, яке передбачається відомим). Оскільки в машині в цьому випадку є всі дані про взаємне положення Тріедр Ox'y'z 'і Ox "y" z ", з одного боку, і Тріедр Oxyz і Ox'y'z', з іншого, то тим самим легко обчислюється і взаємне положення Тріедр Oxyz і Ox "y" z ", тобто кути орієнтації для орбітальної системи осей [3]. В цьому сенсі трійка датчиків Д1 і обчислювальна машина, на згадку якої введені параметри заданої орбіти, заміняють платформу. Цілком аналогічно можна було б обчислювати в бортовий машині і кути орієнтації для швидкісної системи осей, оскільки їх обертання у функції часу теж визначається параметрами орбіти [1].

Наведені приклади вказують на велику гнучкість, яку повідомляє управлінню орієнтацією використання бортової обчислювальної машини, - перехід від управління щодо поступально рухомих осей орієнтації до управління в орбітальних або швидкісних осях може проводитися практично миттєво шляхом простої зміни програми роботи машини [12,
15].

Як датчики Д1, про які було сказано, що вони є будь-якими вимірювачами компонент кутових швидкостей, можуть бути використані високочастотні датчики кутових швидкостей або одновісні гіростабілізатори, тобто прилади, що містять лише один канал стабілізації кутового положення платформи замість трьох. У розглянутому випадку платформа не буде встановлюватися в кардановому підвісі, а матиме одну єдину вісь обертання - вісь Ox. Кут повороту платформи щодо корпусу космічного апарату навколо цієї осі позначимо через. В такому випадку компонента p 'кутовий швидкості обертання платформи з напрямку Ox щодо абсолютного простору дорівнюватиме. Якщо інтегруючий гіроскоп і стежить система працюють ідеально, то і, отже,
, тобто за темпом повороту платформи одноосного гиростабилизатора щодо корпусу космічного апарату можна судити про компоненті кутовий швидкості за відповідною осі [9, 12].

Важливо звернути увагу на ту обставину, що обертання навколо однієї осі може бути необмеженим, і тому недоліки, властиві платформам в карданових підвісах, відсутні [9]. Очевидно, що на борту космічного апарату треба мати три таких одноосних гиростабилизатора з взаємно перпендикулярними осями чутливості; образно висловлюючись, для отримання бескарданной базисної системи в цьому випадку треба «розпиляти» звичайну гіростабілізованої платформу на три частини і під'єднати їх до обчислювальної машині. У якому випадку переважно використовувати датчики кутових швидкостей і в якому - одновісні гіростабілізатори - справа конкретної конструктивної проробки. Досить вказати лише на те, що в першому випадку гіроскопічний елемент працює в вимірювальному режимі, у другому ж випадку - в режимі нуль-індикатора [21], що завжди простіше для гироскопического елементу, хоча сам одноосний гиростабилизатора і складніше датчика кутової швидкості.

Бесплатформенной системи, що використовують тільки набір датчиків Д1, володіють тим же недоліком, що і некорректіруемих гіроплатформи, - внаслідок доглядів гіроскопів їх точність з плином часу падає. Щоб уникнути цього, до обчислювальної машині під'єднують датчики, позначені через Д2 на рис.2.1. Це можуть бути самі різні датчики зовнішньої інформації - побудовники місцевої вертикалі, астродатчики і т.п [1, 12, 15].
За їх сигналами вносяться поправки в обчислення, вироблені в машині на основі інформації, одержуваної з датчиків групи Д1, і тим самим досягається незалежність точності вимірювань кутів орієнтації від часу безперервної роботи. В деяких режимах можна працювати, грунтуючись на інформації про кути орієнтації, одержуваної тільки з датчиків Д2. У цих режимах датчики
Д1 можуть грати роль простих датчиків кутових швидкостей, якщо останні потрібні для формування сигналів управління. Можливі й інші комбінації використання підключених до обчислювальної машині датчиків: якщо, наприклад, потрібно реалізувати режим орбітальної орієнтації, то досить включити один датчик групи Д2 - будівник місцевої вертикалі, а по сигналах датчика Д1 призвести курсову орієнтацію космічного апарату, використовуючи їх як інерціальні датчики орієнтації . Кількість датчиків Д2 та їх склад визначаються завданнями, що стоять перед космічним апаратом [9,
12, 15, 21].

Наведені приклади показують велику гнучкість системи управління орієнтацією, що використовує бесплатформенной базисну систему відліку, не тільки в частині управління кутовим положенням космічного апарату по відношенню до різних осях орієнтації, а й у тому, що один і той же режим орієнтації може бути отриманий шляхом включення різних наборів датчиків.

Гіростабілізованої платформи застосовуються для забезпечення режимів управління рухом центру мас і стабілізації кутового положення при роботі маршових двигунів або управління супутником в атмосфері.
Бесплатформенной система з використанням бортової обчислювальної машини здатна забезпечити і такі режими. З цією метою до неї підключається група датчиків, позначена через Д3 (див. Рис.2.1), наприклад акселерометрів [9,
15]. Хоча такі акселерометри стоять нерухомо щодо корпусу космічного апарату і тому їх осі чутливості беруть участь в поворотах разом з корпусом, їх показання для деякого миті t завжди можуть бути співставлені з кутами орієнтації щодо абсолютного простору для того ж t, одержуваними зазначеними вище способами. Це дозволяє виробляти в машині відповідні перерахунки і в кінцевому підсумку шляхом інтегрування рівнянь руху центру мас мати всі потрібні дані для управління рухом центру мас [1]. На рис. 2.1 зв'язок бортовий обчислювальної машини з контуром управління рухом центру мас і управління кутовим положенням при режимах, пов'язаних з великими силовими впливами на космічний апарат, не відображено.

Бортова обчислювальна машина не тільки не робить управління гнучким і цілком замінює гіроплатформу, але здатна виробляти обробку сигналів, що надходять з датчиків зовнішньої інформації, з метою виділення корисного сигналу з шумів [7, 22]. Таким чином, в усіх відношеннях, в тому числі і в здатності працювати фільтром для сигналів, якi характеризуються помітними флуктуаціями, бесплатформенной система цілком замінює коректовувані гіростабілізованої платформи [12].

Застосування бесплатформенной систем має великі перспективи, оскільки вони не володіють недоліками платформ, встановлених в карданових підвісах [9, 12, 15].

2.2 Гіроскопічний вимірювач вектора кутовий швидкості

Гіроскопічні системи орієнтації дозволяють отримати необхідну інформацію для автоматичного управління ЛА автономними методами, без будь-яких інших, не залежних від зовнішніх перешкод джерел інформації
(локація, радионавигация, астроорієнтації і ін.) [1, 21].

Бесплатформенной (бескарданние) системи орієнтації, чутливими елементами яких є гіроскопічні датчики первинної інформації, що вимірюють кути або кутові швидкості повороту ЛА і лінійні прискорення
(акселерометри і фізичні маятники) . Ці датчики встановлюються безпосередньо на борту ЛА і працюють спільно з цифровою або аналогової обчислювальної машиною, безперервно виробляючи розрахунок кутів курсу, крену і тангажа чи інших параметрів, що визначають орієнтацію ЛА щодо базової системи координат [1, 3, 9, 12].

В бесплатформенной системах орієнтації та навігації гіроскопи і акселерометри встановлюються безпосередньо на корпусі ЛА або монтуються у спеціальні блоки чутливих елементів. Сигнали цих датчиків надходять на вхід ЕОМ, яка вирішує задачу орієнтації аналітично, як би, замінюючи собою карданів підвіс і координатний перетворювач гіроплатформи.

Найбільшого поширення в бесплатформенной системах орієнтації і навігації отримують прецизійні датчики

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