Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






СУУД с силовым гироскопическим комплексом



Принцип действия силового гироскопа (или спарки двух силовых гироскопов) рассмотрен в п.3.2.3.1в. Совокупность силовых гироскопов, обеспечивающих создание управляющих моментов относительно всех трёх осей КА, называют силовым гироскопическим комплексом (СГК). Структура канала управления по углу СУУД с СГК может быть представлена в виде, показанном на рис. 3.25.

В отличие от СУУД с УРД динамику КА в этом случае уже нельзя рассматривать отдельно от динамики управляющего органа (СГК). Динамика единой системы «КА+СГК» описывается системой нелинейных дифференциальных уравнений 12-го порядка (6 – по углам ориентации КА и 6 – по углам прецессии СГ), причём все движения взаимосвязаны.

В предположении малости углов отклонения КА и углов прецессии СГК исходную систему уравнений динамики можно линеаризовать. При этом система уравнений разбивается на три независимых подсистемы, описывающих динамику каналов управления по каждому из углов.

Для канала тангажа, который мы возьмём в качестве примера, линеаризованная система уравнений описывает динамику системы «КА+СГК» (СГК в виде спарки СГ) следующим образом:

(3.13)
, – уравнение КА

– уравнение СГ,

где Iг – момент инерции рамы СГ относительно оси подвеса.

В уравнениях (3.13) вторые слагаемые в левых частях представляют собой гироскопические моменты, причём 2Н = , Н = Мгх.

Исследуя эту систему, рассмотрим три случая.

1. Мпд = 0.

Используя рис. 3.25 и уравнения (3.13), составим структурно-динамическую схему системы (рис. 3.26, обведённое пунктиром и обозначенное цифрой 1).

Найдём операторную передаточную функцию системы по возмущению:

.

Видно, что система «КА + СГК» характеризуется передаточной функцией консервативного звена, и, следовательно, в ней при наличии возмущающего момента Мв будут наблюдаться незатухающие колебания, амплитуда которых пропорциональна Мв, а частота определяется выражением . Эти колебания обусловлены инерционностью гироузла и для их подавления необходимо охватить гироузел отрицательной обратной связью по угловой скорости (на рис. 3.26 обведённое пунктиром и обозначенное цифрой 2). Такая обратная связь может быть реализована, например, использованием механического демпфера Д, связанного с рамой СГ.


2. СГК с демпфером.

В случае идеального демпфера можно считать, что создаваемый им момент равен . Запишем передаточную функцию гирорамы с демпфером:

,



и найдём передаточную функцию системы по возмущению:

.

Как следует из передаточной функции, характеристическое уравнение системы имеет нулевой корень, и, следовательно, по регулируемой величине, т.е. по углу , система будет апериодически неустойчивой. По угловой скорости при Мв=const будет иметь место статическая ошибка , и таким образом, с течением времени угол будет нарастать: .

Если принять за допустимое отклонение по углу от заданного положения величину , то при действии Мв=const система обеспечит стабилизацию КА в течение времени

.

Если учесть, что Мв достаточно мал, то время стабилизации tстаб может быть значительным. Видно также, что следует выбирать как можно меньшим при условии обеспечения заданного качества переходного процесса.

Таким образом, установка демпфера переводит систему из консервативной в колебательную, но управлять угловым положением КА ещё нельзя. Для этого необходимо создать замкнутую систему, реализующую отрицательную обратную связь по регулируемым параметрам.

3. На оси гирорамы устанавливается прецессионный двигатель (ПД), на который от усилителя-преобразователя (УП) подаётся управляющий сигнал, формируемый по показаниям ДУг и ДУС в соответствии с принятым законом управления. ПД создаёт момент Мпд, приложенный к раме СГ, под действием которого рама поворачивается с угловой скоростью , что вызывает появление гироскопического момента , приложенного к КА.

Учитывая динамические свойства объекта управления – КА, закон управления можно принять в следующем виде:

,

где ; (см. рис. 3.25).

Запишем передаточную функцию замкнутой системы (на рис. 3.26 эта система обозначена цифрой 3):

. (3.14)

Необходимые условия устойчивости удовлетворяются выбором: >0; > – Н.

Запишем выражение для статической ошибки по углу: . Из него следует, что для повышения точности управления, т.е. для уменьшения , необходимо уменьшать и увеличивать Н и . Оценим возможности выбора этих параметров построением областей устойчивости. Воспользовавшись передаточной функцией (3.14), запишем характеристическое уравнение системы:



.

В соответствии с критерием Гурвица уравнения границ области устойчивости получим в виде:

– для апериодической границы: ;

– для колебательной границы: .

Построим области устойчивости на плоскости параметров (рис. 3.27).

На рисунке принято: Н2 > Н1, > . Как следует из уравнения колебательной границы, угол её наклона определяется выражением:

.

Анализируя последнее выражение и графики на рис. 3.27, сделаем некоторые выводы:

– увеличение расширяет область устойчивости. При не выполняются необходимые условия устойчивости. Значит, при данном законе управления демпфер принципиально необходим. Но с другой стороны, увеличение увеличивает ошибку . Таким образом, требования к противоречивы. Этот параметр следует выбирать минимально возможным из допустимых условиями устойчивости.

– увеличение Н также расширяет область устойчивости и способствует к тому же повышению точности управления. Кинетический момент Н следует выбирать максимально возможным.

–увеличение Iг уменьшает область устойчивости, однако уменьшение Iг ограничивается требованиями необходимой жёсткости конструкции СГ.

 

Разгрузка СГК с помощью УРД осуществляется следующим образом. При углах прецессии включается канал стабилизации на УРД, а на ПД СГК подаются управляющие сигналы, обеспечивающие прецессию гироблоков с постоянной угловой скоростью к исходному положению. Возникающие при этом гироскопические моменты являются возмущающими и компенсируются с помощью УРД. При достижении < сброс кинетического момента прекращается.

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!