Микрин Е.А., Михайлов М.В. Ориентация, выведение, сближение и спуск КА по измерениям от ГНСС (2017) (1246989), страница 58

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 58)

Тогда структурная схема СУДН, представленная на рис .зуется в схему, показанную на рис.7.1, преобра­7.2.АСНБИТСБУС- 1БУС-2tРис.БСУБАДПОскддпо7.2.КРЛУпрощенная структурная схема резервного контура СУДИ на базеАСНЗдесь КРЛ позволяет вносить в АСН, работающую в качестве контролле­ра системы,управляющие команды и управляющие программы,задающиетекущую программу работы СУДН. БИТС передает на Землю телеметриче­скую информацию о ходе выполняемых режимов управления. МБРЛ переда­ет в АСН навигационную информацию АСН МКС для обеспечения ближнегосближения и причаливания. С:КД и ДПО являются исполнительными органа­ми СУДН, которыми управляет АСН на основе формируемой в АСН инфор­мации.В вышеописанной схеме работы СУДН не рассматривались алгоритмыформирования управляющих воздействий на ДПО и приводы С:КД, так какэти алгоритмы выполнены по классической схеме с использованием сигналовугловых отклонений от заданной системы координат и сигналов угловой ско­рости.

Сигналь~ угловой скорости формируются ДУС, а сигналь~ угловых от­клонений представляют собой либо чистые интегралы от сигналов ДУС, либоинтегралы, корректируемые по угловым измерениям АСН или ИКВ. Приэтом сигналы угловой скорости и угловых отклонений слабо зашумлены иимеют достаточно высокую точность. Стабилизация КА при работе С:КДосуществляется качанием двигателя приводами вокруг двух осей, перпенди-7.2. Исследование алгоритма формирования управляющего момента по измерению... 321кулярных продольной оси двигателя.

Управляющие сигналы на приводытакже формировались по сумме сигналов углов и угловых скоростей. Как приуправлении ДПО, так и при управлении СКД сигналы угловой скоростиобеспечивают устойчивость управления.В рассматриваемой схеме управление средствами АСН с точки зренияуправления движением КА имеет следующие существенные отличия:отсутствие ДУС не позволяет использовать сигналы угловой скоростиКА для обеспечения устойчивости управления, а также осуществлять дина­мическую фильтрацию угловых измерений АСН, из-за чего одномоментныеугловые измерения имеют повышенную угловую ошибку по сравнению соценкой ориентации, формируемой в результате динамической фильтрации;при отсутствии акселерометров управление выключением комбиниро­ванной двигательной установки должно выполняться по измерениям АСН.Устойчивость управления может обеспечиваться и без использованиясигналов ДУС-только по сигналу угловых отклонений КА.

Для этого дол­жен быть реализован специальный алгоритм формирования управляющегомомента, рассматриваемый в следующем разделе.7.2. Исследование алгоритмаформированияуправляющего момента по измерениюугловых отклонений КА от заданной системы координатУправление ориентацией КА с помощью ДПО или СКД является суще-ственно нелинейным. Например, двигатели ДПО могут сформировать тягу,близкую к константе, определяемой характеристиками двигателя. Номиналь­ная тяга двигателей ДПО корабля «Прогресс» составляетщейкомандойнавключениедвигателяявляется-10кг. Управляю­релейнаякоманда«вкл»/ «выкл».

При этом реальная тяга двигателя выходит на номинальныйуровень с некоторым запаздыванием't 1,при выключении тяга также снимает­ся не мгновенно, а выходит на нулевой уровень с запаздыванием 't2 • Графиктиповой зависимости тяги двигателя Р от времени при наличии команды навключение двигателя И приведен на рис.7 .3.Длительность команды 't на включение двигателя определяется в соот­ветствии с алгоритмами управления, однако она не может быть меньше неко­торого минимального значения'tmin,определяемого конструктивными пара­метрами двигателя. Для двигателя ДПО корабля «Прогресс» длительностькоманды 't составляет-20 мс.Как правило, для эффективного, экономичного по расходу управленияориентацией требуется регулировать уровень тяги в широком диапазоне . В тоже время рис.7.3демонстрирует, что тяга двигателя при его включении оста­ется неизменной.

Можно говорить об эффективной тяге, средней по времени,если включение двигателей проводить импульсно с переменной частотойвключений и переменной длительностью импульсов включения. В такомслучае эффективная тяга может меняться в диапазоне от О до Р0 , т. е. можетГлава3227.Управление движением КА средствами АСНрРоt2I1111и-------------+--------~Рис.7 .3.График зависимости тяги двигателя от времени приналичии команды на включение двигателябыть реализована некоторая линеаризация эффективной тяги. Тогда для раз­работки и исследования алгоритмов управления ориентацией на первом этапеможно рассмотреть линейное управление, при котором управляющий моментот двигателей, действующий на КА, является линейной функцией от управ­ляющего сигнала.7.2. 1. Линейный алгоритм управления ориентациейпо угловым измерениям АСНПредставление тяги двигателя в виде линейной функции от управляюще­го сигнала позволяет использовать методы линейного управления для фор­мирования алгоритмов управления, которые затем могут быть исследованыпри работе в нелинейных системах ориентации с использованием реактивныхдвигателей.

Поэтому будем предполагать, что управляющие двигатели со­здают управляющий момент Му, точно соответствующий требуемому управ­ляющему моменту И, формируемому по измерениям от датчиков ориентации.Для простоты в уравнениях углового движения КА будем пренебрегать пере­крестными моментами инерции. Тогда каждый из трех каналов управлениях,у,zможно рассматривать нез ависимо , и уравнение движения для каждого изтрех каналов будет иметь видIф=Му +Мв,где<р-I -(7.1)момент инерции относительно рассматриваемой оси управления;угол отклонения КА от заданной системы координат; Мущий момент от двигателей; Мв--управляю­суммарный возмущающий момент.Если в состав системы ориентации входят ДУС, то управляющий мо­мент, обеспечивающий устойчивое управление ориентацией, как правило,формируется по алгоритму7.2.

Исследование алгоритма формирования управляющего момента по измерению... 323(7.2)где сигнал углаформируют датчики угловых отклонений, а сигналq>q> -датчики угловой скорости.Структурная схема канала управления, реализующая алгоритмказана на рис.(7.2),по­7.4.1irРис.7.4. СтруктурнаяQJo> - - - - - ~-Выходсхема канала управления ори­ентацией по сигналам датчиков угловых отклоненийиДУС:м.-k 1, k1-возмущающий момент, действующий на КА;управляющие константы; р - символ дифферен­цирования;ro -угловая скорость КА; Лq>, Лrо-ошибкидатчика угла и угловой скорости соответственноПри управлении по алгоритмуIфИз уравнения(7 .3)(7.2) уравнение движения примет вид= -k, (q>+ Лq>)-k2 (ф+ Лw) + Мв.(7.3)легко получить передаточные функции, определяю­щие выходное значение (j) по входным возмущениям Мв, Лq>, Лw:(j)k,Лq,= - -----'---(7.4)Ip2 + k2p + k,Знаменатель каждой из передаточных функций представляет собой коле­бательное звено второго порядка.

Коэффициентыk 1 и k2определяют характе­ристики этого колебательного звена. Задав характеристическое время колеба­тельного звена Т, можно определить коэффициентылебательноезвено распадаетсяна дваk 1 и k2 ,апериодическихпри которых ко­звена сединойпостоянной времени:I21k1 =-k2=-.21тт(7.5)Глава324Управление движением КА средствами АСН7.Тогда передаточная функция(7.4)будет определяться только постояннойвремени Т:2ТЛrоТ Мвl1222Т р +2Тр+1 + Т р 2 +2T+I°2Лq><j)=-----T 2p2 +2Тр+1Из передаточных функций видафициентами управления(7.5)(7.6)следует, что алгоритм(7.6)(7.2)с коэф­обеспечивает устойчивое управление ориента­цией, начальные рассогласования по углу <j)o и угловой скоростиro0 приводят­ся к нулю за характеристическое время Т.

Ошибки измерений Лq> и Лrо филь­труются апериодическим фильтром второго порядка. Постоянные ошибкиуглов и угловой скорости приводят соответственно к постоянным ошибкамустановившихся значений угла и угловой скорости. Постоянный внешнийвозмущающий момент приводит к статической ошибке по углу <j)ст = Т 2 М0 /1.Отсутствие ДУС в контуре управления соответствует значениюравенства(7.4)следует, что при k2= О отсутствует затухание вk2 =О.Изколебательномзвене, приводящее к неустойчивости управления.

Однако устойчивость мо­жет быть обеспечена и без ДУС введением в схему управления так называе­мого контура псевдодемпфирования. Структурная схема контура управленияориентацией по сигналу датчика угла со схемой псевдодемпфирования при­ведена на рис.7.5.1(J)o1 - - - - - - . , --1i2Рис.7.5.ВыходСтруктурная схема контура управления ори­ентацией по сигналу датчика угла со схемой псевдо­демпфированияЗдесь усилитель с коэффициентом усилениягрирующей связью с коэффициентомпо следующему алгоритму:k3 .k2охвачен обратной инте­Управляющий момент формируется7.2. Исследование алгоритма формирования управляющего момента по измерению .

Характеристики

Список файлов книги