Диссертация (785901), страница 15
Текст из файла (страница 15)
2.3, были определены частотныехарактеристики от входного сигнала Х до выходного сигнала первого канала Y(рис. 2.4). Частота обновления информации была принята 50 Гц, и на частоте 10 Гцкворумирование дает запаздывание порядка T0 6,28100,0257,3 72.Рассмотримрежимрезервногоуправления.Помимокворумирования,кзапаздыванию в тракте сигнала отклонения БРУ приводят затраты времени нарасчет управляющего сигнала и запаздывание в половину периода обновленияинформациииз-задискретностиповремени.Крометого,еслирасчетуправляющего сигнала выполняется не на каждом шаге, т.
е. циклограмма работымноготактная, то это также приводит к дополнительному запаздыванию.Циклограмма обработки сигнала БРУ для резервного и основного управленияприведена на рис. 2.5.88Рисунок 2.3 – Четырехканальная цифровая система,включающая кворумирование входного сигналаРисунок 2.4 – Фазовые частотные характеристики четырехканальнойцифровой системы с кворум-элементом и одноканальной системы89Рисунок 2.5 – Временная диаграмма прохождения сигналов перемещения рычаговуправления от ДПС до сигналов на управление приводами в МУППри принятом периоде обновления информации модуля управленияприводами Т0МУП = 3 мсек запаздывание в тракте сигнала отклонения БРУсоставляет для резервного управления порядка 10,5 мс.Рассмотрим режим основного управления.
Запаздывание в тракте сигналаотклонения БРУ складывается из следующих составляющих (рис. 2.5):–запаздывание из-за задержки в цифровой линии ТТР и асинхронностиработы модуля управления приводами и вычислительного модуля (МВ) припередаче сигнала от МУПов к МВ. Данное запаздывание оценивается в ~ 3 мс;–запаздывание из-за кворумирования сигналов в вычислительном модулеСДУ.
Период обновления информации вычислительного модуля Т0МВ = 3 мспоэтому данное запаздывание оценивается также в ~ 3 мс;–затраты времени на расчет управляющего сигнала. Оценивается в 3-6 мсв зависимости от периода выполнения расчета;90–запаздывание из-за задержки в цифровой линии ТТР и асинхронностиработы модуля управления приводами и вычислительного модуля при передачесигнала от МВ к МУПам.
Запаздывание оценивается в ~ 3 мс;–запаздывание из-за кворумирования сигналов в модуле управленияприводами. Данное запаздывание оценивается в ~ 3 мс;–запаздывание в половину шага из-за квантования по времени.Суммарное запаздывание оценивается, таким образом, в 19,5 мс.Сигналы угловых скоростей. В качестве источников информации обугловых скоростях, перегрузках и углах Эйлера в системе управленияпредусмотрены собственные измерители параметров движения (ИПД).
В системеимеются четыре датчика угловых скоростей (ДУС) и четыре датчика линейныхускорений (ДЛУ). Для подключения датчиков угловых скоростей рассматриваетсясхема, приведенная на рис. 2.6. Она аналогична схеме, применяемой для сигналовотклонения БРУ.Рисунок 2.6 – Схема информационных потоков сигналов ДУС и ДЛУв модулях управления приводами для резервного управления91Датчики угловых скоростей цифровые, работают с частотой обновленияинформации 300 Гц (см. таблицу 2.1).
Данные сигналы поступают в МУПы поцифровым линиям связи (ARINC429), подключение производится по схеме«канал в канал». В МУПах производится первичный контроль сигналов угловыхскоростей, после чего они посылаются в соседние вычислители МУП ивычислители МВ СДУ по линиям межмашинной связи.Помимоугловыхскоростей,измерителипараметровдвиженияобеспечивают углы Эйлера (тангаж, крен и рыскание), однако частота обновленияинформации по этим сигналам составляет 50 Гц.Сигналы угловых скоростей от ДУСов используются как в резервном, так и восновном управлении (рис.
2.1). Временная циклограмма тракта угловых скоростейприведена на рис. 2.7. Поскольку датчики цифровые, то в них возможнозапаздывание равное периоду обновления информации датчика, т. е. 3,3 мс.Таблица 2.1 Основные параметры временной циклограммыНаименованиеПериод обновленияЗадержкаЗадержкавычислителя МВвычислителя МУП3,3333,3333,333Нормальная перегрузка2033Продольная перегрузка2033Боковая перегрузка2033Гироскопический курс2033параметраУгловая скоростьтангажаУгловая скоростьтангажаУгловая скоростьтангажаинформации(в линии)92Рисунок 2.7 – Временная диаграмма прохождения сигналов угловых скоростейот ДУС до сигналов на управление приводами в МУПДалее происходит передача информации по линии ARINC-429 в модулиуправления приводами.
При передаче информации из-за задержек в линии иасинхронной работы ДУСов и МУПов возможно появление запаздывания,которое также оценивается в один период обновления информации ДУСа, т. е.3,3 мс. Рассмотрим резервное управление. В вычислителях МУП предусмотренокворумирование сигналов угловых скоростей (рис. 2.7). Как было показано выше,кворумирование приводит к запаздыванию до одного периода обновленияМУПов – 3 мс. Помимо кворумирования, к запаздыванию в тракте сигналовугловых скоростей приводят затраты времени на расчет управляющего сигнала.Если расчет управляющего сигнала выполняется не на каждом шаге, т.
е.реализуется многотактная циклограмма работы, то это также приводит кдополнительномузапаздыванию.Поэтомузатратывременинарасчет93управляющего сигнала оцениваются в 3-6 мс. И, наконец, необходимо учестьзапаздывание в половину периода обновления информации из-за квантования повремени. В итоге суммарное запаздывание в тракте угловых скоростейоценивается в 17,1 мс (рис. 2.7).Рассмотрим основное управление. Запаздывание в тракте сигналов угловыхскоростей складывается из следующих составляющих:–запаздывание из-за задержки в цифровой линии ТТР и асинхронностиработы модуля управления приводами и вычислительного модуля при передачесигнала от МУПов к МВ.
Данное запаздывание оценивается ~ 3мс;–запаздывание из-за кворумирования сигналов в вычислительном модулеСДУ. Период обновления информации вычислительного модуля Т0МВ = 3 мспоэтому данное запаздывание оценивается также в ~ 3 мс;–затраты времени на расчет управляющего сигнала. Оценивается в 3-6 мсв зависимости от периода выполнения расчета;–запаздывание из-за задержки в цифровой линии ТТР и асинхронностиработы модуля управления приводами и вычислительного модуля при передачесигнала от МВ к МУПам. Данное запаздывание оценивается ~ 3 мс;–запаздывание из-за кворумирования сигналов в модуле управленияприводами. Данное запаздывание оценивается в ~ 3 мс;–запаздывание в половину шага из-за квантования по времени.Суммарное запаздывание оценивается, таким образом, в ~ 26 мс.2.1 Определение максимальных допустимых временных запаздыванийв трактах обратных связей с точки зрения устойчивости и динамикиКак уже отмечалось выше, в процессе разработки СДУ необходимо сделатьоценку запасов устойчивости и характеристик управляемости, определитьтребования к трактам управления (допустимые временные запаздывания,нелинейности и др.).Все эти оценки весьма существенно зависят от законов управления и ихреализации.Какправило,алгоритмыуправлениясинтезируютсяи94отрабатываются в аналоговой форме.
Однако для реализации в цифровой системеуправления эти законы нужно перевести в дискретную форму.Процедура перевода законов управления в дискретную форму включаетследующие этапы:1. Разработка законов управления в непрерывной форме в виде моделисреды программирования Matlab/Simulink.2. Дискретизация законов управления.3.
Разработка аппаратного и программного обеспечения.4. Тестирование элементов СДУ.5. Интеграция, верификация и валидация СДУ. Тестирование всей СДУ.Для расчета запасов устойчивости замкнутой системы можно пользоватьсяаналитическими методами. Также можно определить границу устойчивости,напрямую, с помощью численного моделирования. Однако получение областейустойчивости с помощью прямого интегрирования уравнений движения самолетас системой управления связано с очень большими затратами вычислительныхресурсов.Поэтомунаиболееперспективнымпредставляетсяопределениеобластей устойчивости аналитическим путем, а затем полученные результатыподтверждаются с помощью прямого численного интегрирования.
Для полученияаналитических результатов необходимо создать аналитическую модель самолета сСДУ, учитывающую особенности цифровой реализации (рис. 2.8–2.9). Для этогобыло использовано программное обеспечение, предназначенное для анализадинамики самолетов с цифровыми системами управления – система DASIS –разработаннаявсредеMatlab.НазначениемсистемыDASISявляетсяисследование современных цифровых систем управления в частотной области.Программапозволяетучитыватьтакиеособенностипостроенияифункционирования систем управления, как:− резервирование;− асинхронную работу цифровых управляющих компьютеров;− многотактность,т. е.использованиеинформации и выполнения операций;различныхчастотобновления95− реализацию произвольной циклограммы работы вычислителей;− использование межканальных линий связи для передачи информации дляее последующего контроля и выравнивания.Рисунок 2.8 – Создание аналитической модели в аналоговом виде, ее верификацияи определение максимальных допустимых запаздываний в трактах управленияРисунок 2.9 – Создание аналитической модели в цифровом виде, ее верификацияи использование для тестирования реальной СДУ96Теоретическаябаза,заложеннаявсистемуDASIS,основананамногочисленных методах частотного анализа [48–69].
Система позволяет:− анализировать традиционные аналоговые и сложные цифровые системы вчастотной области;− преобразовывать цифровую резервированную асинхронную многотактнуюсистему в синхронную однотактную;− вычислятьвсенеобходимыепередаточныефункцииичастотныехарактеристики замкнутой и разомкнутой систем как в аналоговом, так и вцифровом виде;− определять запасы устойчивости и области устойчивости;− анализировать спектры сигналов.С помощью системы DASIS были созданы аналитические модели СДУсамолета в аналоговой и дискретной формах (рис. 2.8–2.9), причем дискретнаяформаучитываетмногиеособенностицифровойреализации,включаядискретность по времени, асинхронность, многотактность, временные задержки,связанные с передачей информации и выполнением расчетов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
