Диссертация (785901), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Для корректной работы системыуправления необходимо проводить контроль входной информации. Основнымметодом контроля информации является сравнение резервированных сигналов.Вследствие асинхронности работы цифровых датчиков, информационных систем,вычислителей основного управления и модулей управления приводами валгоритмах контроля производится сравнение сигналов, относящихся к разныммоментам времени, т. е. оценивается рассогласование:| y(t )) || y1 (t ) y2 (t ) |.Поскольку практически все интересующие нас сигналы являются гладкими,то можно написать:| y(t )) ||dy(t )|.dtДанное рассогласование не должно превышать порога срабатыванияалгоритма контроля в течение времени подтверждения, которое составляет~ 0,2 с:y(t )) dy(t ) H.dtПоэтому для оценки максимального допустимой величины запаздыванияможно воспользоваться выражением:H.dy(t )dt maxВыбор порога срабатывания является весьма сложной задачей (см.
главу 4).Для многих параметров порог срабатывания назначается исходя из весьма общих122соображений, часто методом прямого подбора и обычно составляет ~ 10 % отполного диапазона изменения контролируемого параметра.Поэтому для предварительной оценки допустимого запаздывания имеемвыражение: max 0,1 ( ymax ymin ).dy(t )dt maxВ свою очередь, временной сдвиг между контролируемыми сигналамиможет достигать двух периодов обновления информации сигнала. Поэтому дляэффективной работы системы контроля необходимо, чтобы выполнялось условие:T0 0,05 ( ymax ymin ).dy(t )dt max(2.1)Для того чтобы воспользоваться оценкой (2.1), необходимо знатьраспределение PdX/dt для основных контролируемых сигналов.
В первомприближении эти распределения могут быть получены в результате обработкирезультатов моделирования самолета и системы управления на пилотажномстенде с участием опытных операторов и летчиков. Затем эти распределениямогут быть уточнены по результатам летных испытаний. На рис. 2.39 приведеныпримеры распределений, полученных в результате обработки результатов полетовна пилотажном стенде.На основании полученных статистических данных, а также моделированиядвижения самолета в условиях ветровых возмущений могут быть сделаныпредварительные оценки периодов обновления информации основных сигналов,используемыхв СДУ.В таблице 2.3 приведены оценкимаксимальныхдопустимых периодов обновления информации для основных входных сигналов,используемых СДУ.
В целом эти рекомендации соответствуют международнымтребованиям [80, 81].123Рисунок 2.39 – Плотности распределения PdX/dt для нормальной перегрузки,угла атаки, угловой скорости рыскания и управляющего сигнала на элероны, полученные на пилотажном стенде ПСПК-102Таблица 2.3 Оценка максимальных допустимых периодов обновления информации на основе эффективностиработы системы контроля|dX/dt|, Т=0.2сек30.00040.00020.00018.0001.5000.14095.00071.000126.000450.000500.000400.0007.8407.50010.000Диапазон15.00020.00015.00020.0003.5000.40050.00050.00050.000300.000300.000300.000300.00060.000120.000% Range %*Range101.500102.000101.500102.000100.350100.040105.000105.000105.0001030.0001030.0001030.000515.00053.00056.000Порог1.5002.0001.5002.0000.3500.0405.0005.0005.00030.00030.00030.00015.0003.0003.000Допустимоезапаздывание0.0500.0500.0750.1110.2330.2860.0530.0700.0400.0670.0600.0751.9130.4000.300Периодобновления0.0250.0250.0380.0560.1170.1430.0260.0350.0200.0330.0300.0380.9570.2000.150Рекомендуемыйпериод обновления0.020.020.020.050.05 - 0.10.05 - 0.20.020.020.020.020.020.020.50.10.1124Параметр – XУгловая скорость тангажаУгловая скорость кренаУгловая скорость рысканияУгол атакиНормальная перегрузкаБоковая перегрузкаСигнал на отклонение руля высотыСигнал на отклонение руля направленияСигнал на отклонение элероновОтклонение ручки по тангажу*Отклонение ручки по крену*Отклонение педалей*Истинная скоростьУгол тангажаУгол крена1252.3 Оценка влияния метода интегрирования на динамические элементыцифровой СДУОдним из вопросов, которые возникают при создании цифровых системуправления,являетсявыборметодаинтегрированияприреализациидинамических элементов (интегралы и фильтры), которые всегда присутствуют взаконах управления.
Если не рассматривать фильтры упругих колебаний, длякоторых используются специально разработанные методы синтеза цифровыхфильтров, то можно сказать, что для динамических элементов системыуправления используются два основных метода перевода алгоритмов системыуправления из аналоговой формы в цифровую:− интегрирование по методу прямоугольника;− интегрирование по методу трапеции.Для интегрирования по методу прямоугольника имеем следующеевыражение, связывающее оператор преобразования Лапласа с операторомразностных операций:s* 1 z 1, гдеT0 zz esT0 .Для интегрирования по методу трапеции имеем:s* 2 z 1– преобразование Тастина (Tustine transformation).T0 z 1Рассмотрим переходные процессы и частотные характеристики цифровойсистемы управления с типовыми динамическими звеньями – интегралом иапериодическим фильтром при разных вариантах их реализации. Путемпоследующего сравнения с частотными характеристиками исходных аналоговыхэлементов можно оценить влияние метода интегрирования на точность реализации.1.
Интегральное звено. На рис. 2.40 приведены переходные процессывыходных сигналов интегральных звеньев при ступенчатом, линейном игармоническом входных сигналах. Частота обновления информации цифровойсистемы составляет 50 Гц. Видно, что реализация интеграла по методупрямоугольника обеспечивает меньшее временное запаздывание цифровойсистемы по сравнению с аналоговой.126Рисунок 2.40 – Переходные процессы различных реализаций интеграловпри ступенчатом, линейном и гармоническом входных сигналах127На рис. 2.41 приведены частотные характеристики интегральных звеньевпри различных вариантах реализации цифрового интеграла. Видно, чтореализацияинтегралапометодупрямоугольникаобеспечиваетточноевоспроизводство частотной характеристики аналоговой системы.
Для данноговарианта имеем выражение для передаточной функции цифровой системы сцифро-аналоговым преобразователем в виде экстраполятора нулевого порядка:z 1 e sT0 1W D( z ) WЦАП ( s) T0 .z 1 sT0sДля варианта интегрирования по методу трапеции имеем следующеевыражение:T0 z 1 1 e sT0 1 1 e sT0W D( z ) WЦАП ( s) ,2 z 1 sT0s2т. е.
метод трапеции вносит искажение в реализацию интеграла.Рисунок 2.41 – Частотные характеристики различных реализаций интегралов1.Апериодическийфильтр.Нарис. 2.42приведенычастотныехарактеристики апериодического фильтра с постоянной времени 0,1 с в аналоговойформе и при цифровой реализации с периодом обновления информации – 20 мс.Видно, что с точки зрения фазовой характеристики метод прямоугольникапредпочтительнее начиная с частоты 1 Гц, тогда как амплитудная характеристикавоспроизводится точнее с помощью метода трапеции в диапазоне частот до 5-6 Гц.На рис. 2.43 приведены частотные характеристики апериодическогофильтра с постоянной времени 0,05 с.
Характер поведения остается тем же, т. е.амплитудная характеристика воспроизводится точнее с помощью метода128трапеции в диапазоне частот до 5-6 Гц, а фазовая характеристика цифровогофильтра, реализованного по методу прямоугольника, предпочтительнее начиная счастоты 1 Гц. Что касается апериодических фильтров с большими постояннымивремени (Тф ~ 0,5 с), то их поведение близко к поведению интегральных звеньев,поэтому для них метод прямоугольника предпочтительнее.Рисунок 2.42 – Частотные характеристики различных реализацийапериодического фильтра с Тф = 0,1 сРисунок 2.43 – Частотные характеристики различных реализацийапериодического фильтра с Тф = 0,05 с129В качестве общего вывода можно сказать, что оба метода обеспечиваютхорошее воспроизводство аналоговых динамических звеньев при их цифровойреализации. Несмотря на некоторое преимущество метода трапеции приреализации фильтров с малыми постоянными времени, в качестве универсальногометода трансформации аналоговых законов управления в цифровую формуможно порекомендовать метод прямоугольника.130Глава 3Анализ динамики цифровых резервированных асинхронных многотактныхсистем дистанционного управления самолетов.
Обеспечение синхронизациисостояний резервированных каналов СДУ и процессов в нихВ настоящее время все системы дистанционного управления современных иразрабатываемых самолетов реализуются в цифровой технике. В связи с этимчрезвычайно большой интерес вызывают расчетные методы анализа цифровыхсистем управления и синтез алгоритмов цифровой системы управления,обеспечивающих требуемые характеристики устойчивости, управляемости ибезопасности.3.1 Методы расчета цифровой системы дистанционного управленияВ настоящее время все системы дистанционного управления современных иразрабатываемых самолетов реализуются в цифровой технике. В связи с этимчрезвычайно большой интерес вызывает синтез алгоритмов цифровой системыуправления,обеспечивающихтребуемыехарактеристикиустойчивости,управляемости и безопасности.
Процесс разработки цифровой СДУ [1, 17–22]включает в себя, в числе прочих, следующие этапы:− разработку законов управления в аналоговой форме;− дискретизацию законов управления, т. е. перевод их из аналогового вида,основанного на преобразовании Лапласа, в форму, применяемую вцифровых системах управления, использующую Z-преобразование;− разработкуаппаратнойчастиипрограммированиецифровыхвычислителей;− тестирование элементов СДУ;− интеграцию,верификациюивалидациюСДУ.Тестированиекакизолированной СДУ, так и СДУ в составе комплекса бортовогооборудования на «железной/электронной птице».Как правило, алгоритмы управления синтезируются и отрабатываются ваналоговой форме. Однако для реализации в цифровой системе управления этизаконы нужно перевести в дискретную форму.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
