Диссертация (785901), страница 28

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

Текст из файла (страница 28)

е. Y = Yst.Поэтому:Y K T1T1s  2  Kst  Yst.Для наиболее критичных статических сигналов имеем:K1 K2  K st.210С учетом коэффициентов при интеграле и статических коэффициентов,характерных для современных самолетов, значение коэффициента синхронизациисоставляет K1 = 0,5…1,0.Выравнивание информации оказывает влияние на динамические свойствасистемы управления и устойчивость замкнутой системы «самолет – СДУ».Оценим влияние синхронизации на динамические свойства интегральных звеньев,т. е.оценимискажениепередаточнойфункции,вносимоепроцедуройсинхронизации.Процедура расчета и синхронизации интегралов может быть описанаследующими разностными уравнениями:y 1 (nT0 )  y 1 (nT0  T0 )  T0 [ X (nT0 )  K1 ( y 2 (nT0  T0    n2T0 )  y 1 (nT0  T0 ))],y 2 (nT0  )  y 2 (nT0    T0 )  T0 [ X (nT0  )  K1 ( y 1 (nT0  n1T0 )  y 2 (nT0    T0 ))],где: T0 – период обновления информации цифровой СДУ; – временной сдвиг между моментами обновления информации первого ивторого каналов СДУ;n1, n2 – числа, определяющие, сколько периодов обновления информациисоставляют запаздывания при передаче информации по каналам ММО.Эту систему уравнений можно переписать в виде:y 1 (nT0 )  (1  c) y 1 (nT0  T0 )  T0 X (nT0 )]  cy 2 (nT0  T0    n2T0 ),y 2 (nT0  )  (1  c) y 2 (nT0    T0 )  T0 X (nT0  )]  cy 1 (nT0  n1T0 ),где c = K1·T0.

Эти выражения соответствуют т. н. выравниванию интеграла повходу (см. главу 4). Используя линейную интерполяцию для входного сигналаX (nT0  )  X (nT0 ) ( X ((n  1)T0 )  X (nT0 )),T0получаем для Z-преобразований сигналов X, y1 и y2 систему уравнений:1 ccT0 n 1 Z ( y 1 )2zz Z(X ) .c1 c n1 ( z  1) z Z ( y 2 ) T0 1 z1T01211Разрешая эту систему относительно Y1 и Y2 и используя понятиеэквивалентного управляющего сигнала, можно получить выражение дляэквивалентной передаточной функции (без экстраполятора):WT0  1  cc  n 1 1  ( z  1)  1 2  det zz 2  T0   1   c 1  c  , 1    1   n 1  1 1(z1)z  T0 T0  z    z 1 2c2 1 c где det  1   n1  n2 1 .z zМожно упростить это выражение и получить формулу:W11,s 1  c(n1  n2  1)2которая означает, что выравнивание приводит к изменению коэффициента приинтеграле.При малых значениях коэффициента выравнивания с имеем оценку:W1 c(n1  n2  1)  1 .s 2При отсутствии запаздываний в линиях межмашинной связи (n1 = n2 = 0)имеем:W1 c 1  .s  2При K1 = 1, T0 = 0,01 и с = 0,01 синхронизация интегралов приводит кувеличению коэффициента при интеграле на 0,5 %, т.

е. этим влиянием можнопренебречь.Приналичиидополнительныхзапаздыванийвлинияхмежмашинного обмена и при увеличении коэффициента выравнивания искажениединамических характеристик растет. Однако при K1 = 0,5 и при реальныхзапаздываниях в линиях ММО изменение коэффициента при интеграле непревышает ~ 1 %, что вполне допустимо. На рис. 5.3 приведены точные частотные212характеристики данной системы (без экстраполятора) при различных K1 иналичии дополнительных запаздываний в линиях межмашинного обмена.Видно, что искажение частотной характеристики заметно лишь прибольших значения коэффициента выравнивания К1 = 10 и при наличиидополнительных запаздываний в линиях межмашинного обмена.Рисунок 5.3 – Частотные характеристики двухканальной системы с интегральнымзвеном при наличии синхронизации; n1 = n2 = 0213Выбор коэффициента K2.

Помимо синхронизации между вычислителямипредусмотрено выравнивание интегральных сигналов каналов управления иконтроля y C1 , yM1 внутри одного вычислителя (рис. 5.1). Здесь необходимовыбрать параметр синхронизации K2. При этом основным возмущающимфакторомявляетсясреднеезначениеинтеграловдругихвычислителейy23 = 0,5(y2 + y3), которое выступает как внешнее воздействие. При нулевомвходном сигнале Х = 0 имеем выражения для интегралов каналов управления иконтроля:K1 ( y  23  y C1 ),sKy M2 ( s )  2  ( y C1  y M1 ).sy C1 ( s ) Из первого уравнения имеем:y C1 ( s) K1 s1y  23 y ,K1 s  1T1s  1  23поэтому для рассогласования между средним значением интегралов соседнихканалов и значения интеграла канала управления справедлива оценка:yC1 ( s)  y 23  T1sy .T1s  1  23Из второго уравнения можно получить:yM1 ( s) K2 s1yC1 yC1.K2 s  1T2 s  1Для рассогласования между каналами управления и контроля имеемвыражение:1  CTsTs1 y 1  2 yC1  2 yC1 ( s)  yM1 ( s )  1 yT2 s  1T2 s  1 T1s  1  23 T2 s  1 или же:214y C1 ( s)  y M1 ( s)  T2 T1 ( yC1  y  23 ).T2 s  1Если сравнивать рассогласование между интегралом канала управления исредним значением интегралов соседних вычислителей и рассогласование междуинтегралами каналов управления и контроля, то второе должно быть меньше.

Впротивном случае синхронизация интегралов между вычислителями можетвызывать срабатывание системы контроля внутри вычислителя. Поэтому T2 < T1или K2 > K1. Учитывая выбранное значение K1 = 0,5…1,0, можно получитьзначение K2 = 1,0…2,0.Частотные характеристики от входного сигнала, которым является среднеезначение интегралов от других вычислителей, до рассогласования интеграловвнутри вычислителя и между вычислителями приведены на рис.

5.4–5.5. Там жепоказаноотношениеэтихрассогласований(разностьлогарифмическиххарактеристик) для демонстрации того, какое рассогласование больше. Набольшихчастотахрассогласованиевнутривычислителяменьше,чемрассогласование между вычислителями. При K1  K2 (рис. 5.4) рассогласованиевнутри вычислителя не превышает рассогласования между вычислителями, т. е.алгоритм синхронизации интегралов каналов управления и контроля внутривычислителяпарируетвнешнеевозмущение–рассогласованиемеждувычислителями. При K1 > K2, т. е.

когда коэффициент синхронизации внутривычислителя меньше, чем коэффициент синхронизации между вычислителями,рассогласование внутри вычислителя становится больше, чем рассогласованиемежду вычислителями (рис. 5.5), т. е. алгоритм синхронизации интеграловканалов управления и контроля внутри вычислителя не успевает парироватьвнешнее возмущение, что недопустимо.Оцениватьискажениединамическиххарактеристикрезервированнойсистемы управления и рассогласование между ее каналами вследствиесинхронизации значений интегралов внутри вычислителей не имеет смысла,поскольку синхронизация интегралов в канале контроля не оказывает влияния на215интеграл канала управления, что является достоинством данного методасинхронизации интегралов.Рисунок 5.4 – Рассогласование внутри вычислителя, между вычислителямии соотношение рассогласований.

K1 = 0,5, K2 = 1,0Рисунок 5.5 – Рассогласование внутри вычислителя, между вычислителямии соотношение рассогласований; K1 = 1,0, K2 = 0,52165.2 Синтез алгоритма синхронизации дискретных сигналовв цифровой резервированной системе управленияПостроение системы контроля. В настоящее время системы управлениясамолетов строятся на базе бортовых цифровых вычислительных машин.Важнейшимихарактеристикамисистемыуправленияявляютсяееотказобезопасность и надежность, которые определяются ее архитектурой,уровнем резервирования, надежностью элементов и эффективностью системыконтроля.Дляобеспечениянадежностииотказобезопасностисистемарезервируется, т.

е. имеет несколько источников однотипной информации,каналовсвязи,вычислителей,приводовисекцийоргановуправления.Резервирование элементов ведет к увеличению надежности системы, еслиобеспечивается обнаружение, локализация и изоляция отказавшего элемента.В настоящеевремявычислительнойдлячастиобеспечениявычислителитакихсистемысвойствуправленияинформационностроятсякаксамоконтролируемые модули: они имеют архитектуру пары (Airbus A-320–380,Sukhoi SuperJet 100 и др.) или триады (Boeing 777). Ниже рассматриваетсяархитектура пары, в которой вычислитель имеет каналы управления и контроля.Система контроля цифровой дистанционной системы управления в числепрочих функций выполняет синхронизацию состояний каналов управления иконтроля одного вычислителя и состояний разных вычислителей (рис.

5.6).Системы контроля перспективных комплексных систем управления обеспечиваютмониторинг летной ситуации и формирование рекомендаций экипажу [82-90].Для обеспечения идентичности состояний разных каналов применяютсялинии межмашинного обмена. Входные разовые команды от резервированныхкнопок, выключателей и т. д., как правило, контролируются с помощьюмажоритарной логики путем проверки соотношений типа «X1 = X2». В связи срезкимростомлогическойсложностиалгоритмовсовременнойсистемыуправления, вызванным повышением ее функциональности, в ней появляетсябольшое количество дискретных сигналов, которые являются выходнымисигналами логических элементов.

Среди этих логических элементов – реле,гистерезисы, триггерные схемы, логические элементы «И», «Или», «Больше»,«Равно» и др. (рис. 5.6). В связи с этим особый интерес представляет проблема217обеспечения синхронизации многочисленных ключей, находящихся в разныхканалах системы управления и определяющих их состояния. Ниже рассматриваетсяалгоритм синхронизации выходных дискретных значений логических звеньев (релеи гистерезис) резервированной цифровой системы управления.Рисунок 5.6 – Организация вычислительного процесса в вычислительной пареПостроение алгоритмов контроля с помощью конечных автоматов.Эффективным подходом к построению систем управления с высоким уровнемлогической сложности является использование конечных автоматов [74–77],которые позволяют строить логически стройные и наглядные схемы управления взависимости от состояния динамической системы, т.

е. системы и объектауправления, а также решаемой задачи. Конечный автомат – абстрактныйавтомат без выходного потока, число возможных состояний которого конечно.Результат работы автомата определяется по его конечному состоянию.Существуют различные варианты задания конечного автомата.

Например,конечныйавтоматможетбытьзаданспомощьюM = (Q, Σ, , q0, F), где:–Q – конечное множество состояний автомата;− q0 – начальное (стартовое) состояние автомата (q0  Q);пятипараметров:218− F – множество допустимых состояний, таких что F  Q;− Σ – допустимый входной алфавит (множество допустимых входныхсимволов), из которого формируются строки, считываемые автоматом;−  – заданное отображение множества Q  ΣВО в множество P(Q), т. е. :Q  Σ  P(Q) (иногда  называют функцией переходов автомата).Автомат начинает работу в состоянии q0, считывая по одному символувходной строки. Считанный символ переводит автомат в новое состояние из Q всоответствии с функцией переходов.

Если по завершении считывания входногослова (цепочки символов) автомат оказывается в одном из допускающихсостояний, то слово «принимается» автоматом. В этом случае считается, что онопринадлежит языку данного автомата. В противном случае слово «отвергается».Конечные автоматы широко используются на практике, например всинтаксических, лексических анализаторах, и тестировании программногообеспечения на основе моделей.Важнейшими чертами конечного автомата являются:–Диаграмма состояний (или иногда граф переходов) – графическоепредставление множества состояний и функции переходов.

Характеристики

Список файлов диссертации