Mоделирование процессов и систем в Matlab (966709), страница 69
Текст из файла (страница 69)
Рис. В.31. Вкладка Оосцвепгайоп окна Маза ебйог 384 Урок 8 ° Взаимодействие ИАТГАВ с 5тшойпй Я ВНИМАНИЕ Грамиатические ошибки в тексте документации маски вызваны тем, что в русифицированной версии ИАТГАВ 6.5 появление в тексте документов или имени маски и блоков русской буквы вяз часто приводит к нарушениям работы маски или блока.
При составлении текстового оформления маски избегайте употребления атой буквы. С помощью вкладки Рагагпегегз (Параметры) можно сконструировать важнейшую часть маски — диалоговую (рис. 8.32). Рис. 8.32. Вкладка Рагагпесегз окна Мази ебйот Добавление очередного поля в маску осуществляется посредством щелчка мы- шью на кнопке Абб (Добавить).
Сама запись производится в области 01а(ой рага- птейегз (рис. 8.33). В столбец Подсказка записывается текст надписи, расположенной над полем вво- да, а в столбец ЧапаЫе — имя, под которым введенная величина будет фигуриро- вать в блоке. Как видно на рисунке, основное пространство этой вкладки занимает область (пока недоступная) Взасос рагаптесегз (Параметры диалога).
В ней вводятся параметры, определяющие количество полей ввода в окне настройки, надписи над ними и имена переменных, под которыми они будут фигурировать в блоке. Слева от указанной области находится единственная доступная кнопка с изображением стрелки (вверху). Это кнопка АгЫ (Добавить). Щелчок на кнопке приводит к активизации области — в ней появляется строка, в которую следует ввести параметры, В блоке 5 ВНЕ имеется два параметра, значения которых нужно вводить в диалоговом режиме, — матрица моментов инерции тела 3 размером ЗхЗ и вектор 88%0 начальных значений трех проекций угловой скорости тела.
Поэтому следует создать два поля для ввода значений указанных параметров и сделать надписи над ними. 385 Пользовательские библиотеки 5-блокое Рис. 8.33. Ввод диалоговых параметров маски блока 5 ООЕ !тобы завершить процесс создания маски, щелкните на кнопке ОК в окне редак ора маски, перейдите в окно библиотеки и дважды щелкните на изображении пока 5 ООЕ. На экране появится окно настройки блока (рис. 8.34).
'аким же образом создается окно настройки блока 5 КОтрнаЕ (рис. 8.35). Рис. 8 34. Окно нас~ройки блока 5 ООЕ Рис. 8.35. Окно настройки блока 5 КОозтат 386 Урок 8 ° Взаимодействие МАТсАВ с 5нппВпй Примеры применения пользовательской библиотеки Проиллюстрируем использование созданной нами библиотеки на двух примерах. В первом случае моделируется процесс управления угловым положением космичес. кого аппарата. Второй случай интересен тем, что создается модель очень сложного для программирования процесса действия сил сухого трения на движение тела. Ориентация космического аппарата Рассмотрим создание 5-модели и комплекта М-программ, предназначенных для моделирования процесса управления ориентацией космического аппарата (КА), в том числе искусственного спутника Земли (ИСЗ).
Чтобы упростить задачу, будем рассматривать космический аппарат как одно твердое тело, которое вращается вокруг Земли по замкнутой орбите. Управление ориентацией (угловым положением относительно орбитальной системы координат) осуществляется с помощью трех маховичних двигателей, оси которых совпадают с осями декартовой системы координат, жестко связанной с корпусом КА. Маховичные двигатели производят разгон маховика в соответствии с уравнениями — =зим л=х,у,г НН„ й (8.6) и создают момент сил, действующий на корпус КА, вокруг оси вращения маховика. Последний момент вызывает изменение углового движения КА вокруг этой оси, то есть осуществляет управление ориентацией.
Изменение угловой ориентации космического аппарата в пространстве подчиняется законам механики, на основе которых строятся уравнения, реализованные в блоках 5 РРЕ и 5 К0гриай. Создадим 5-модель системы ориентации и сохраним ее в файле 50Р КА.пнй.
Блоксхема системы ориентации (рис. 8.36) состоит из последовательно соединенных блоков 5 РРЕ и 5 К0цаас охваченных тремя цепями обратной связи, обеспечивающими управление космическим аппаратом по кватерниану, угловой скорости и компенсацию гироскопического момента, возникающего при поворотах КА. Полученное на выходе блока 5 К0цаай значение кватерниона поворота поступает на вход блока МАТЮКАВ Рппсооп, который выделяет векторную часть этого кватерниона, необходимую для формирования вектора момента управления угловым положением КА.
вооеемвмв мнееонаавв не аванесов оан самин Нн Гнсаееае не ао ваемо ноня Рис.8.36. Блок-схема системы управления ориентацией космического аппарата 387 Примеры прииенения пользовательской библиотеки В целом момент сил управления формируется по такому закону: (8.7) М = — К,т) -)Э,а+(отк)(Яю).
» 3 [1200 100 .200:100 2200 300;.100 300 3100) д —. 1200 100 -100 100 -200 2200 300 300 3100 Матрица моментов демпфирования: » Ог 0.318"ОтаОП1200 2200 3100)) Ог- 378.0000 О 0 б93.0000 0 О 0 97б.5000 Матрица позиционного управления (четыре значения): О матрица управления пропорциональна обратной матрице моментов инерции » Кг 873 - слаОЦ201,110.78)): Кг- 201 О 0 0 0 110 0 0 78 В нем можно различить три составляющие. Первая иэ них пропорциональна векторной части кватерниона отклонения текущего положения КА от заданного его положения (в этой программе заданное положение отвечает нулевому значению векторной части кватерниона).
Она заставляет КА приближаться к заданному угловому положению. Вторая состакзяюпвзя момента управления пропорциональна вектору угловой скорости КА; она образует демпфирование процесса приближения КА к заданному положению. Третья составляющая вводится для того, чтобы компенсировать возникающий при угловом движении КА гироскопический момент, который стремится повернуть КА вокруг оси, перпендикулярной оси действия момента сил управления; именно эта составляющая заставляет корпус КА возвращаться в заданное положение по кратчайшему пути, то есть уменьшает энергетические затраты на переориентацию КА.
Матрицы К „и Р „определяют закон управления и должны быть заранее известны. Формирование первой составляющей момента управления на блок-схеме осуществляется верхней обратной цепью с матричным усилителем Кг. Вторая составляющая формируется цепью с матричным усилителем Ог. Третья составляющая обеспечивается третьей обратной цепью, в состав которой входят матричный усилитель 3 и образованный ранее блок сгозз(01,02). Эти составляющие складываются на сумматоре и подаются на вход блока 5 00 Е Так образуется замкнутая система управления ориентацией.
Смоделируем поведение системы ориентации космического аппаратаь управляемого по компонентам кватерниона при разных законах регулирования в соответствии с такими данными. Матрица инерции КА: 388 Урок В ° Взаимодействие МАТ(ДВ с 5ттпцВпй О матрица управления пропорциональна единичной матрице Е » Кг - К"Е = Цтай((110.ПО,ПО)): КгПО О 0 0 ПО 0 0 0 ПО О матрица управления представляет собой комбинацию матриц инерции и единичной Кг (а) рцаЗ + ЬесаЕ) цвай((72,П0.2041): КГ = 72 0 О ПО 0 0 О матрица управления пропорциональна матрице моментов инерции з Кг Кнд - сдай((50,110.155В Кг = б0 0 0 О ПО 0 О 0 155 Будем полагать, что орбитальная угловая скорость равняется нулю, а начальное отклонение положения КА от заданного определяется кватериионом Ои0 - (0.159 0.57 0.57 0.57) Это отвечает начальному отклонению от требуемого положения, равному 161,7*.
Чтобы начать моделирование, нужно присвоить исходные значения всем параметрам. По окончании моделирования необходимо на основе полученных данных построить ряд графиков, которые отображали бы процесс переориентации КА ' Выполним этн процедуры (а также собственно моделирование) с помощью специального М-файла 500 КАцрт.пт. Его текст приведен ниже. т 500 Кдцрг.ю $ Управляющая програнна для запуска нодели 500 Кд.яяд т Лазарев Ю.Ф. 18-12-2003 т Последние изненения 2-2-2004 с)еаг аП с)с К (3.1,2): ОМО = 0:$.01; т Ввод значений нмрици инерции д - (1200 100 -200; 100 220 $ П проекций угловой скорости тела 095КО - (О 0 О): т 2) нонпонентов яватерниона поворота Онб = (0.159,0.57,0.57,0 57П Цн0 = ОнО(П: ци = ЪО(2:4); 00 = 2насоз(дтд)); Сз0 = цщ/зтп(0072): 72-(1000П т Матрици нонентов УПРДОЛЕНИЯ О< О 315ЯОЧ ар(йтаО(3)) и (201.П0.78;ПО ПО ПО;72 ПО 204:бО ПО 155) Хог К "* 1:4 т Установяа параметров ноделирования Примеры применения пользовательской библиотеки Кг - а!ар(Ч(К,:)) орп!сап = п)ввеп('5а)пег'.'абе45'.'Не)та!',1е-6): втв('500 КА',60,орг)оав): $ МОДЕОНРОВАННЕ на 5-надели $ Фориирование данных длп вывода ГРАФНКОВ 11 = воа!я цО - уааг(:,1): цх - уаннг(:,2): цу - уоыг(;.3): цг — уоас(:.4); овх — уоаг(:.5): опу = уса((:.6): впг — уоаг(:.У): Мх = уоас(:,11); Му уоыг(:,12): Мг — уоас(: „13): 1Р Д =='1 11 - 11: ц01 - ц0: цх1 = цх; цу1 = цу; цг1 « цг: впх! = овх; ову1 - впу: овг! - овг; Мх1 = Мх; Ру1 - Му: Мг! - Мг: е!пе!Г К == 2 02 = 11: ц02 ц0: цх2 = цх; цу2 цу; цг2 цг: впх2 = овх: ову2 - сву: овг2 - свг: Мх2 = Мх: Ну2 - Му; Мг2 - Мг: е)пе1й К = 3 13 = (С: цОЗ = ц0; цхз цх: цуз"цу: цгз — цг: овхз - впх; авуз - впу; впгз - впг: Нхз - Мх; Муз - Му; Мгз - Мг; е)пе11 К вЂ” 4 14 11; ц04 - ц0, цх4 = цх: цу4 = цу: цг4 - цг; впха свх: ову4 - впу; опва - впг: Мх4 = Мх; Му4 - Му; Мг4 - Нг: еао с)еаг гв цО цх цу гнг авх ову оннг Мх Ру Мг еаа А = 180/р1: 01 = 2"асов(ц01); 02 - 2 асан(ц02): 03 = 2'асов(ц03)„ -04 = 2 асов(ц04)„.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
