Скачать презентацию СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ Универсальное Скачать презентацию СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ Универсальное

Presentation_KM_2.pptx

  • Количество слайдов: 41

 • • СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ Универсальное • • СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ Универсальное "ядро" системы управления: 1 - комплекс командных приборов (гиростабилизированная платформа, акселерометры, преобразователи, следящие системы, источники питания) 2, 2 а - бортовой цифровой вычислительный комплекс Типовые приборы и подсистемы, адаптируемые к конкретному ракетно-космическому комплексу: 3 - управление рулевыми приводами 4 - управление приводами регулирования двигательных установок 5 - управление автоматикой двигательных установок и пневмогидравлических систем 6 - управление пирозапалами 7 - управление другими бортовыми системами (телеизмерений, командной радиолинией, терморегулирования и т. д. ) 8 - коммутаторы силового электропитания 9 - аппаратура спутниковой навигации Универсальный наземный проверочно-пусковой комплекс для всех видов испытаний СУ на заводах-изготовителях, технических и стартовых позициях: 10 - необслуживаемая аппаратура 11 - аппаратура управления, отображения и регистрации

Задачи системы управления по обеспечению перемещения объекта к цели Задача управления ориентацией объекта Задача Задачи системы управления по обеспечению перемещения объекта к цели Задача управления ориентацией объекта Задача навигации (определение координат и скоростей объекта по информации о его ускорениях)

 Подвижный объект (ПО) можно рассматривать как твердое тело с шестью степенями свободы. Движение Подвижный объект (ПО) можно рассматривать как твердое тело с шестью степенями свободы. Движение ПО складывается из поступательного движения его центра масс и вращательного движения вокруг последнего. Поступательное движение определяется координатами центра масс (в общем случае его радиус-вектором Rr), векторами линейной скорости и ускорения. В качестве параметров, определяющих угловое положение ПО, движущихся вблизи поверхности Земли, используют углы, которые отсчитывают от горизонтного трехгранника с началом в центре масс ПО и с географической ориентацией в азимуте. Условно можно считать, что задачи, связанные с поступательным движением объекта, решаются с помощью навигационных систем, а угловое положение ПО определяется системой ориентации. В общем случае ориентацию подвижного объекта определяют относительно некоторой неподвижной (инерциальной) системы координат (ИСК). Для решения задачи ориентации на борту объекта необходимо иметь аналог ИСК, который может быть либо физическим в виде твердого тела неподвижного относительно ИСК (платформа, у которой угловая скорость в ИСК равна нулю), либо аналитическим, реализуемым в вычислительном устройстве, которое непрерывно вырабатывает параметры ориентации относительно ИСК.

Техническими требованиями, предъявляемыми к комплексу командных приборов по назначению, являются: ‒ создание на борту Техническими требованиями, предъявляемыми к комплексу командных приборов по назначению, являются: ‒ создание на борту ракеты инерциальной системы координат; ‒ измерение углов разворота ракеты относительно этой системы координат; ‒ измерение приращения кажущейся скорости ракеты в проекциях на заданные направления осей чувствительности акселерометров; ‒ измерение координат визируемых навигационных звезд; ‒ выдачи в БАСУ сигналов, пропорциональных измеренным величинам; ‒ осуществление доворота стабилизированной платформы с установленными на ней акселерометрами и астровизирами в инерциальном пространстве с целью начальной выставки в стартовую систему координат или в положение визирования навигационных звезд; ‒ прием из БАСУ команд управления и реализация в соответствии с ними заданных режимов работы; ‒ передача в систему телеизмерений информации о функционировании ККП в рабочих режимах.

 1 – ДКВ (ось В) 2 – Рама Т 3 – ПС 4 1 – ДКВ (ось В) 2 – Рама Т 3 – ПС 4 – ДКР (ось Р) 5 – Вентилятор (2 шт. ) 6 – Корпус прибора 7 – ДКТ (ось Т) 8 – ГБ Р 9 – ГБ В 10 – ЧЭ акс. Y 11 – ДМПТ_В, ПК 12 – Рама Р 13 – ЧЭ акс. 1 14 – ЧЭ акс. Х 15 – ДМПТ_Р 16 – ЧЭ акс. 2 17 – ДМПТ_Т 18 – ЧЭ акс. Z 16 – ЧЭ акс. 2 17 – ДМПТ_Т 18 – ЧЭ акс. Z 19 – ГБ Т Кинематическая схема ГСП

РАЗРАБОТКА ИНЕРЦИАЛЬНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ И СИСТЕМ РАЗРАБОТКА ИНЕРЦИАЛЬНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ И СИСТЕМ

Система стабилизации Система стабилизации` (СС) предназначена для компенсации возмущающих моментов, действующих по осям карданова Система стабилизации Система стабилизации` (СС) предназначена для компенсации возмущающих моментов, действующих по осям карданова подвеса ГСП, и обеспечивает сохранение неизменной ориентации в пространстве стабилизированной платформы (ПС). Система стабилизации состоит из трех каналов, обеспечивающих стабилизацию относительно осей В, Р, Т карданова подвеса. В электронных блоках каждого канала предусмотрены входы для сигналов системы грубого приведения (ГП). Система обладает качеством, близким к астатизму первого порядка по отношению к возмущающим моментам, действующим относительно осей карданова подвеса. Статическая ошибка при возмущениях 2000 Гсм не превышает 2 угл. сек, динамическая ошибка в переходном процессе при отработке ступенчатого воздействия Мв=2000· 1[t] Гсм не более 2 угл. мин. , при этом время переходного процесса не превышает 0, 8 с. Максимальные амплитудные искажения ГСП, как измерителя углового положения изделия, при движения основания с амплитудой 0, 1 угл. град не превышают 20%, при этом фазовые запаздывания не превышают 20º.

ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА “КЛАССИЧЕСКИЙ” ГИРОСКОП (БЫСТРОВРАЩАЮЩИЙСЯ ВОЛЧОК) – ОТ ГРЕЧЕСКИХ СЛОВ (ГИРОС) – ВРАЩЕНИЕ, (СКОПЕЙН) ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА “КЛАССИЧЕСКИЙ” ГИРОСКОП (БЫСТРОВРАЩАЮЩИЙСЯ ВОЛЧОК) – ОТ ГРЕЧЕСКИХ СЛОВ (ГИРОС) – ВРАЩЕНИЕ, (СКОПЕЙН) – ВИДЕТЬ. ГИРОСКОП ВОЗНИК КАК ИГРУШКА В ДРЕВНЕМ ЕГИПТЕ И ВЕЛ СЕБЯ ОЧЕНЬ НЕОБЫЧНО. ОБЪЯСНЕНИЕ ПРИЧИН НЕОБЫЧНОГО ПОВЕДЕНИЯ (НАПРИМЕР, УСТОЙЧИВОСТИ) ПОЯВИЛИСЬ ТОЛЬКО ПОСЛЕ ТОГО, КАК Л. ЭЙЛЕР (1707 -1783) СОЗДАЛ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ ДВИЖЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА, А Ж. Л. ЛАГРАНЖ (1736 -1813) И ДРУГИЕ УЧЕНЫЕ РАЗВИЛИ ЭТИ ОСНОВЫ. ТЕОРИЯ “КЛАССИЧЕСКИХ” ГИРОСКОПОВ ОСНОВЫВАЕТСЯ НА ПОЛОЖЕНИЯХ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ О СФЕРИЧЕСКОМ ДВИЖЕНИИ ТВЕРДОГО ТЕЛА (РИС. 1. 1). СПОСОБ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ТЕЛА В ТОЧКЕ РЕАЛИЗОВАН В ВИДЕ ВНЕШНЕГО И ВНУТРЕННЕГО КАРДАНОВОГО ПОДВЕСА. а) б) в) Рис. 1. 1. Способы реализации сферического движения тела с помощью закрепления в точке (а); внешнего (б) и внутреннего (в) карданового подвеса: 1 – ротор, 2, 3 – внутренняя и наружная рамки, 4 – ось вращения ротора, 5 – основание

 Историческое определение Традиционно гироскоп – устройство, состоящее из быстровращающегося динамически симметричного ротора и Историческое определение Традиционно гироскоп – устройство, состоящее из быстровращающегося динамически симметричного ротора и подвеса, обеспечивающего движение ротору вокруг неподвижной точки, лежащей на его главной оси. Точка 0 пересечения осей вращения карданового подвеса называется - точка подвеса. Гироскоп свободный, если сумма моментов всех сил относительно любой из осей равна нулю и вращение происходит по инерции. Одна из первых конструкций гироскопа в кардановом подвесе – гироскоп Боненбергера (1802). Гироскоп, центр тяжести которого совпадает с точкой подвеса или c точкой опоры – астатический – гироскоп Эйлера. Координаты центра тяжести такого гироскопа в системе главных центральных осей 0 xyz: xc= yc= zc= 0. Гироскоп, центр тяжести которого смещен относительно точки подвеса или точки опоры вдоль главной оси вращения ротора (yс = zс = 0, xc = a) – тяжелый – гироскоп Лагранжа. Гироскоп, центр тяжести которого смещен относительно точки подвеса или точки опоры вдоль его других главных осей инерции (например, xс = zс = 0, yc ≠ 0, B=C=2 A) – несимметричный – гироскоп Ковалевской.

а) б) в) г) Гироскопы Боненбергера 1802 (а), Эйлера (б), Лагранжа (в) и Ковалевской а) б) в) г) Гироскопы Боненбергера 1802 (а), Эйлера (б), Лагранжа (в) и Ковалевской (г)

Физическая природа гироскопических явлений , Физическая природа гироскопических явлений заключается в действии Кориолисовых сил Физическая природа гироскопических явлений , Физическая природа гироскопических явлений заключается в действии Кориолисовых сил инерции на быстровращающееся твердое тело с кинетическим моментом H при наличии переносной угловой скорости e. Рассмотрим однородный круглый диск радиуса R и толщины b, вращающийся с угловой скоростью Ω вокруг оси z (рис. 1. 3). Пусть этот диск начал вращаться вокруг оси x с угловой скоростью x. Выберем элементарную массу диска: где – плотность; d. V- элементарный объем. Ускорение Кориолиса массы dm: где - вектор относительной скорости

К пояснению физической природы гироскопических явлений (РМ) Эпюра распределения w. K по ободу ротора К пояснению физической природы гироскопических явлений (РМ) Эпюра распределения w. K по ободу ротора (при r = R) Модуль ускорения Кориолиса:

Модуль элементарной силы инерции Кориолиса: Модуль элементарного момента силы инерции Кориолиса: . Интегрируя полученное Модуль элементарной силы инерции Кориолиса: Модуль элементарного момента силы инерции Кориолиса: . Интегрируя полученное выражение для d. My, получим модуль главного момента Кориолисовых сил инерции, который и представляет собой гироскопический момент MГ: где: H = C - кинетический момент ротора, C = m. R 2/2 – момент инерции ротора относительно оси z, m = b R 2 – масса. В векторном виде, полагая . , для гироскопического момента относительно оси y:

Компьютерные модели гироскопических эфектов Компьютерные модели гироскопических эфектов

 Принцип действия поплавкового гироскопа основан на том, что быстровращающийся ротор с кинетическим моментом Принцип действия поплавкового гироскопа основан на том, что быстровращающийся ротор с кинетическим моментом Н прецессирует под действием возмущающей силы, приложенной к его корпусу и направленной по его оси чувствительности (перпендикуляру к оси кинетического момента и оси подвеса). • Взвешивание поплавка в вязкой жидкости позволяет минимизировать сухое трение в опорах подвеса, повышает вибро - и ударостойкость прибора. • Поплавковые гироскопы имеют точность до 10 -3 10 -5 град/час, выдерживают вибрационную нагрузку до 15 g при частотах колебаний объекта до 2 к. Гц и ударные нагрузки до 100 g , что обуславливает их широкое применение на самолетах и ракетах.

Система стабилизации Режим ГП Режим НО (начальной ориентации) Режим выставки в заданное положение Режим Система стабилизации Режим ГП Режим НО (начальной ориентации) Режим выставки в заданное положение Режим ИУ (измерение и удержание) Режим ПР программных разворотов Режим моделирования ИСК в полете Структура режимов системы стабилизации

Система грубого и точного приведения, программных разворотов. Система грубого приведения (ГП), измерения и удержания Система грубого и точного приведения, программных разворотов. Система грубого приведения (ГП), измерения и удержания (ИУ), управления прецессионным движением (УПД) предназначена для установки осей стабилизированной платформы в заданное положение, включает в себя прибор ЦЕ 3803, датчики команд по осям В, Р, Т, датчики моментов ГБВ, ГБР, ГБТ, усилители системы стабилизации УКБ-01, УКБ-02, УКБ-03, двигатели стабилизации ДМПТВ, ДМПТР, ДМПТТ и устройство обмена ККП прибор ПЯ 494. В режиме грубого приведения цифровая информация БЦВК преобразуется в устройстве обмена в сигналы ШИМ соответствующего канала – ШИМВ, ШИМР, ШИМТ, которые преобразуются в напряжение постоянного тока и поступают в усилители стабилизации УКБ-01, УКБ-02, УКБ-03. и далее в двигатели стабилизации. В режиме УПД (точные развороты, измерение уходов, автономная азимутальная ориентация) сигналы ШИМ преобразуются в токи, поступающие в датчики момента гироблоков ГБВ, ГБР, ГБТ. В режиме ГП источником информации о текущем положении ПС ГСП служат датчики команд, установленные на осях карданова подвеса. Режим ГП служит для разворотов ПС ГСП в заданные положения. В режиме ИУ источником информации могут служить как датчики команд, так и акселерометры. Во всех случаях управление разворотами осуществляется программно через БЦВК. Переключение режимов работы осуществляется по командам СУ.

Система дифференциальных уравнений, описывающих модель режима ГП Модель канала в режиме грубого приведения ККП Система дифференциальных уравнений, описывающих модель режима ГП Модель канала в режиме грубого приведения ККП ϕ УСС УО БЦВК

 Система измерения приращения кажущейся скорости содержит пять чувствительных элементов акселерометра маятникого типа ЧЭХ, Система измерения приращения кажущейся скорости содержит пять чувствительных элементов акселерометра маятникого типа ЧЭХ, ЧЭУ, ЧЭZ, ЧЭλ 1, ЧЭλ 2, (приборы ЦЕ 1909 А с блоками питания БПЧЭ) воспринимающих проекции кажущегося ускорения на их измерительные оси, и пять электронных одноканальных приборов (приборов ЦЕ 3315 М), осуществляющих преобразование интеграла тока обратной связи датчика момента акселерометра в последовательность импульсов, частота которых пропорциональна измеряемому ускорению, поступающих через устройство обмена ККП (приборы ПЯ 494) в БЦВМ. Система измерения углов по осям карданова подвеса Система измерения угла рассогласования между осями ГСП и осями изделия содержит: а) три синусно-косинусных вращающихся трансформатора (датчика команд ДКВ, ДКР, ДКТ - приборы ТВ 1 -32 В с: - одно-параполюсной обмоткой (грубый отсчет ГО), - тридцатидвух параполюсной обмоткой (точный отсчет ТО), б) электронный трехканальный прибор фазового преобразователя угла (ФПУ прибор ПЯ 3118). В зависимости от наличия формируемого прибором ПЯ 494 сигнала “Вкл. ГО” прибор обрабатывает информацию грубого канала ГО. Прибор ФПУ осуществляет запитки датчиков команд и преобразует информацию датчиков команд во временные интервалы, которые определяют измеряемый угол и выдает информацию в устройство обмена приборы ПЯ 494. Комплексированные значения ГО и ТО позволяют получить в БЦВК позиционные значения углов.