Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.sao.ru/hq/vch/Publications/Russ/html/Diss/node32.html
Дата изменения: Unknown
Дата индексирования: Sat Sep 11 21:41:05 2010
Кодировка: koi8-r
Поисковые слова: regolith

Алгоритм работы следящей системы

При разработке алгоритма отработки траектории движения кроме отмеченных особенностей всей системы учитывались следующие факторы:

1.

Большие вариации параметров объекта управления, так как масса, центр тяжести, коэффициент трения подвижной каретки меняются при установке и смене радиометров и другой измерительной аппаратуры.

2.

Существенный дрейф коэффициента передачи исполнительного электропривода при больших вариациях внешней температуры (от -20 до $+40 ^\circ C$), влажности (5-98%).

Таким образом, разрабатывалась система управления, параметры которой являлись существенно переменными. Поэтому для получения приемлемого качества работы желательно было охватить обратной связью максимальное число звеньев системы.

При выборе места введения управляющего воздействия в контур управления следовало определить, отслеживать ли ошибку по скорости, получаемой из разности координат в дискретные временные отсчеты, или формировать сигнал рассогласования самих координат.

Замыкание обратной связи только по скорости из-за вышеупомянутых факторов требует существенных эксплуатационных затрат, например периодического экспериментального выяснения момента начала движения для устранения систематической координатной ошибки. Выявление этих недостатков на эксплуатировавшейся системе управления кареткой облучателя  2 потребовало пересмотреть как программно-алгоритмический, так и аппаратный способы реализации системы, отрабатывающей непосредственно координатное рассогласование.

Решение проблемы устойчивости координатной системы при миниуме динамической ошибки было осуществлено известным способом введения форсирующего звена, т.е. звена, предвычисляющего заранее выходную реакцию системы, заставляющего отслеживать координату с опережением. Величина опережения берется достаточно малой, такой, чтобы можно было пренебречь ошибкой предварительного расчета. При этом предрасчет реализуется простой линейной экстраполяцией текущих координат при заданной мгновенной скорости движения.

В такой системе величина управляющего воздействия, подводимого к электроприводу в N-й временной дискрет расчитывается по следующей формуле:

$$U(N) = ((X(N)_r + V_r \cdot dT) - X(N)_i) \cdot k1,$$ (3.1)

где X(N)_r и X(N)_i - величины расчетной и измеренной координат; $V_r \cdot dT$ - расчетная скорость, умноженная на временной дискрет; k1 - масштабный коэффициент.

Нетрудно заметить, что перегруппировав правую часть, можно получить выражение, аналогичное закону пропорционально-интегрального скоростного регулятора (ПИД) (Бессекерский, Изранцев 1987) с нулевым значением коэффициента при дифференциальном члене:

$$U(N) = ((X(N)_r - X(N)_i) \cdot k1 + V_r \cdot k2,$$ (3.2)

где разность координат эквивалентна интегральному члену, а k1 и k2 - масштабные коэффициенты.

Заметим, что эквивалентность сохраняется только в предположении, что ошибки измерений и вычислений отсутствуют, однако это условие не соблюдается. Ошибка счета интегрального члена в последнем случае накапливается пропорционально времени работы регулятора, вследствие увеличения числа суммируемых членов, а также невысокой точности измерения скорости как разности координат при малой скорости движения и фиксированной частоте опроса датчика. Использование же переменной частоты дискретизации, как описано у Бессекерского, для повышения точности измерений невозможно из-за необходимости точной координатно-временной привязки.

  

Figure: Структурная схема непрерывного эквивалента системы управления.

Структурная схема непрерывного эквивалента системы представлена на рис. . На этой схеме справа от вертикальной штриховой линии изображены эквивалентные звенья электропривода: усилитель K3 и интегратор, а слева - звено генератора траекторий R, дифференцирующее звено d/dt, масштабные усилители K1 и K2, схема сравнения и сумматор. Все звенья слева реализованы программно в ЭВМ системы управления. В процессе работы системы выборка из множества режимов наблюдений r порождает один из траекторных массивов X_r и массив соответствующих скоростей V_r после дифференцирования. В каждый дискретный момент времени на выходе схемы сравнения получается значение координатной ошибки X_r - X_i, которое после масштабного преобразования суммируется с мгновенным значением скорости и после цифроаналогового преобразования воздействует на привод как управляющий сигнал. Следует отметить, что звено K2 содержит инерционный элемент из-за необходимости защиты привода от больших ускорений.

Расчет оптимальных параметров звеньев здесь не приводится, поскольку в первом приближении эквивалентен расчету классического ПИД регулятора, основное же внимание уделено реализации конкретной системы управления.