УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ОДНООСНОГО СИЛОВОГО СТАБИЛИЗАТОРА Российский патент 1994 года по МПК G06G7/48 

Описание патента на изобретение RU2022362C1

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в специализированных аналоговых и гибридных выпрямительных устройствах, а также в системах автоматизированного проектирования гироскопических систем.

Известны устройства для моделирования одноосного силового стабилизатора, например, по структурной схеме одноосного гиростабилизатора [1], в состав которой входят два динамических звена, в качестве которых использованы два типа апериодических звеньев с передаточными функциями ненормированного вида, три масштабирующих усилителя, два интегратора и два сумматора.

Данная схема не позволяет производить полную аналогию параметров с физическими параметрами одноосного силового стабилизатора, а также независимый анализ влияния изменения параметров на динамические свойства одноосного гиростабилизатора как объекта исследования.

В качестве прототипа принято устройство, реализующее схему набора для одноосного силового стабилизатора [2], содержащее колебательное, интегрирующее и апериодическое звенья, выполненные на инвертирующем интегросумматоре, двух инвертирующих сумматорах, трех инвертирующих интеграторах, инвертирующем усилителе. При моделировании должны быть известны величины
K*= ; Тдг* = mtТдг; Ту* = mtTу; Т* = =mtT, (В/H), где mt - масштаб времени; К = k1 ˙k2 ˙k3 ˙n H-1 - коэффициент усиления разомкнутой системы; Тдг = n2 ˙sBH-2 - постоянная времени двигателя совместно с гироскопом; T= H -величина, обратная угловой частоте свободных (нутационных) колебаний гиростабилизатора; Ту - постоянная времени усилителя; В - момент инерции гироскопа относительно оси прецессии; А - суммарный момент инерции платформы относительно оси стабилизации; Н - кинетический момент; n - передаточное отношение редуктора; k1 - коэффициент передачи датчика угла прецессии; k2 - коэффициент усиления усилителя; k3 - коэффициент передачи двигателя по моменту; s - коэффициент скоростного сопротивления двигателя. Вход схемы соединен через инвертирующий усилитель с первым входом первого инвертирующего сумматора и с входом первого инвертирующего сумматора и с входом нелинейного элемента, выход которого соединен с третьим входом первого инвертирующего сумматора, выход которого соединен с первым входом второго инвертирующего сумматора, выход которого соединен с первым входом первого инвертирующего интегросумматора, выход которого соединен со своим вторым входом и с входом нелинейного элемента и входом второго инвертирующего интегратора, выход которого является выходом схемы и соединен с вторым входом второго инвертирующего сумматора и с входом третьего инвертирующего интегратора, выход которого соединен с первым входом второго инвертирующего интегросумматора, выход которого соединен со своим вторым входом и с третьим входом второго инвертирующего сумматора.

Основным недостатком прототипа является то, что указанные выше величины при моделировании должны быть известны заранее, т.е. вычислены по соответствующим формулам по заданным параметрам одноосного силового стабилизатора, и при необходимости изменить один из этих параметров требуется производить вычисления и настраивать соответствующие делители напряжения, например при изменении модуля кинетического момента Н вычисляют значения четырех величин схемы набора и изменяют положения токосъемов четырех делителей напряжения, причем по различным, сложным функциональным зависимостям.

Целью изобретения является расширение области применения устройства путем обеспечения наблюдаемости полного вектора состояния и независимой настройки и перестройки параметров одноосного силового стабилизатора.

Цель достигается благодаря техническому решению, содержащему также существенные признаки, как элементный состав, связи между элементами и распределение регулирующих органов в путях и контурах схемы.

Структурная схема предлагаемого устройства приведена на чертеже и содержит инвертирующий интегросумматор 1, первый 2, второй 6 и третий 9 инвертирующие сумматоры, первый 3, второй 7 и третий 10 инвертирующие усилители, первый 4, второй 8 и третий 11 инвертирующие интеграторы, первый 5 и второй 12 инверторы. Устройство имеет два входа, первый из которых отображает величину возмущающего момента Мв, а второй - величину угла поворота подвижного основания αосн. Наличие четырех выходов позволяет обеспечить наблюдаемость полного вектора состояния: первый выход отображает угловую скорость ухода стабилизатора , второй выход - угол ухода стабилизатора α, , третий выход - угловую скорость поворота стабилизатора , четвертый выход - угол поворота стабилизатора β . Первый инвертирующий усилитель отображает величину, обратную моменту инерции В, второй инвертирующий усилитель отображает коэффициент усиления цепи коррекции Кк, третий инвертирующий усилитель отображает величину, обратную моменту инерции А, первый вход первого инвертирующего сумматора и второй вход третьего инвертирующего сумматора отображают величину кинематического момента Н, первый вход инвертирующего интегросумматора отображает величину коэффициента усиления цепи стабилизации Кс.

В статическом состоянии первый вход устройства по возмущающему моменту Мв подключен к второму входу инвертирующего интегросумматора 1, выход которого подключен к второму входу первого инвертирующего сумматора 2. Выход сумматора 2 подключен к входу первого инвертирующего усилителя 3, выход которого является выходом устройства по угловой скорости ухода стабилизатора и подключен к входу первого инвертирующего интегратора 4. Выход интегратора 4 подключен к входу первого инвертора 5, выход которого является выходом устройства по углу ухода стабилизатора α и подключен к второму входу третьего инвертирующего сумматора 9. Выход первого инвертирующего интегратора 4 также подключен к первому входу второго инвертирующего сумматора 6, второй вход которого является входом устройства по углу поворота подвижного основания αосн, а выход подключен к входу второго инвертирующего интегратора 8, выход которого подключен к первому входу третьего инвертирующего сумматора 9. Выход сумматора 9 подключен к входу третьего инвертирующего усилителя 10, выход которого является выходом устройства по угловой скорости поворота стабилизатора и подключен к входу третьего инвертирующего интегратора 11. Выход интегратора 11 подключен к первому входу первого инвертирующего сумматора 2 и к входу второго инвертора 12, выход которого подключен к первому входу инвертирующего интегросумматора 1 и является выходом устройства по углу поворота стабилизатора β .

Пусть на входах устройства действуют входные сигналы Мв(s) и αосн(s) (в дальнейшем рассматривают сигналы, преобразованные в соответствии с преобразованием Лапласа). На выходе инвертирующего интегросумматора 1 формируется сигнал вида
X1(s)= - [Kсβ(s)+Mв(s)]
На выходе первого инвертирующего сумматора 2 формируется сигнал вида
X2(s) = - [Hs β(s) + X1(s)].

На выходе первого инвертирующего усилителя 3 формируется сигнал вида
X3(s)= - X2(s)=sα(s)
На выходе первого инвертирующего интегратора 4 формируется сигнал вида
X4(s)= - X3(s)
На выходе первого инвертора 5 формируется сигнал вида
X5(s) = -X4(s) = α(s).

На выходе второго инвертирующего сумматора 6 формируется сигнал вида
X6(s) = -[ αосн(s) - α (s)].

На выходе второго инвертирующего усилителя 7 формируется сигнал вида
X7(s) = -KкX6(s).

На выходе второго инвертирующего интегратора 8 формируется сигнал вида
X8(s)= - X7(s)
На выходе третьего инвертирующего сумматора 9 формируется сигнал вида
X9(s) = -[X8(s) + HX5(s)].

На выходе третьего инвертирующего усилителя 10 формируется сигнал вида
X10(s)= - X9(s)=sβ(s)
На выходе третьего инвертирующего интегратора 11 формируется сигнал вида
X11(s)= - X10(s)
На выходе второго инвертора 12 формируется сигнал вида
X12(s) = -X11(s) = β (s).

Учитывая связи между элементами и произведя необходимые математические
(s) = Mв(s)
(s) = Mв(s)
α(s) = (s)
β(s)=
Следовательно, предлагаемое устройство отображает динамику одноосного силового стабилизатора.

Похожие патенты RU2022362C1

название год авторы номер документа
Устройство для моделирования линейных динамических звеньев с передаточной функцией 1989
  • Быстров Леонид Григорьевич
  • Погрешаев Юрий Алексеевич
  • Сагитов Асхат Алфритович
  • Сафронов Валерий Васильевич
SU1737436A1
ОДНООСНЫЙ ГИРОСТАБИЛИЗАТОР 1991
  • Гаманюк Н.Г.
  • Быстров Л.Г.
  • Гаманюк Д.Н.
RU2011171C1
СГЛАЖИВАЮЩИЙ ФИЛЬТР 1991
  • Быстров Л.Г.
  • Погрешаев Ю.А.
RU2019026C1
Одноосный гиростабилизатор 1990
  • Гаманюк Николай Григорьевич
  • Гаманюк Дмитрий Николаевич
  • Погрешаев Юрий Алексеевич
SU1779930A1
Устройство для моделирования передаточной функции вида @ 1987
  • Быстров Леонид Григорьевич
  • Сафронов Валерий Васильевич
SU1553953A1
Активный перестраиваемый фильтр второго порядка 1989
  • Быстров Леонид Григорьевич
  • Погрешаев Юрий Алексеевич
SU1758833A1
Устройство для моделирования структурно-компенсированного фильтра с передаточной функцией F(р) = @ 1990
  • Быстров Леонид Григорьевич
  • Погрешаев Юрий Алексеевич
SU1714628A1
Устройство для моделирования колебательного звена 1987
  • Быстров Леонид Григорьевич
  • Погрешаев Юрий Алексеевич
  • Быстров Дмитрий Леонидович
  • Иванов Юрий Витальевич
SU1476499A1
Активный перестраиваемый режекторный фильтр 1989
  • Быстров Дмитрий Леонидович
  • Быстров Леонид Григорьевич
  • Погрешаев Юрий Алексеевич
SU1739479A1
Устройство для моделирования неминимально-фазового звена с передаточной функцией @ 1987
  • Быстров Леонид Григорьевич
  • Погрешаев Юрий Алексеевич
  • Сафронов Валерий Васильевич
  • Шохин Николай Иванович
SU1451641A1

Реферат патента 1994 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ОДНООСНОГО СИЛОВОГО СТАБИЛИЗАТОРА

Устройство для моделирования одноосного силового стабилизатора относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в специализированных аналоговых и гибридных вычислительных устройствах, а также в системах автоматизированного проектирования гироскопических систем. Цель изобретения - расширение области применения путем обеспечения наблюдаемости полного вектора состояния и независимой настройки параметров. Цель достигается за счет того, что устройство содержит инвертирующий интегросумматор 1, три инвертирующих сумматора 2, 6 и 9, три инвертирующих усилителя 3, 7 и 10, три инвертирующих интегратора 4, 8 и 11, два инвертора 5 и 12. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 022 362 C1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ОДНООСНОГО СИЛОВОГО СТАБИЛИЗАТОРА, содержащее инвертирующий интегросумматор, первый и второй инвертирующие сумматоры, первый, второй и третий инвертирующие интеграторы, первый инвертирующий усилитель, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения наблюдаемости полного вектора состояния и независимой настройки параметров, дополнительно введены второй и третий инвертирующие усилители, первый и второй инверторы, третий инвертирующий сумматор, первый вход которого подключен к выходу второго инвертирующего интегратора, второй вход подключен к выходу первого инвертора, являющегося выходом устройства по углу ухода стабилизатора, а выход подключен к входу третьего инвертирующего усилителя, выход которого является выходом устройства по угловой скорости поворота стабилизатора и подключен к входу третьего инвертирующего интегратора, выход которого подключен к первому входу первого инвертирующего сумматора и к входу второго инвертора, выход которого является выходом устройства по углу поворота стабилизатора и подключен к первому входу инвертирующего интегросумматора, второй вход которого является входом устройства по возмущающему моменту, а выход подключен к второму входу первого инвертирующего сумматора, выход которого подключен к входу первого инвертирующего усилителя, выход которого является выходом устройства по угловой скорости ухода стабилизатора и подключен к входу первого инвертирующего интегратора, выход которого подключен к входу первого инвертора и к первому входу второго инвертирующего сумматора, второй вход которого является входом устройства по углу поворота подвижного основания, а выход подключен к входу второго инвертирующего усилителя, выход которого подключен к входу второго инвертирующего интегратора.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1994 года RU2022362C1

Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Каргу Л.И
Измерительные устройства летательных аппаратов
М.: Машиностроение, 1988, с.92, рис.6.16.

RU 2 022 362 C1

Авторы

Быстров Леонид Григорьевич

Гаманюк Николай Григорьевич

Погрешаев Юрий Алексеевич

Сафронов Валерий Васильевич

Даты

1994-10-30Публикация

1989-10-20Подача