Изобретение относится к области ориентации и стабилизации космических аппа- (КА).
Целью изобретения является повыше- Hi|ie стабильности демпфирования колебаний при уменьшении угловых скоростей.
; Поставленная цель достигается тем, что в релейном способе управления угловым по- лйжением твердого тела, включающем фор- м рование релейного сигнала по угловому отклонению и приложение к твердому телу уменьшающегося линейно со временем уп- ра(вляющего момента при наличии релейного си|гнала, формирование последовательности управляющего момента различной площади, причем соотношение площади Si+1 и Si импульсов из последовательности должно бь|ть равно 0,5, измерение длительности налиния релейного сигнала и сравнение измеренной длительности с заданным значением, при длительности релейного сигнала ti, меньшей или равной ц для данного цикла управления длительности,при следующем срабатывании релейного элемента прикладывается импульс Г| + 1, при длительности релейного сигнала больше заданной для данного цикла управления к твердому телу прикладывается импульс максимальной площади - первый из сформированной последовательности импульсов, формирование конфигураций импульсов производят путем изменения их начальной амплитуды длительности или. крутизны, сравнение длительности линейного сигнала наряду с Г| производят с 0,5 т при ti 0,5 г) к твердому телу повторно прикладывают импульс tj.
ы
XI О Јь
«™а
Способ осуществляется следующим образом.
Вводят ряд значений AI (амплитуда), т (длительность), ai (крутизна), характеризующих конфигурацию импульсов управляющего момента, при этом соотношение площадей Si-м-го импульса к площади 1-го импульса должно быть равно 0,5. Устанавливают вначале параметры первого импульса Ai,Tj и ai. Измеряют угловое отклонение твердого тела р и сравнивают его с заданным значением у%, выбранным, например, из заданной точности выдерживания углового положения. При р рв сравнение р производят с , если tp - рь, то прекращают формировать управляющий момент и вновь сравнивают р ре. Если р ръ или , то формируют управляющий момент соответственно - At + art или Ai - art, где Ai и at - соответствуют установленному значению А) и ai, t - текущее время. Измеряют время Т, в течение которого р ре или ух -узе, сравнивают время Тс т и если Т Т), то устанавливают параметры первого импульса. Если Т TI, то сравнивают Т с 0,5 Г|. В случае Т 0,5 п устанавливают или сохраняют ранее установленные параметры: 1-го импульса. Если ,5 т, то устанавливают параметры i+1-го импульса AH-I.TH- 1 и аж. После сравнения Т с 0,5 п и установки параметров импульсов AI т и ai или AI+I , fi+1 и ai+1 определяют необходимость управления и, если управление необходимо, то вновь переходят к операции сравнения (р с tp&;
Рассмотрим, каким образом повышается стабильность демпфирования колебаний.
Пусть произошло регулирование с использованием i-ro импульса управляющего момента, при этом измеренное время
T, dS i). d %
°
(1)
С учетом (1) изменение угловой скорости будет выглядеть следующим образом:
1А
оь
IK IO )05
(
Площадь импульса управляющего момента равна55
Г 3 сц
Подставив (3) в (2)(получим
с
Sl з ж
U
io
io-j3 Si(1 -y)oa,
3 т5 й-) )
Из (4) получаем выражение для коэффициента затухания Я:
10
(5)
Из (5) следует, что коэффициент затухания Яна прошедшем цикле регулирования
однозначно определяется коэффициентом оз. Прися 1 Я 1/2, npncq О Я 1, т.е. при 03 1 (Т п ) получается самое эффективное демпфирование колебаний, при уменьшении Gf-Ю коэффициент затухания , т.е.
демпфрирование ухудшается.
Сравнение при предлагаемом способе Т 05 т с а т (равносильно сравнению а и а) фактически является косвенной оцен- кой коэффициента затухания: Я если Т а Т ат (а а), то это значит, что коэффициент затухания стал меньше, чем установленный для а.
При Т ат (о) а) согласно предлагаемого способа изменяют площадь импульса управляющего момента с Si на a Si. Ha следующем цикле регулирования, для которого скорость ф. (см. 4) будет начальной, второе уравнение (4) будет иметь следующий вид, т.к. (рк имеет отрицательную полярность,
(рк -3jSia( --lai + i)ai + i , (6)
Складывая два уравнения (4) и вычитания (6) получим:
. 0 -{з -Si(1 -f)ai + +3|si(-j--g.oi)ai+3{si
а ( - -1 а + i) czi + 1 ;
0 -ся-(1 -y- +-gai) +
+ a-an + i(7Ј-(b + ); 0 -«() +
+ a ;a +1 ( +1)
о -п(1-) +
a -a +1 - (3 -«i -и);
-3«, + i +§(3-2o)0.
Решая уравнение (7),получаем
« + ,§ (3-2o. (8)
Коэффициент a) +1 не должен быть более 1,iT.K. тогда Т Oj + 1 т + тбыло бы больше ZJH-I. Поэтому физический смысл имеет только знак - перед корнем,
Определим,каким должен быть коэффициент а, чтобы О| + 1 1
л 3 9 а а 1 2 4 сг(3-2а ).
-.-/|.-§(3-2а):
1 /9 п - 2 2 s V 4 а
«0;
14-§(3-2«0
a ai (1,5 - aj).
Выражение в правой части (9) имеет экстре- му|м (максимум) при а 0,75, при этом оно раЬно 0,5625. При а 0,5 а 0,5,
; Таким образом, если а 0,5 то можно брать а 0,5 и условие (9) будет выполняться
Максимальное демпфирование будет достигаться, если а равно правой части (9), В этом случае cri+1 1 и коэффициент затухания А на следующем цикле регулирования будет равен 1/2. Если же а на предыдущем цикле регулирования таково, чтф имеет место неравенство (9), то А будет наследующем цикле регулирования больше, чем 1/2. Однако, как видно из выражений (8),при а 1 коэффициентам будет больше, чем при а 1, т.е. демпфирование буЬет более эффективным, Это является доказательством наличия положительного эф- фе)та.
Из выражения (5) следует, что при а 0,5 коэффициент затухания Я 0,8, т.е. довольно Приемлемый. Поэтому в том случае, когда а Становится меньше 0,5, что определяется измерением времени Т а т нахождения релейного элемента в сработанном состоя- HH|I с длительностью т, осуществляется пе
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
реход к i+1 импульсу управляющего момента, площадь которого равна Si-м a Si. Таким образом, предварительная подготовка к формированию ряда конфигураций импульсов управляющего момента, отличающихся начальной амплитудой AI и/или максимальной длительностью л (или крутизной ai) такая, что отношение площадей 1+1-го и i-ro импульсов из ряда должно быть равно 0,5, а также операции измерения времен Т, их сравнения с максимальными длительностями Г| и осуществление перехода к i+1-м импульсам являются существенными операциями. Если одну из этих операций исключить, то предлагаемый способ не будет достигать положительного эффекта.
Однако в процессе выполнения предлагаемого способа управления из-за каких-либо возмущений может оказаться, что время Т т. В этом случае может возникнуть потеря работоспособности, т.к. импульс управляющего момента может быть из-за малости п недостаточным, чтобы парировать возмущение и поэтому необходимо перейти к самому мощному, т.е. первому из ряда импульсу.
Формула изобретения Релейный способ управления угловым положением твердого тела, включающий формирование релейного сигнала по угловому отклонению и приложение к твердому телу уменьшающегося линейно со временем управляющего момента при наличии ре- лейного сигнала, формирование последовательности импульсов управляющего момента различной площади, причем отношение площади Si+1 и Si импульсов из последовательности должно быть равно 0,5, измерение длительности наличия релейно- . го сигнала и сравнение измеряемой длительности сигнала ti, меньшей ti или равной заданной т для данного цикла управления длительности при следующем срабатывании релейного элемента прикладывают импульс Ti + 1, при длительности релейного сигнала, большей заданной, для данного цикла управления к твердому телу прикладывают импульс максимальной площади - первый из сформированной последовательности импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности демпфирования колебаний при уменьшении угловых скоростей, формирование конфигураций импульсов производят путем изменения их начальной амплитуды, длительности или крутизны,.сравнение длительности релейного сигнала наряду с т производят с 0,5 TI, при ti 0,5 TI к твердому телу повторно прикладывают импульс TI.
