RU2090922C1 - Method of guidance and stabilization of instruments placed on rocking base and gear for its implementation - Google Patents
Method of guidance and stabilization of instruments placed on rocking base and gear for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2090922C1 RU2090922C1 SU4854650A RU2090922C1 RU 2090922 C1 RU2090922 C1 RU 2090922C1 SU 4854650 A SU4854650 A SU 4854650A RU 2090922 C1 RU2090922 C1 RU 2090922C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- input
- compensation
- rocking
- guidance
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое техническое решение относится к области систем наведения приборов, расположенных на качающемся основании, например судовых локаторов, приборов аэрофотосъемки и т.п. The claimed technical solution relates to the field of guidance systems of devices located on a swinging base, for example, ship locators, aerial photography devices, etc.
Известна система стабилизации (см. [1] с.36, рис.2.1), состоящая из последовательно соединенных измерителя качек и устройства перемещения, причем выходной вал устройства перемещения кинематически связан с корпусом измерителя качек. A known stabilization system (see [1] p. 36, Fig. 2.1), consisting of series-connected quality meter and moving device, and the output shaft of the moving device is kinematically connected with the housing of the quality meter.
Недостатком этой системы является уход (дрейф оси чувствительности) в измерителе качек (подробнее см. [2] с.180 187). В результате устройство перемещения непрерывно смещает стабилизируемый прибор с заданного направления. The disadvantage of this system is the departure (drift of the sensitivity axis) in the quality meter (for more details see [2] p. 180 187). As a result, the moving device continuously biases the stabilized device from a given direction.
Наиболее близким к предлагаемому способу компенсации уходов устройства наведения и стабилизации является описанный в [1] с.44. Этот способ характеризуется подачей на выход устройства наведения и стабилизации сигнала, величина которого определяется, исходя из средней скорости ухода. Closest to the proposed method of compensating for departures of the guidance and stabilization device is described in [1] p.44. This method is characterized by applying to the output of the device guidance and stabilization of the signal, the value of which is determined based on the average speed of departure.
Недостатком этого способа является то, что из-за неточного задания средней скорости величина ошибки с течением времени нарастает, кроме того, из-за нестабильности скорости ухода (см. [3] с.115 120) уход имеет место даже при точном задании среднего значения. The disadvantage of this method is that due to an inaccurate setting of the average speed, the value of the error increases over time, in addition, due to the instability of the departure rate (see [3] p. 115 120), the exit takes place even with the exact setting of the average value .
Целью настоящего изобретения является повышение точности компенсации ухода и за счет этого повышение точности устройства наведения и стабилизации. The aim of the present invention is to increase the accuracy of compensation for care, and thereby increase the accuracy of the guidance and stabilization device.
Для достижения этой цели способ наведения и стабилизации приборов, расположенных на качающемся основании, заключающийся в том, что измеряют качки и осуществляют перемещение привода наведения в соответствии с заданным сигналом управления, измеренными качками и сигналом компенсации ухода оси чувствительности измерителя качек, изменяется следующим образом: перед подачей на вход производится измерение сигнала на выходе устройства наведения и стабилизации, сравнение его с ожидаемым значением реакции на сигнал управления, из полученной разности отфильтровывается составляющая, вызванная качками, полученная величина корректируется с целью обеспечения устойчивости и точности замкнутого круга, после чего результат вычитают из заданного сигнала управления. To achieve this goal, the method of guidance and stabilization of devices located on a swinging base, namely, that pitching is measured and the guidance drive is moved in accordance with a given control signal, measured by pitching and a signal for compensating for the departure of the sensitivity axis of the quality meter, as follows: before applying to the input, the signal is measured at the output of the guidance and stabilization device, it is compared with the expected value of the response to the control signal, from the received p filtered connectivity component caused by pitching the obtained value is corrected to ensure the accuracy and stability of a closed circle, then the result is subtracted from a predetermined control signal.
Был проведен анализ схем построения известных типов устройств наведения и стабилизации. Известна система ([10] с.137, рис. 3.2), состоящая из последовательно соединенных гиротахометра и привода наведения. При этом привод наведения имеет также вход управления для обеспечения разворота в заданное положение. Недостатком этого устройства являются большие уходы, что приводит к большим ошибкам. An analysis was made of the construction schemes of known types of guidance and stabilization devices. A known system ([10] p.137, Fig. 3.2), consisting of a series-connected gyrotachometer and a guidance drive. In this case, the guidance drive also has a control input to provide a turn to a predetermined position. The disadvantage of this device is large cares, which leads to large errors.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство наведения и стабилизации, описанное в [1] с.197, рис.6.13. В этом устройстве имеется блок измерения качек и перемещения, на первый вход которого подается сигнал наведения, а на второй сигнал компенсации ухода. При этом блок измерения качек и перемещения состоит из последовательно соединенных измерителя (гиротахометра) и привода наведения, выходной вал которого кинематически связан с измерителем качек и наводимым прибором. Привод, в свою очередь, состоит из механической передачи, связанной с нагрузкой и датчиком угла, двигателя и блока управления (сравни с [11] с. 6 8). Closest to the proposed is the guidance and stabilization device described in [1] p.197, Fig.6.13. This device has a block for measuring quality and displacement, at the first input of which a guidance signal is supplied, and to the second signal for compensation of departure. In this case, the unit for measuring the quality and displacement consists of a series-connected meter (gyrotachometer) and a guidance drive, the output shaft of which is kinematically connected with the quality meter and the guided device. The drive, in turn, consists of a mechanical transmission associated with the load and the angle sensor, engine and control unit (compare with [11] p. 6 8).
Недостатком этого устройства наведения и стабилизации является недостаточная точность из-за растущей с течением времени ошибки вследствие неполной компенсации ухода. The disadvantage of this guidance and stabilization device is the lack of accuracy due to growing errors over time due to incomplete compensation of care.
Для повышения точности устройства наведения и стабилизации за счет использования предлагаемого способа наведения и стабилизации в устройство наведения и стабилизации, содержащее блок измерения качек и перемещения, введены последовательно соединенные блок моделирования, измеритель рассогласования, подавитель сигнала качек, дискриминатор и блок коррекции контура компенсации ухода. При этом первый вход блока измерения качек и перемещения (вход управления) соединен с входом блока моделирования, второй вход с вторым выходом измерителя рассогласования. To improve the accuracy of the guidance and stabilization device through the use of the proposed guidance and stabilization method, a sequentially connected simulation unit, a mismatch meter, a quality signal suppressor, a discriminator, and a care compensation loop correction block are introduced into the guidance and stabilization device containing a block of quality and displacement measurements. In this case, the first input of the block of quality and displacement measurement (control input) is connected to the input of the simulation block, the second input with the second output of the mismatch meter.
Все используемые составные части являются известными. В качестве блока измерения качек и перемещения может использоваться прототип. Измеритель рассогласования, дискриминатор, блок моделирования, блок коррекции контура компенсации ухода могут быть реализованы, как это указано в [4] (см. соответственно с.24, рис.1-1б, с.51, рис.2.2, с.25 50), с учетом того, что передаточные функции блоков могут быть определены по алгоритмам, приведенным, например, в [5] с. 460 513, [9] с.193 336. All constituents used are known. A prototype can be used as a unit for measuring quality and movement. The mismatch meter, discriminator, simulation block, correction block for the compensation compensation circuit can be implemented as described in [4] (see, respectively, p.24, Fig. 1-1b, p.51, Fig.2.2, p.25 50 ), taking into account the fact that the transfer functions of the blocks can be determined by the algorithms given, for example, in [5] p. 460 513, [9] p. 193 336.
Повышение точности предлагаемого способа по сравнению с прототипом достигается за счет следующих операций. Известно (см. [5] с.140 141), что в замкнутом контуре с отрицательной обратной связью выходная величина от возмущения уменьшается в (1 + Фp) раз, где Фp передаточная функция разомкнутого контура. Однако непосредственное замыкание выхода на вход приведет к уменьшению в той же пропорции на выходе составляющих от сигнала управления и качек, и положительный эффект достигнут не будет. Поэтому необходимо внутри контура подавить в цепи обратной связи составляющие от сигнала управления и качек. Для этого осуществляется формирование ожидаемой реакции устройства наведения и стабилизации на сигнал управления и из него вычитается замеренное на выходе значение сигнала. Из полученной разности отфильтровывается неинформативная часть сигнала составляющая от качек. Чтобы замкнутый контур по сигналу ухода был устойчив, остаток перед подачей на вход устройства наведения и стабилизации пропускается через корректирующее устройство.Improving the accuracy of the proposed method in comparison with the prototype is achieved by the following operations. It is known (see [5] p. 140 141) that in a closed loop with negative feedback, the output value from the perturbation decreases (1 + Φ p ) times, where Φ p is the transfer function of the open loop. However, the direct closure of the output to the input will lead to a decrease in the same proportion at the output of the components from the control signal and quality, and a positive effect will not be achieved. Therefore, it is necessary to suppress the components of the control signal and the quality in the feedback circuit inside the loop. For this, the expected response of the guidance and stabilization device to the control signal is formed and the signal value measured at the output is subtracted from it. From the difference obtained, the non-informative part of the signal is filtered out of the quality component. In order for the closed loop to be stable by the care signal, the remainder before being fed to the input of the guidance and stabilization device is passed through a correction device.
Для исключения сигнала качек предложено использовать информацию о его ожидаемом уровне и частотном составе. При этом (см. фиг.1) осуществляется подавление сигнала качки по амплитуде в подавителе сигнала качек (ПСК) 3, а затем его исключение с помощью дискриминатора 5. При этом из-за нелинейности проводимой операции подключение блоков может быть осуществлено только в указанном порядке и ни один из них в отдельности не обеспечит требуемого эффекта. Рассмотрим варианты построения цепи коррекции. To exclude the quality signal, it is proposed to use information about its expected level and frequency composition. At the same time (see Fig. 1), the pitch signal is suppressed in amplitude in the signal quality suppressor (UCS) 3, and then it is eliminated using the discriminator 5. In this case, due to the nonlinearity of the operation, the connection of blocks can be carried out only in the specified order and none of them individually will provide the desired effect. Consider options for building a correction chain.
Вариант А. Подавитель сигнала качек отсутствует. Тогда зона дискриминатора для условий, приведенных далее в примере конкретной реализации, будет не менее ±10o. То есть компенсация ухода будет осуществляться лишь после того, как уход измерительной оси достигнет 10o, что, очевидно, неприемлемо.Option A. No signal suppressor. Then the discriminator zone for the conditions given below in the example of a specific implementation will be at least ± 10 o . That is, compensation compensation will be carried out only after the departure of the measuring axis reaches 10 o , which, obviously, is unacceptable.
Вариант Б. Имеется только подавитель сигнала качек без дискриминатора. Тогда образуется замкнутый контур с отрицательной неединичной обратной связью по сигналу качек. В результате блок измерения качек и перемещения 2 (БИКП) будет неправильно отрабатывать сигнал качек. То есть не будет осуществляться точная стабилизация, что также не приемлемо. Option B. There is only a signal suppressor without discriminator. Then a closed loop is formed with negative non-unity feedback on the quality signal. As a result, the block of quality and displacement measurement 2 (BIKP) will not properly process the signal quality. That is, accurate stabilization will not be carried out, which is also not acceptable.
Вариант В. Дискриминатор установлен перед ПСК. Тогда, если зона дискриминатора больше-равна возможной амплитуде колебаний, справедливо сказанное в варианте А, если меньше в варианте Б. Option B. The discriminator is installed in front of the UCS. Then, if the discriminator zone is greater than equal to the possible amplitude of the oscillations, the truth is said in option A, if less in option B.
И только если дискриминатор 5 установить после ПСК 3, можно добиться требуемой точности стабилизации и обеспечить, чтобы компенсация скорости ухода осуществлялась при величине ухода не больше заданной. And only if the discriminator 5 is installed after the
Из сказанного выше ясно, что формировать контур по сигналу ухода можно, лишь гарантированно исключив составляющую качек. Поэтому блок коррекции контура компенсации ухода (БКККУ) 6 стоит после ПСК и дискриминатора. Необходимость его обусловлена тем, что в замкнутой системе точность компенсации возмущения тем выше, чем больше коэффициент разомкнутого контура на частоте возмущения, то есть этот блок также необходим для достижения цели изобретения. Но, как видно из приведенного выше, использование только этого блока, аналогично тому, что описано в варианте Б, не может обеспечить само по себе повышение точности устройства наведения и стабилизации. From the foregoing, it is clear that it is possible to form a contour according to the exit signal only by guaranteeing the elimination of the quality component. Therefore, the correction block for the compensation compensation circuit (BCCCU) 6 is after the UCS and the discriminator. Its necessity is due to the fact that in a closed system the accuracy of perturbation compensation is the higher, the higher the open-loop coefficient at the perturbation frequency, that is, this block is also necessary to achieve the purpose of the invention. But, as can be seen from the above, the use of only this unit, similar to that described in option B, cannot in itself provide an increase in the accuracy of the guidance and stabilization device.
Таким образом, использование последовательно соединенных ПСК, дискриминатора и БККУ необходимо для достижения цели изобретения и обеспечивает сверхсуммарный эффект. Thus, the use of series-connected UCS, discriminator and BKKU is necessary to achieve the purpose of the invention and provides a super-total effect.
На фиг.1 приведена функциональная схема устройства наведения и стабилизации. На схеме указаны последовательно соединенные блок моделирования 1, измеритель рассогласования 4, подавитель сигнала качек 3, дискриминатор 5, блок коррекции контура компенсации ухода 6, блок измерения качек и перемещения 2. Вход управления блока измерения качек и перемещения соединен с входом блока моделирования, а выход с вторым входом измерителя рассогласования. Figure 1 shows the functional diagram of the device guidance and stabilization. The diagram shows a series-connected
Для пояснения работы рассмотрим структурную схему (фиг.2). На фиг. 2 ФБМ, ФБП, ФПК, ФК передаточные функции соответственно блока моделирования 1, блока измерения качек и перемещения 2, подавителя сигнала качек 3 и блока коррекции контура компенсации ухода 6. На вход блока моделирования и второй вход блока измерения качек и перемещения подается сигнал управления наведением.To explain the work, consider the structural diagram (figure 2). In FIG. 2 F BM , F BP , F PC , F K transfer functions respectively of
При этом передаточная функция блока моделирования должна удовлетворять условию
ФБМ ФБП (1)
в диапазоне частот наведения. Это необходимо для того, чтобы исключить на выходе измерителя рассогласования 4 составляющую, определяемую сигналом управления наведением. Блок измерения качек и перемещения выполняет следующие функции:
1) перемещение прибора в соответствии с сигналом наведения;
2) компенсацию колебаний основания.In this case, the transfer function of the simulation unit must satisfy the condition
F BM F BP (1)
in the frequency range of guidance. This is necessary in order to exclude at the output of the mismatch meter 4 a component determined by the guidance control signal. The unit for measuring quality and movement performs the following functions:
1) moving the device in accordance with the guidance signal;
2) compensation for base vibrations.
Чтобы обеспечить выполнение обеих этих функций, обычно используют три основных варианта. To ensure that both of these functions are performed, three main options are usually used.
Во-первых, использование измерителя качек, устанавливаемого на стабилизирующем приборе, например гиротахометра, выход которого соединен с входом привода наведения, осуществляющего перемещение прибора (см. [1] рис.6.13). В этом случае входом блока измерения качек и перемещения является второй вход привода наведения. Firstly, the use of a quality meter installed on a stabilizing device, for example, a gyrotachometer, the output of which is connected to the input of the guidance drive that moves the device (see [1] Fig.6.13). In this case, the input of the unit for measuring quality and displacement is the second input of the guidance drive.
Во-вторых, использование измерителя качек с входом управления прецессией, например гиродатчика угла, устанавливаемого на стабилизируемом объекте, вход которого соединен с входом привода наведения, перемещающего прибор (см.[2] с.99 108, рис.3.5). В этом варианте входом управления наведением является вход управления прецессией измерителя качек. Secondly, the use of a quality meter with a precession control input, for example, an angle gyro sensor installed on a stabilized object, the input of which is connected to the input of the guidance drive moving the device (see [2] p.99 108, Fig.3.5). In this embodiment, the guidance control input is the precession control input of the quality meter.
В-третьих, использование измерителя качек, расположенного на подвижном основании, причем выход измерителя качек через преобразователь координат соединен с входом привода наведения, перемещающего прибор. Сигнал о повороте привода выдается в преобразователь координат ([2] с.259 262). При таком построении блока измерителя качек и перемещения сигнал управления наведением подается на один из входов преобразователя координат. Thirdly, the use of a quality meter located on a moving base, and the output of the quality meter through a coordinate converter is connected to the input of the guidance drive moving the device. A signal about the rotation of the drive is issued to the coordinate converter ([2] p. 259 262). With this construction of the block of quality and displacement meters, the guidance control signal is fed to one of the inputs of the coordinate transformer.
Кроме полезной составляющей в перемещении выходного вала блока измерения качек и перемещения присутствует составляющая ухода. При этом уход может вызываться как неидеальностью гиродатчика, так и неидеальностью привода. In addition to the useful component in the movement of the output shaft of the unit for measuring quality and movement, there is a care component. In this case, care can be caused by both imperfect gyro sensor and imperfect drive.
В измерителе рассогласования 4 из сигнала с блока моделирования 1 вычитается сигнал с блока измерения качек и перемещения 2. В качестве измерителя сигнала перемещения могут использоваться, например, кинематически связанные с выходным валом блока измерения качек и перемещения датчики угла (потенциометры, вращающиеся трансформаторы, сельсины и т.п.) или датчики скорости (тахогенераторы, датчики Холла, гиротахометры и т.д.) С учетом (1) сигнал на выходе измерителя рассогласования будет содержать только составляющие от качек и ухода и не будет содержать только составляющей от сигнала наведения. Для формирования сигнала компенсации ухода необходимо исключить составляющую качек. С этой целью сигнал с выхода измерителя рассогласования пропускается через последовательно соединенные подавитель сигнала качек 3 и дискриминатор 5. Передаточная функция подавителя сигнала качек и величина зоны нечувствительности дискриминатора могут быть определены из условий:
где ΦК функция качки;
Φyx функция возмущений, вызывающих уход;
δ величина зоны нечувствительности;
L-1 обратное преобразование Лапласа;
vдоп ограничение на величину ухода.In the mismatch meter 4, the signal from the quality and
where Φ K is the pitching function;
Φ yx the function of perturbations causing departure;
δ deadband value;
L -1 inverse Laplace transform;
v additional restriction on the amount of care.
В результате на выходе дискриминатора 5 остается только составляющая, обусловленная уходом блока измерения качек и перемещения 2. Через блок формирования сигнала компенсации сигнал, вызванный уходом, поступает на вход блока измерения качек и перемещения. То есть возмущения, вызывающие уход, оказываются внутри контура с отрицательной обратной связью. Если передаточную функцию по уходу обозначить Фух, то в контуре должно выполняться соотношение
где Φмакс>Φдоп максимально допустимая величина ухода.As a result, only the component remains at the output of the discriminator 5, due to the departure of the quality and
where Φ max > Φ dop is the maximum allowable departure.
При этом в соответствии с теорией автоматического регулирования ([5] с. 140 141)
где КД коэффициент передачи дискриминатора.Moreover, in accordance with the theory of automatic regulation ([5] p. 140 141)
where K D is the transfer coefficient of the discriminator.
Следовательно, передаточная функция блока коррекции контура компенсации ухода 6 выбирается из условия обеспечения устойчивости контура и требуемой точности. Желательно, кроме того, чтобы сигнал компенсации не обнулялся, когда значение составляющей от ухода на входе дискриминатора становится меньше зоны нечувствительности. Поэтому целесообразно выполнять блок коррекции контура компенсации ухода с астатизмом (наличием интегрирующих элементов). Как видно из (5), использование контура с обратной связью позволяет уменьшить уход в /1 + КДФКФБПФПК/ раз.Therefore, the transfer function of the correction correction
Таким образом, повышение точности устройства наведения и стабилизации достигается за счет того, что из выходного сигнала блока измерения качек и перемещения 2 с помощью измерителя рассогласования 4, блока моделирования 1, подавителя сигнала качек 3 и дискриминатора 5, соединенных, как указано на фиг.1, выделяется составляющая, вызываемая уходом, которая через блок коррекции контура компенсации ухода 6 подается на вход блока измерения качек и перемещения. Thus, improving the accuracy of the guidance and stabilization device is achieved due to the fact that from the output signal of the block of quality measurements and
Данное устройство является одним из примеров реализации способа, характеризующегося сравнением выходного сигнала с ожидаемым значением реакции на сигнал управления, отсечкой неинформативной части полученного значения (составляющей качек) с последующей коррекцией сигнала и подачей его на вход устройства наведения и стабилизации. This device is one example of the implementation of the method, characterized by comparing the output signal with the expected value of the response to the control signal, cutting off the non-informative part of the obtained value (quality component) with subsequent correction of the signal and supplying it to the input of the guidance and stabilization device.
В отличие от системы (см. [6] с.21, рис.4), заявляемая содержит модель, адекватную объекту регулирования в полосе частот управления, и поэтому не имеет ограничений по виду передаточной функции объекта регулирования. Система обеспечивает, чтобы ее выходной сигнал соответствовал сумме сигнала управления по наведению и измеренной величине качки, чего не может делать указанная система. Корректирующее устройство выполняется с астатизмом (интегрированием), а не дифференцирующим, что обеспечивает дополнительное подавление шумовой составляющей. In contrast to the system (see [6] p.21, Fig. 4), the claimed one contains a model adequate to the control object in the control frequency band, and therefore has no restrictions on the type of transfer function of the control object. The system ensures that its output signal corresponds to the sum of the guidance control signal and the measured pitch value, which the specified system cannot do. The corrective device is performed with astatism (integration), and not differentiating, which provides additional suppression of the noise component.
В заявляемой системе, учитывая низкочастотный спектр ухода БИКП, предложено реализовать БКККУ с астатизмом. В отличие от [8] (Кузовков Н.Т. "Модальное управление и наблюдающие устройства". М. Машиностроение, 1976, с. 116, в предлагаемом устройстве для формирования входного сигнала на интегратор не требуется знать оценки значений переменных вектора состояний объекта регулирования ([8] с.115, 118). Оценка вектора состояний является сложной технической задачей, решение которой в [8] предложено только для класса линейных систем. Более того, для реализации управления в соответствии с [8] необходимо иметь следующую априорную информацию: матрицу вектора воздействия возмущений с точками воздействия ([8] с.115, 116, 94) и зависимости неизмеряемых возмущений от измеряемых параметров расширенной модели в данном случае носителя ([8] с.94). In the inventive system, given the low-frequency spectrum of care BIKP, it is proposed to implement BKKKU with astatism. In contrast to [8] (N. Kuzovkov, “Modal control and observing devices.” M. Mashinostroenie, 1976, p. 116, in the proposed device for generating an input signal to an integrator, it is not necessary to know the estimates of the values of the variables of the state vector of the control object ( [8] p.115, 118). Estimating the state vector is a complex technical problem, the solution of which was proposed in [8] only for the class of linear systems. Moreover, to implement the control in accordance with [8], it is necessary to have the following a priori information: matrix exposure vector disturbances with impact points ([8] p. 115, 116, 94) and the dependence of unmeasured disturbances on the measured parameters of the extended model in this case of the carrier ([8] p. 94).
Следует также отметить, что предложенное в [8] с.116, измерение возмущений возможно лишь в системе, где вектор управления формируется, исходя из оценки вектора состояний ([8] с.96). It should also be noted that the proposed in [8] p. 116, the measurement of perturbations is possible only in a system where a control vector is formed based on an estimate of the state vector ([8] p. 96).
Следовательно, заявляемая система не может быть отнесена к системам, описываемым в [8] с.116, т.к. Therefore, the claimed system cannot be attributed to the systems described in [8] p.116, because
1) модель системы использует только входной сигнал управления, а не сформированный ей же, исходя из измерений составляющих вектора состояния объекта регулирования, управление (тем более, что даже не все сигналы управления могут быть измерены);
2) модель системы не использует параметров вектора состояния объекта регулирования для формирования сигнала на входе интегрирующего устройства;
3) контур коррекции в заявляемой системе нелинейный в отличие от систем, описываемых в [8]
4) объект регулирования в заявляемой системе может содержать любые нелинейности, в то время, как в [8] объект регулирования должен быть линейным.1) the model of the system uses only the input control signal, and control, which was not generated by it, based on measurements of the components of the state vector of the control object (especially since not all control signals can be measured);
2) the system model does not use the parameters of the state vector of the regulatory object to generate a signal at the input of the integrating device;
3) the correction loop in the inventive system is non-linear, in contrast to the systems described in [8]
4) the object of regulation in the inventive system may contain any non-linearities, while in [8] the object of regulation should be linear.
Кроме того, в предлагаемой системе элемент, обеспечивающий астатизм, не является изолированным, а входит в состав корректирующей цепи ПСК - дискриминатор БКККУ. Это позволяет использовать его в качестве запоминающего устройства сигнала компенсации ухода в период, когда величина ухода меньше зоны дискриминатора (в это время контур коррекции можно считать разомкнутым). In addition, in the proposed system, the element that provides astatism is not isolated, but is part of the corrective circuit of the CPM - discriminator BKKKU. This makes it possible to use it as a storage device for the compensation signal for leaving during the period when the amount of leaving is less than the discriminator zone (at this time, the correction loop can be considered open).
В результате увеличивается период времени, когда система работает с разомкнутым контуром коррекции, что является положительным фактором для нелинейных объектов регулирования, для которых не соблюдается принцип суперпозиции и в процессе совместной работы контура наведения и контура коррекции из-за динамичного изменения сигнала коррекции из-за динамичного изменения сигнала коррекции могут возникать кратковременные дополнительные ошибки в наведении, хотя и не превышающие заданной допустимой величины. As a result, the period of time when the system operates with an open correction loop increases, which is a positive factor for nonlinear control objects for which the principle of superposition is not observed and during the joint work of the guidance loop and the correction loop due to the dynamic change of the correction signal due to the dynamic changes in the correction signal, short-term additional errors in guidance can occur, although not exceeding the specified permissible value.
Рассмотрим пример конкретного выполнения составных частей устройства наведения и стабилизации. Пусть блок измерения качек и перемещений аналогичен прототипу, тогда его передаточная функция по сигналу управления (см. [7] с. 193, [3] с.58) будет:
Соответственно, исходя из (1), такой же будет передаточная функция блока моделирования. Следовательно, блок моделирования может быть реализован, как указано на фиг. 3. Спектр качек определяется в большинстве случаев механическими характеристиками конструкции и представляет собой, как правило, одновершинную функцию с максимумом на частоте 0,15 1,5 Гц. Поэтому целесообразно в качестве подавителя сигнала качек использовать режекторный фильтр с передаточной функцией:
где ωм частота максимума спектральной характеристики.Consider an example of a specific implementation of the components of a guidance and stabilization device. Let the unit for measuring qualities and movements be similar to the prototype, then its transfer function by the control signal (see [7] p. 193, [3] p. 58) will be:
Accordingly, based on (1), the transfer function of the modeling block will be the same. Therefore, the simulation unit can be implemented as indicated in FIG. 3. The spectrum of qualities is determined in most cases by the mechanical characteristics of the structure and is, as a rule, a single-peak function with a maximum at a frequency of 0.15 1.5 Hz. Therefore, it is advisable to use a notch filter with a transfer function as a signal suppressor:
where ω m is the frequency of the maximum spectral characteristic.
Реализация подавителя сигнала качек приведена на фиг.4. The implementation of the signal suppressor is shown in Fig.4.
Максимально допустимую величину ухода можно оценить из следующих соображений:
неточность устройства наведения и стабилизации определяется суммой величины ухода и ошибки измерения качки, им вызываемой, тогда
Φмакс+AкsinΦмакс≅Δ (6)
где Δ требуемая точность;
A амплитуда качки.The maximum allowable amount of care can be estimated from the following considerations:
the inaccuracy of the guidance and stabilization device is determined by the sum of the departure value and the pitch measurement error caused by it, then
Φ max + A to sinΦ max ≅Δ (6)
where Δ the required accuracy;
A amplitude of pitching.
Если D 1 мрад, а АК 10o, то vмакс 0,85 мрад.If
Поскольку уход является функцией с медленно меняющейся скоростью величиной от 0,5 до 1,5 мрад/с, в качестве блока коррекции контура компенсации ухода с учетом требования к астатизму целесообразно использовать изодробный фильтр с передаточной функцией (реализацию смотри [5] с. 254):
Тогда передаточная функция по уходу примет вид:
Наличие двукратного символа дифференцирования в числителе показывает, что сигнал с постоянной скоростью будет полностью подавляться. Тогда постоянная Т3 выбирается из условия компенсации фазового запаздывания на низких частотах (менее ωм). Коэффициент К3 выбирается в этом случае из условия
где vp фазовое запаздывание разомкнутого контура на частоте ω.Since care is a function with a slowly varying speed ranging from 0.5 to 1.5 mrad / s, it is advisable to use an isodrobic filter with a transfer function as a block for correction of the care compensation loop taking into account the astatism requirement (for implementation see [5] p. 254) :
Then the transfer function for care will take the form:
The presence of a double differentiation symbol in the numerator indicates that the signal with a constant speed will be completely suppressed. Then the constant T 3 is selected from the condition for compensating the phase delay at low frequencies (less than ω m ). The coefficient K 3 is selected in this case from the condition
where v p is the phase delay of the open loop at the frequency ω.
Выбор зоны нечувствительности дискриминатора осуществляется следующим образом. Так как, учитывая вышесказанное, частота среза замкнутого контура (0,5 0,6)wм, то время регулирования Тр будет не более, чем 
Φош≅ 0,5Tp•ΔΦ = 0,48 мрад.
Тогда зона нечувствительности равна
δ = Φмакс-Φош= 0,37 мрад.
Приведенный пример показывает, что даже при изменении скорости ухода на величину, сравнимую с ее средним значением, угол ухода не превышает допустимой величины, в то время как в прототипе уход будет нарастать с течением времени и превысит допустимое значение при тех же прочих условиях за 1,7 с.The choice of the dead zone of the discriminator is as follows. Since, taking into account the above, the cutoff frequency of the closed loop (0.5 0.6) w m , the regulation time T p will be no more than
Oui Φ ≅ 0,5T p • ΔΦ = 0,48 mrad.
Then the deadband is
δ = Φ max -Φ os = 0.37 mrad.
The above example shows that even when the departure speed changes by a value comparable to its average value, the departure angle does not exceed the allowable value, while in the prototype the departure will increase over time and exceed the allowable value under the same other conditions for 1, 7 sec
Использованные источники
1. Автоматическая стабилизация оптического изображения. Л. Машиностроение, 1988.Used sources
1. Automatic stabilization of the optical image. L. Engineering, 1988.
2. Репников А.В. Сачков Г.П. Черноморский А.П. Гироскопические системы. М. Машиностроение, 1983. 2. Repnikov A.V. Sachkov G.P. Black Sea A.P. Gyroscopic systems. M. Engineering, 1983.
3. Северов Л.А. Гиростабилизаторы инерциальных систем управления. Л. издательство ЛГУ, 1979. 3. Severov L.A. Gyrostabilizers of inertial control systems. L. publishing house of Leningrad State University, 1979.
4. Тетельбаум И.М. Шнейдер Ю.Р. "400 схем для АВМ". М. Энергия, 1978. 4. Tetelbaum I.M. Schneider Yu.R. "400 circuits for AVM." M. Energy, 1978.
5. Бесекерский В.А. Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М. Наука, 1966. 5. Besekersky V.A. Popov E.P. Theory of automatic control systems. M. Science, 1966.
6. Громыко В.Д. Самонаводящиеся системы с моделью. М. Энергия, 1974. 6. Gromyko V.D. Homing systems with a model. M. Energy, 1974.
7. Александров А.Г. Синтез регуляторов многомерных систем. М. Машиностроение, 1986. 7. Alexandrov A.G. Synthesis of regulators of multidimensional systems. M. Engineering, 1986.
8. Кузовков Н.Т. Модальное управление и управляющие устройства. М. Машиностроение, 1976. 8. Kuzovkov N.T. Modal control and control devices. M. Engineering, 1976.
9. Пальтов И.П. Качество процессов и синтез корректирующих устройств в нелинейных автоматических системах. М. Наука, 1975. 9. Paltov I.P. The quality of processes and the synthesis of corrective devices in nonlinear automatic systems. M. Science, 1975.
10. Свершников А.А. Ривкин С.С. Вероятностные методы в теории гороскопа. М. Наука, 1974. 10. Svershnikov A.A. Rivkin S.S. Probabilistic methods in horoscope theory. M. Science, 1974.
11. Чиликин М.Г. Сандлер А.С. "Общий курс электропривода". Учебник для вузов, 6-е издание, доп. и перераб. М. Энергоиздат, 1981. 11. Chilikin M.G. Sandler A.S. "General course of electric drive". Textbook for universities, 6th edition, ext. and reslave. M. Energy Publishing House, 1981.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4854650 RU2090922C1 (en) | 1990-08-06 | 1990-08-06 | Method of guidance and stabilization of instruments placed on rocking base and gear for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4854650 RU2090922C1 (en) | 1990-08-06 | 1990-08-06 | Method of guidance and stabilization of instruments placed on rocking base and gear for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2090922C1 true RU2090922C1 (en) | 1997-09-20 |
Family
ID=21529548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4854650 RU2090922C1 (en) | 1990-08-06 | 1990-08-06 | Method of guidance and stabilization of instruments placed on rocking base and gear for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2090922C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114111664A (en) * | 2021-12-30 | 2022-03-01 | 重庆长安汽车股份有限公司 | Frameless door glass position accuracy check point detection device |
-
1990
- 1990-08-06 RU SU4854650 patent/RU2090922C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Д.Н.Еськов и др. Автоматическая стабилизация оптического изобрадения. - Л.: Машиностроение, 1988, с. 36, рис. 2.1. Там же, с. 44. Там же, с. 197. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114111664A (en) * | 2021-12-30 | 2022-03-01 | 重庆长安汽车股份有限公司 | Frameless door glass position accuracy check point detection device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Valliant | The LaCoste & Romberg air/sea gravity meter: an overview | |
| US4038876A (en) | Acceleration error compensated attitude sensing and control apparatus and method | |
| US5060175A (en) | Measurement and control system for scanning sensors | |
| CN108333938A (en) | A kind of compound gyrocontrol control method of more closed loops | |
| CN102426420A (en) | Motion carrier photoelectric stabilization platform control system with high robustness | |
| RU2285902C1 (en) | Method for determining and compensating for deviation of gyro-stabilized platform and device for realization of said method | |
| US3350916A (en) | Accelerometer calibration on inertial platforms | |
| Richter et al. | Real-time heave motion estimation using adaptive filtering techniques | |
| CN101655371A (en) | Position signal damping method of inertial navigation system based on variable damping coefficient | |
| Zakharov et al. | Analysis of stationary means of measurement filters with optimum sensitivity | |
| CN104281159A (en) | Dynamic position loop control method and system for stabilized platform | |
| CN105527655A (en) | Marine gravimeter stabilizing platform leveling device and method | |
| RU2090922C1 (en) | Method of guidance and stabilization of instruments placed on rocking base and gear for its implementation | |
| US3736791A (en) | Gyro axis perturbation technique for calibrating inertial navigation systems | |
| US3474672A (en) | Stabilized platform for gravimeter | |
| Nguyen et al. | Robust control of two-axis gimbal system | |
| Hayes et al. | Tests on the 1962 model of the Anschütz gyrotable | |
| GB2103364A (en) | Gyroscopic instrument for determining north direction | |
| US3916697A (en) | Accelerometer tilt error compensator | |
| RU2282147C1 (en) | System for correcting gyrostabilizer of marine gravimeter | |
| RU2206916C2 (en) | Method and device for controlling object motion path, object motion path control system (alternatives), method for determining channel-to- channel channels phase connection and transfer constant of object in object motion path control system | |
| RU2599285C1 (en) | Method and system of ship devices angular orientation determining taking into account of its hull deformations | |
| RU2261417C1 (en) | Method of estimation of strain and angles of orientation of ship with strain taken into account | |
| CN110531623A (en) | A kind of disturbance compensation method of the Towed bird system of the disturbance observer based on H ∞ principle | |
| Nawrocka et al. | The use of Kalman filter in control the balancing robot |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080807 |
|
| REG | Reference to a code of a succession state |
Ref country code: RU Ref legal event code: MM4A Effective date: 20080807 |