RU2144691C1 - Method and device for controlling moving object - Google Patents
Method and device for controlling moving object Download PDFInfo
- Publication number
- RU2144691C1 RU2144691C1 RU98115882A RU98115882A RU2144691C1 RU 2144691 C1 RU2144691 C1 RU 2144691C1 RU 98115882 A RU98115882 A RU 98115882A RU 98115882 A RU98115882 A RU 98115882A RU 2144691 C1 RU2144691 C1 RU 2144691C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- angle
- unit
- block
- output
- sign
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
Способ управления динамическим объектом и устройство для его осуществления могут быть использованы для управления угловым движением динамических объектов, например космических кораблей "Союз ТМ", "Прогресс М" и орбитальной станции "Мир". The dynamic object control method and device for its implementation can be used to control the angular movement of dynamic objects, for example, Soyuz TM, Progress M spacecraft and Mir orbital station.
Известен способ формирования управляющих воздействий (аналог), описанный в многочисленных публикациях (Лебедев А.А., Соколов В. Б. Встреча на орбите. - М.: Машиностроение, 1969), когда для определения моментов приложения управления и его длительности формируется управляющая функция q
q=S+Kд•W,
где S - угловое рассогласование,
W - угловая скорость рассогласования,
Kд - коэффициент демпфирования.There is a known method of forming control actions (analogue) described in numerous publications (Lebedev A.A., Sokolov V. B. Meeting in orbit. - M.: Mechanical Engineering, 1969), when a control function is formed to determine the moments of application of control and its duration q
q = S + K d • W,
where S is the angular mismatch,
W is the angular velocity of the mismatch,
K d - damping coefficient.
В нелинейных автоматах стабилизации функция q подается на релейный элемент с зоной нечувствительности. При превышении q заданной зоны нечувствительности релейный элемент срабатывает, и включаются исполнительные органы (ИО). Длительность их включения зависит от величины q и изменяется от периодически повторяемых импульсов, заранее определенных длительности и периода, до непрерывного включения. In nonlinear stabilization machines, the q function is applied to a relay element with a deadband. When q exceeds the specified deadband, the relay element is activated, and executive bodies (IO) are turned on. The duration of their inclusion depends on the value of q and varies from periodically repeated pulses, predetermined duration and period, to continuous inclusion.
Недостатком этого способа являются:
- зависимость свойств от качества сигнала скорости W и постоянной времени ее определения,
- длительный переходной процесс при устранении начального рассогласования,
- зависимость качества переходного процесса (амплитуда начального выброса скорости и длительность переходного процесса до установившихся колебаний при наличии внешнего возмущающего воздействия).The disadvantage of this method are:
- the dependence of the properties on the quality of the signal speed W and the time constant of its determination,
- a long transition process in eliminating the initial mismatch,
- the dependence of the quality of the transition process (the amplitude of the initial release of speed and the duration of the transition process to steady-state oscillations in the presence of an external disturbing effect).
Известно устройство формирования управляющих воздействий, используемое при ручном управлении космическими аппаратами. Устройство описано в книге Лебедев А. А., Соколов В. Б. Встреча на орбите. - М.: Машиностроение, 1969. A device for the formation of control actions used in the manual control of spacecraft. The device is described in the book Lebedev A. A., Sokolov V. B. Meeting in orbit. - M.: Mechanical Engineering, 1969.
Блок-схема устройства приведена на фиг. 1. Устройство состоит из блока выдачи угловой скорости 1, зоны нечувствительности 2, блока формирования импульсов 3 и исполнительных органов (ИО) 4. A block diagram of the device is shown in FIG. 1. The device consists of an
В процессе управления при превышении сигналом угловой скорости заданной зоны нечувствительности блок задания управляющих импульсов в зависимости от величины сигнала угловой скорости выдает команды на включение ИО. Выключение ИО производится, когда угловая скорость станет меньше зоны нечувствительности. In the control process, when the signal angular velocity exceeds the specified dead band, the control pulse setting unit, depending on the magnitude of the angular velocity signal, issues commands to turn on the EUT. Turning off the EUT is performed when the angular velocity becomes less than the dead band.
Данное устройство ограничивает только величину угловой скорости, а потому не обеспечивает стабилизацию объекта управления относительно заданной системы координат. This device limits only the magnitude of the angular velocity, and therefore does not provide stabilization of the control object relative to a given coordinate system.
Известен способ управления, выбранный в качестве прототипа (способ и система, реализующая его, описаны в патенте N 1695263 авторов Бичуцкого А.Я., Леденева Г.Я., Нездюра Л.А., Фрунца А.С.). A known control method selected as a prototype (the method and system that implements it are described in patent N 1695263 by A. Bichutsky, A.Ya. Ledenev, L. A. Nezdyura, A. S. Frunets).
В этом способе управления для повышения качества переходного процесса отменено управление по суммарному сигналу q, который используется в аналоге. Раздельно сравнивается величина угла с заданной зоной нечувствительности, а внутри зоны нечувствительности по углу введена зона нечувствительности по угловой скорости. При превышении величиной угла заданной зоны нечувствительности d1 (заданной точности поддержания ориентации) в устройстве происходит изменение структуры, в результате чего на выходе релейного элемента появляется сигнал f
f=S+k•W.In this control method, to improve the quality of the transient process, control by the total signal q, which is used in the analogue, is canceled. Separately, the angle is compared with a given dead band, and inside the dead band, the dead band is entered in terms of angular velocity. When the value of the angle exceeds a predetermined dead zone d 1 (a predetermined accuracy of maintaining orientation), a change in the structure occurs in the device, as a result of which a signal f appears at the output of the relay element
f = S + k • W.
Выключение ИО произойдет, когда угловая скорость объекта управления W станет больше (по модулю) требуемой скорости для данного углового рассогласования S. Знак управляющего воздействия выбирается по знаку суммарного сигнала f. The IO shutdown will occur when the angular velocity of the control object W becomes greater (modulo) the required speed for a given angular mismatch S. The sign of the control action is selected by the sign of the total signal f.
В зависимости от величины сигнала (по углу или угловой скорости) длительность управляющего воздействия изменяется от минимального периодически повторяемого до постоянно действующего. (Под минимальным управляющим воздействием подразумевается воздействие, обеспечивающее минимально возможное изменение скорости за однократное приложение.)
Изменение на выходе релейного элемента сигнала f после его срабатывания объясняется тем, что интегратор, используемый в устройстве, оказывается включенным в обратную связь релейного усилителя. Если принять, что коэффициент усиления релейного усилителя Ky, то передаточная функция D(p) устройства становится
Моделирование показывает, что постоянная времени T
не может быть большой и для многих задач по управлению космическими объектами ее значение должно быть не более 0,02 - 0,04 с. Чтобы реализовать такие постоянные времени такт работы дискретного автомата должен быть не более 0,01 - 0,02 с, что возможно лишь в ограниченных случаях.Depending on the magnitude of the signal (by angle or angular velocity), the duration of the control action varies from the minimum periodically repeated to continuously acting. (Minimum control action refers to an action that provides the smallest possible change in speed in a single application.)
The change in the output of the relay element of the signal f after its operation is explained by the fact that the integrator used in the device is included in the feedback of the relay amplifier. If we assume that the gain of the relay amplifier K y , then the transfer function D (p) of the device becomes
The simulation shows that the time constant T
cannot be large, and for many tasks of managing space objects, its value should be no more than 0.02 - 0.04 s. In order to realize such time constants, the clock cycle of a discrete automaton should be no more than 0.01 - 0.02 s, which is possible only in limited cases.
Другим недостатком рассматриваемого способа управления является факт, что выключение ИО все же происходит по суммарному сигналу, в том числе и по скорости, а потому и этому способу, как и аналогу, присущ недостаток, связанный с тем, что прекращение выдачи управляющих воздействий происходит только после достижения скоростью значения, заданного коэффициентами управления. Вследствие этого требуется точное знание скорости, а задержки или постоянные времени при вычислении ее сказываются на качестве регулирования. Another disadvantage of the considered control method is the fact that the IO is still switched off according to the total signal, including the speed, and therefore this method, like the analogue, has a disadvantage associated with the fact that the termination of the issuing of control actions occurs only after reaching the speed value specified by the control coefficients. As a result, accurate knowledge of the speed is required, and delays or time constants when calculating it affect the quality of regulation.
Блок-схема устройства, реализующего описанный способ управления, приведена на фиг. 2. A block diagram of a device implementing the described control method is shown in FIG. 2.
Устройство состоит из блока выдачи угловой скорости 1, исполнительных органов 4, блока выдачи угла 5, двух сумматоров 6 и 7, интегратора 8, блока формирования зоны нечувствительности с управляемым порогом срабатывания 9, апериодического звена 10, 1-го блока формирования зоны нечувствительности 11, управляемого блока формирования зоны нечувствительности 12, блока коммутации 13. The device consists of an angular
Данное устройство обеспечивает стабилизацию относительно заданной системы координат по углу и угловой скорости с заданными точностями. Отклонение от номинального положения определяется значениями порогов срабатывания блоков формирования зоны нечувствительности. С учетом связей, приведенных на фиг. 2, до тех пор, пока сигнал на входе блока 9 меньше ее порогового значения d1, сигнал на выходе интегратора 8 - fi1 равен сигналу на выходе датчика угла 5 - fi. Два сумматора 6 и 7 и интегратор 8 с учетом связи с выхода датчика угловой скорости на вход сумматора 7 обеспечивают фильтрацию сигналов угла и угловой скорости. После срабатывания блока 9 (при превышении f1 значения d1) выход ее через апериодическое звено 10 подключается к сумматору 7.This device provides stabilization relative to a given coordinate system in angle and angular velocity with specified accuracy. Deviation from the nominal position is determined by the values of the thresholds of operation of the blocks forming the dead zone. In view of the connections shown in FIG. 2, until the signal at the input of block 9 is less than its threshold value d 1 , the signal at the output of the integrator 8 - fi 1 is equal to the signal at the output of the angle sensor 5 - fi. Two adders 6 and 7 and an integrator 8, taking into account the connection from the output of the angular velocity sensor to the input of the adder 7, provide filtering of the angle and angular velocity signals. After the operation of block 9 (when f1 exceeds the value of d 1 ), its output through the aperiodic link 10 is connected to the adder 7.
Введение такой связи, если представить зону нечувствительности усилителем с коэффициентом усиления Ку, обеспечивает включение интегратора в обратную связь, и вследствие этого на выходе блока 9 сигнал будет состоять из суммы угла и его производной.The introduction of such a connection, if one imagines the deadband as an amplifier with a gain of K y , ensures that the integrator is included in the feedback, and as a result, at the output of block 9, the signal will consist of the sum of the angle and its derivative.
Выход блока выдачи угла 5 подключен и к блоку 11. Пока сигнал угла fi1 меньше порога срабатывания d1 блока 11, блоку 12 разрешается сравнивать значение угловой скорости с заданным порогом по скорости. Выход блока 12 соединен с блоком 9. Вход блока коммутации 13 соединен с выходом блока 9, а выход - с входом блока 9.The output of the
Вследствие того, что после превышения углом fi1 порогового значения блока 9 сигнал на выходе интегратора содержит информацию об угле и угловой скорости, то включения ИО будут продолжаться до тех пор, пока угловая скорость не сменит знак, а ее значение не станет соответствующим величине угла.Due to the fact that after the angle fi 1 has exceeded the threshold value of block 9, the signal at the output of the integrator contains information about the angle and angular velocity, then the ON will continue until the angular velocity changes its sign and its value corresponds to the value of the angle.
Таким образом, включение ИО производится при превышении углом заданного порогового значения d1 (заданная точность по углу), а вследствие изменения структуры устройства после срабатывания порогового устройства блока 9 выключение производится по текущему значению угла и угловой скорости.Thus, the activation of the EUT is performed when the angle exceeds a predetermined threshold value d 1 (predetermined angle accuracy), and due to a change in the structure of the device after the threshold device of unit 9 is triggered, it is turned off at the current angle and angular velocity.
При значении угла меньше d1 производится сравнение значения текущей скорости с пороговым значением V1 блока 12. Если скорость станет больше V1, то в блок 9 выдается сигнал на присвоение пороговому значению значения текущего угла. В результате произойдет включение ИО, которое будет производиться по описанной выше логике.If the angle is less than d 1 , the current speed is compared with the threshold value V 1 of block 12. If the speed becomes greater than V 1 , then a signal is issued to block 9 to assign the current angle to the threshold value. As a result, the IO will be turned on, which will be carried out according to the logic described above.
В исходное состояние устройство приводится при срабатывании зоны нечувствительности 9 противоположного знака. Если раньше скорость превысит величину порога противоположного знака блока 12, то снова производится присвоение пороговому значению блока 9 значения текущего угла, а измененное ранее пороговое значение (противоположного знака) также приводится в исходное состояние. The device is brought to its initial state when the dead zone 9 of the opposite sign is triggered. If earlier the speed exceeds the threshold value of the opposite sign of block 12, then the threshold value of block 9 is again assigned the value of the current angle, and the previously changed threshold value (of the opposite sign) is also reset.
Устройство обладает высоким качеством переходных процессов как при отсутствии внешних возмущений, так и при их наличии и не имеет ограничений при реализации устройства на базе аналоговой техники. Однако реализация его в дискретных устройствах стабилизации ограничивается по следующим причинам. Во-первых, регулирование скорости ухудшается из-за дополнительного запаздывания, вносимого апериодической обратной связью. Во-вторых, наличие интегратора в дискретных устройствах стабилизации ограничивает величину коэффициента усиления блока 9, что также вносит запаздывание, величина которого будет не менее 1,5 - 2-х тактов работы устройства стабилизации. В-третьих, данное устройство требует обязательного наличия и датчика угла и датчика угловой скорости, что не всегда выполнимо. Эти обстоятельства ограничивают возможность применения данного устройства при реализации вообще и на базе дискретной техники в частности. The device has a high quality of transients both in the absence of external disturbances and in the presence of them and has no restrictions when implementing a device based on analog technology. However, its implementation in discrete stabilization devices is limited for the following reasons. First, speed regulation is degraded due to the additional delay introduced by aperiodic feedback. Secondly, the presence of an integrator in discrete stabilization devices limits the magnitude of the gain of block 9, which also introduces a delay, the value of which will be at least 1.5 - 2 cycles of operation of the stabilization device. Thirdly, this device requires the presence of an angle sensor and an angular velocity sensor, which is not always feasible. These circumstances limit the possibility of using this device when implemented in general and on the basis of discrete technology in particular.
Техническим результатом изобретения является повышение качества управления. The technical result of the invention is to improve the quality of management.
Технический результат достигается тем, что в способ управления динамическим объектом, включающий определение угла рассогласования, приложение управляющих воздействий от минимальных до постоянно действующих в момент превышения углом рассогласования заданной точности в установившемся режиме d1, приложение управляющего воздействия в момент превышения текущей скоростью заданной точности по скорости при угле рассогласования менее заданной точности поддержания ориентации d1, отличающийся тем, что приложение минимальных периодически повторяемых управляющих воздействий производят при значениях угла рассогласования от d1 до d2, где величина d2 выбирается из условия допустимого превышения заданной точности по углу в установившемся режиме стабилизационных колебаний (d2 > d1), приложение управляющих воздействий при значениях угла рассогласования от d2 до d3, где величина d3 выбирается из условия допустимого превышения углом рассогласования заданной точности в переходных процессах (d3 > d2), длительность управляющих воздействий в диапазоне значений угла от d2 до d3 увеличивают пропорционально величине превышения углом рассогласования значения d2, обнуление управляющего воздействия производят при смене знака приращения угла на противоположный, приложение управляющих воздействий при значениях угла рассогласования более d3 производят до достижения текущей скоростью программного значения, знак управляющего воздействия при всех приложениях управляющих воздействий выбирают противоположным знаку угла рассогласования, обнуление управляющих воздействий производят также при значениях скорости менее заданного порога на выключение при угле рассогласования меньше заданной точности поддержания ориентации d1.The technical result is achieved by the fact that in the method of controlling a dynamic object, including determining the mismatch angle, applying control actions from minimum to constantly acting at the moment the mismatch angle exceeds the specified accuracy in the steady state d 1 , the application of the control action when the current speed exceeds the specified accuracy in speed when the mismatch angle is less than the specified accuracy of maintaining orientation d 1 , characterized in that the application of minimum periodically Repeated control actions are performed at values of the mismatch angle from d 1 to d 2 , where the value of d 2 is selected from the condition of permissible exceeding the specified accuracy by the angle in the steady-state mode of stabilization oscillations (d 2 > d 1 ), control actions are applied at values of the mismatch angle from d 2 to d 3 , where the value of d 3 is selected from the condition that the mismatch angle exceeds the specified accuracy in transients (d 3 > d 2 ), the duration of the control actions in the range of angle values from d 2 to d 3 increases they are proportional to the excess of the mismatch angle value of d 2 , the control action is zeroed when the sign of the angle increment is changed to the opposite, the control actions are applied when the mismatch angle values are greater than d 3 until the program value is reached, the control action sign is chosen opposite for all control actions applications the sign of the mismatch angle, zeroing of the control actions is also carried out at speeds less than the specified the threshold for shutdown when the angle of error is less than the specified accuracy of maintaining orientation d 1 .
Технический результат в предлагаемом способе управления достигается за счет следующего:
- при принятии решения о моментах приложения и обнуления управляющих воздействий применен раздельный анализ значений угла и угловой скорости, что позволяет сократить время переходного процесса при устранении начального рассогласования по углу и угловой скорости,
- при малых значениях угловой скорости (меньше порогового значения или вблизи нуля), когда паразитные составляющие могут превышать значение скорости, используют знак угла для присвоения знака управляющего воздействия и факт смены знака приращения угла для обнуления воздействия,
- в тех случаях, когда использование угловой скорости необходимо, значение скорости принципиально отличается от нуля, а потому ошибки определения скорости не могут оказать принципиального влияния на качество регулирования.The technical result in the proposed control method is achieved due to the following:
- when deciding on the moments of application and zeroing control actions, a separate analysis of the values of the angle and angular velocity is used, which allows to reduce the time of the transition process while eliminating the initial mismatch in angle and angular velocity,
- at small values of the angular velocity (less than the threshold value or near zero), when the parasitic components can exceed the velocity value, use the angle sign to assign the sign of the control action and the fact of changing the sign of the angle increment to zero the effect,
- in cases where the use of angular velocity is necessary, the speed value is fundamentally different from zero, and therefore the errors in determining the speed cannot have a fundamental effect on the quality of regulation.
Моделирование показало, что качество переходных процессов в дискретном автомате стабилизации с тактом работы 0.2 секунды, построенном на основе предлагаемых решений, превосходит качество переходных процессов прототипа, являющегося аналоговым автоматом стабилизации. При этом необходимо учесть, что запаздывание в определении скорости в дискретном автомате составляло 0,13 с, а в аналоговом - постоянная времени при определении скорости - 0,02 с. Modeling showed that the quality of transients in a discrete stabilization automaton with a 0.2 second clock cycle, built on the basis of the proposed solutions, exceeds the quality of transients of a prototype, which is an analog stabilization automaton. It should be borne in mind that the delay in determining the speed in a discrete automaton was 0.13 s, and in the analog, the time constant in determining the speed was 0.02 s.
Введение зоны по углу при превышении его значения заданной точности d1, в которой выдают только минимальные импульсы, обеспечивает изменение скорости на минимально возможную величину и делает этот процесс независящим от флюктуаций, а в ряде случаев и от влияния упругих колебаний конструкции, поскольку их влияние на значение скорости вблизи нуля выше, чем на показания угла, принципиально имеющего регулярную составляющую, равную зоне нечувствительности.The introduction of the angle zone when its specified accuracy d 1 is exceeded, in which only minimal pulses are generated, provides a change in speed by the minimum possible value and makes this process independent of fluctuations, and in some cases also of the influence of elastic vibrations of the structure, since their influence on the value of the velocity near zero is higher than the readings of the angle, which in principle has a regular component equal to the deadband.
Увеличение длительности включения ИО, начиная с выбранного значения угла d2, позволяет поддерживать требуемую точность по углу при установившихся стабилизационных колебаниях.The increase in the duration of the inclusion of the IE, starting with the selected value of the angle d 2 , allows you to maintain the required accuracy in the angle with steady stabilization vibrations.
Включение ИО до набора объектом управления программного значения скорости при значениях угла более d3 обеспечивает приведение параметров управления к номинальному состоянию.The inclusion of the EUT before the control object sets the programmed speed value for angle values greater than d 3 ensures that the control parameters are brought to the nominal state.
Выбор значений d1, d2 и d3 зависит от решения конкретной задачи по управлению для конкретного объекта управления. И если значение заданной точности по углу d1 задается техническими условиями, то значения d2 и d3 определяются, прежде всего, свойствами объекта управления и характеристиками исполнительных органов.The choice of the values of d 1 , d 2 and d 3 depends on the solution of a particular control problem for a particular control object. And if the value of the given accuracy in the angle d 1 is set by the technical conditions, then the values of d 2 and d 3 are determined, first of all, by the properties of the control object and the characteristics of the executive bodies.
Для многих задач ориентации (на основании опыта эксплуатации систем ориентации) приемлемое соотношение между d1 и d3
d3 = 3d1.For many orientation problems (based on experience in operating orientation systems) an acceptable ratio between d 1 and d 3
d 3 = 3d 1 .
Выбор значения d2, которое должно лежать внутри интервала "d1 - d3" и определяет интенсивность нарастания управляющих воздействий, возможен по следующей эмпирической зависимости
d2 = 2d1.The choice of the value of d 2 , which should lie within the interval "d 1 - d 3 " and determines the intensity of the increase in control actions, is possible according to the following empirical dependence
d 2 = 2d 1 .
Технический результат в устройстве управления динамическим объектом, реализующем предлагаемый способ управления, достигается тем, что в устройство, состоящее из блока выдачи угла, первого блока формирования зоны нечувствительности, управляемого блока формирования зоны нечувствительности и исполнительных органов, причем выход блока выдачи угла через первый блок формирования зоны нечувствительности подключен к управляемому блоку формирования зоны нечувствительности, отличающееся тем, что в него введены дополнительно второй, третий и четвертый блоки формирования зоны нечувствительности, первый, второй и третий блоки вычисления импульсов, блок коммутации, блок вычисления текущей скорости, блок определения изменения знака приращения угла и блок формирования импульсов, причем выход управляемого блока формирования зоны нечувствительности через блок формирования импульсов подключен к исполнительным органам, выход блока выдачи угла подключен к блоку вычисления текущей скорости, блоку определения изменения знака приращения угла, ко второму и третьему блокам вычисления импульсов, ко второму, третьему и четвертому блокам формирования зоны нечувствительности, выход блока вычисления текущей скорости подключен к управляемому блоку формирования зоны нечувствительности и к третьему блоку вычисления импульсов, выход второго блока формирования зоны нечувствительности через последовательно включенные первый блок вычисления импульсов и блок коммутации, ко второму входу которого подключен выход блока определения изменения знака приращения угла соединен с исполнительными органами, выход третьего блока формирования зоны нечувствительности через второй блок вычисления импульсов, соединен с блоком коммутации, выход четвертого блока формирования зоны нечувствительности через третий блок вычисления импульсов соединен с исполнительными органами. The technical result in the control device of a dynamic object that implements the proposed control method is achieved in that in a device consisting of an angle issuing unit, a first dead zone forming unit, a controlled dead zone forming unit and actuators, the output of the angle issuing unit through the first forming unit dead zone is connected to a controlled block forming a dead zone, characterized in that it introduced an additional second, third the fourth deadband forming unit, the first, second and third pulse computing units, the switching unit, the current speed computing unit, the angle increment sign determining unit, and the pulse generating unit, and the output of the controlled deadband unit forming the unit through the pulse generating unit, the output of the angle output unit is connected to the current speed calculation unit, the sign for determining a change in the sign of the angle increment, and the second and third blocks are calculated I pulses, to the second, third and fourth blocks of the formation of the dead band, the output of the current speed calculation unit is connected to a controlled dead band formation unit and to the third pulse calculation unit, the output of the second dead band formation unit through the first pulse calculation unit and the switching unit connected in series, to the second input of which the output of the block determining the sign of the increment of the angle is connected to the executive bodies, the output of the third block rmirovaniya deadband via a second block pulse calculation unit connected to the switching output of the fourth forming unit deadband via the third pulse calculation unit connected to the executive.
Технический результат в предлагаемом устройстве достигается за счет следующего:
- в устройстве исключено определение моментов включения и выключения исполнительных органов по суммарному сигналу угла и угловой скорости, что уменьшает время переходных процессов с одновременным уменьшением количества включений исполнительных органов,
- при близких к нулю значениях скорости объекта управления она не используется при принятии решения о включении или выключении исполнительных органов, что исключает влияние ошибок определения скорости на переходные и установившиеся процессы в предлагаемом устройстве,
- в тех случаях, когда использование угловой скорости необходимо, значение скорости близко или превышает введенные зоны нечувствительности по скорости, а потому ошибки определения скорости не могут оказать принципиального влияния на качество регулирования.The technical result in the proposed device is achieved due to the following:
- the device excludes the determination of the moments of turning on and off the executive bodies by the total signal of the angle and angular velocity, which reduces the time of transients with a simultaneous decrease in the number of turns on the executive bodies,
- at close to zero values of the speed of the control object, it is not used when deciding on switching on or off the executive bodies, which eliminates the influence of errors in determining the speed on transient and steady-state processes in the proposed device,
- in those cases where the use of angular velocity is necessary, the speed value is close to or exceeds the entered dead zones in speed, and therefore errors in determining the speed cannot have a fundamental impact on the quality of regulation.
Введение зоны по углу рассогласования |d1| < |fi| < |d2|, где выдаются управляющие импульсы только минимальной длительности, обеспечивает минимальное изменение скорости объекта независимо от точности знания скорости.The introduction of the zone by the angle of mismatch | d 1 | <| fi | <| d 2 |, where control pulses of only the minimum duration are issued, provides a minimum change in the speed of the object, regardless of the accuracy of the knowledge of speed.
Увеличение длительности управляющих им пульсов в зоне |d2| < |fi| < |d3| только в зависимости от величины угла также повышает устойчивость и точность работы автомата при близких к нулю значениях скоростей объекта управления.The increase in the duration of their control pulses in the zone | d 2 | <| fi | <| d 3 | only depending on the magnitude of the angle also increases the stability and accuracy of the machine at close to zero values of the speeds of the control object.
В тех случаях, когда в предлагаемом техническом решении используется значение текущей скорости рассогласования (при |fi| < |d1| и |fi| > |d3|), точность знания скорости не оказывает влияния на качество процесса. В этих случаях значение угловой скорости отличается от нуля, и ошибка знания ее может оказать влияние только на время переходного процесса и расход рабочего тела.In cases where the proposed technical solution uses the value of the current mismatch speed (for | fi | <| d 1 | and | fi |> | d 3 |), the accuracy of knowing the speed does not affect the quality of the process. In these cases, the value of the angular velocity differs from zero, and the error of knowing it can affect only the time of the transition process and the flow rate of the working fluid.
Присвоение знака управляющего воздействия при углах рассогласования |fi| > |d1| по знаку угла исключает возможность выдачи управляющего воздействия ошибочного знака. Ошибочная выдача знака управляющего воздействия при всплесках скорости (из-за шумов или влияния упругих свойств объекта управления) возможна и в аналоге и в прототипе.Assignment of a control action sign at mismatch angles | fi | > | d 1 | by the sign of the angle excludes the possibility of issuing the control action of an erroneous sign. Erroneous issuance of the sign of the control action during bursts of speed (due to noise or the influence of the elastic properties of the control object) is possible both in the analogue and in the prototype.
Достоинством предлагаемого технического решения является также необязательность наличия датчика угловой скорости. Для тех моментов при управлении, когда необходимо знание скорости, в предлагаемом устройстве используется вычисляемое значение скорости. И в этих случаях ошибки знания скорости влияют только на время переходного процесса. На точность и скорость объекта управления в установившемся режиме эти ошибки не влияют. The advantage of the proposed technical solution is also the optional availability of an angular velocity sensor. For those moments in control when knowledge of speed is necessary, the proposed device uses the calculated speed value. And in these cases, speed knowledge errors only affect the transition time. These errors do not affect the accuracy and speed of the control object in the steady state.
При угле рассогласования |fi| < |d1| и при превышении угловой скоростью заданного в управляемом блоке формирования зоны нечувствительности порога V1 производятся включения исполнительных органов для уменьшения скорости. Включения прекращаются при уменьшении скорости до значений меньше заданного в управляемом блоке формирования зоны нечувствительности.At a mismatch angle | fi | <| d 1 | and when the angular speed exceeds the threshold set in the controlled unit for forming the dead zone V 1 , the actuators are turned on to reduce the speed. Inclusions cease when the speed decreases to values less than specified in the controlled block of the formation of the dead zone.
Суть изобретения может быть пояснена с помощью фиг. 3, на которой приведена блок-схема устройства. The essence of the invention can be explained using FIG. 3, which shows a block diagram of a device.
Устройство состоит из исполнительных органов 4, блока выдачи угла 5, блоков формирования зон нечувствительности 11, 14, 15, 16, управляемого блока формирования зоны нечувствительности 12, блока формирования импульсов 3, блока вычисления текущей скорости 17, блока определения изменения знака приращения угла 18, блоков вычисления импульсов 19, 20, 21 и блока коммутации 22. Выход блока 5 соединен с входами блоков 11, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20. Выход блока 17 соединен с блоками 12 и 20. Выход блока 18 подключен к входу блока 22. Выход блока 14 через блоки 21 и 22 соединен с блоком 4. Выход блока 15 через блок 19 подключен к блоку 22. Выход блока 16 через блок 20 соединен с блоком 4. Выход блока 11 через блоки 12 и 3 соединен с блоком 4. The device consists of actuators 4, a block for issuing an
При осуществлении ориентации относительно заданного положения угол рассогласования fi из блока выдачи угла 5 поступает на входы блоков 11, 14, 15 и 16. Каждая из зон настроена на определенное значение для выполнения функций в соответствии с заложенной логикой управления. When performing orientation with respect to a given position, the mismatch angle fi from the
При |fi| < |d1| блок 11 выдает команду в блок 12. При наличии этой команды блок 12 сравнивает значение скорости, вычисляемое в блоке 17, с заданным порогом. Если текущее значение скорости окажется более (или менее для отрицательных скоростей) заданного порога, то величина превышения порога выдается в блок 3, в котором пропорционально величине сигнала формируются импульсы, которые и выдаются в блок 4 на включение ИО. Выключение ИО осуществляется при уменьшении текущего значения скорости до значения, задаваемого порогом на выключение в блоке 12.When | fi | <| d 1 | block 11 issues a command to block 12. With this command, block 12 compares the speed value calculated in
При |d1| < |fi| < |d2| блок 14 выдает команду в блок 21 на выдачу периодически повторяемых с наперед заданной частотой импульсов, обеспечивающих включение ИО на минимальное время. Знак выдаваемых импульсов назначается противоположным знаку угла fi. При изменении знака приращения угла на противоположный, определяемого в блоке 18, блок коммутации 22, соединенный с блоком 18, запрещает выдачу управляющих импульсов на включение ИО (блок 4).When | d 1 | <| fi | <| d 2 | block 14 issues a command to block 21 to issue pulses periodically repeated with a predetermined frequency of pulses, ensuring that the EUT is turned on for a minimum time. The sign of the emitted pulses is assigned to the opposite sign of the angle fi. When you change the sign of the angle increment to the opposite, defined in
При |d2| < |fi| < |d3| блок 15 выдает команду в блок 19 на выдачу периодически повторяемых с наперед заданной частотой импульсов, обеспечивающих включение ИО на время, пропорциональное величине превышения угла заданного порогового значения |d2|. Знак выдаваемых импульсов назначается противоположным знаку угла fi. При изменении знака приращения угла на противоположный, определяемого в блоке 18, блок коммутации 22, соединенный с блоком 18, запрещает выдачу управляющих импульсов на включение ИО.When | d 2 | <| fi | <| d 3 | block 15 issues a command to block 19 to issue pulses periodically repeated with a predetermined frequency, which enable the EUT to be turned on for a time proportional to the excess of the angle of the specified threshold value | d 2 |. The sign of the emitted pulses is assigned to the opposite sign of the angle fi. When you change the sign of the angle increment to the opposite, defined in
При |fi| > |d3| блок 16 выдает команду в блок 20 на выдачу управляющего воздействия для набора угловой скорости, значение которой задается в виде функции, например линейной, величине превышения угла заданного порогового значения |d3|. Включение ИО может быть импульсным или непрерывным, что определяется величиной скорости и характеристиками исполнительных органов. Знак выдаваемых импульсов назначается противоположным знаку угла fi. Включение ИО прекращается при значении текущей скорости, равном программной скорости.When | fi | > | d 3 | block 16 issues a command to block 20 to issue a control action for a set of angular velocity, the value of which is specified as a function, for example, linear, of the excess of the angle of the specified threshold value | d 3 |. The inclusion of the IO can be pulsed or continuous, which is determined by the magnitude of the speed and the characteristics of the executive bodies. The sign of the emitted pulses is assigned to the opposite sign of the angle fi. Turning on the EUT stops at a value of the current speed equal to the program speed.
Предлагаемое устройство может быть реализовано известными техническими решениями. The proposed device can be implemented by well-known technical solutions.
Блок выдачи угла 5 может быть исполнен в виде солнечного или звездного датчика, используемых на орбитальной станции "Мир". Block issuing
Блоки 11, 14, 15, 16 (зоны нечувствительности) могут быть выполнены на основе стандартных усилителей и схем сравнения. Blocks 11, 14, 15, 16 (dead zones) can be made on the basis of standard amplifiers and comparison circuits.
Управляемый блок формирования зоны нечувствительности 12 может быть выполнен на основе стандартных усилителей и схем сравнения и контактов реле, отключающих или подключающих его входы, обмотки управления которых подключаются к соответствующим блокам. The controlled dead band formation unit 12 can be made on the basis of standard amplifiers and comparison circuits and relay contacts disconnecting or connecting its inputs, the control windings of which are connected to the corresponding blocks.
Блоки 3, 19, 20, 21 могут быть выполнены на основе стандартных усилителей и генераторов прямоугольных импульсов с широтной модуляцией.
Блок вычисления текущей скорости 17 может быть реализован двумя способами, выбор которых зависит от динамических свойств объекта управления. Вычисление скорости можно производить с помощью интегратора, включенного в обратную связь усилителя (или решать соответствующее дифференциальное уравнение в бортовом компьютере), если динамическая ошибка по скорости при включении ИО будет не более заданного в блоке 12 порога по угловой скорости. Вычисление скорости можно выполнять и по величине приращения угла на заданном такте работы дискретного автомата. В этом случае блок 17 может быть реализован с помощью стандартных усилителей и интеграторов, используемых для запоминания значения угла на данном такте. The calculation unit of the
Блок определения изменения знака приращения угла 18 может быть выполнен на основе стандартных усилителей и интеграторов для запоминания величин значения угла с целью вычисления приращения угла на данном такте работы и для запоминания знака приращения угла, а также стандартных схем сравнения и реле для определения момента изменения знака приращения угла и выдачи команд в блок коммутации 22. The unit for determining the change in the sign of the increment of the
Блок коммутации 22 может быть выполнен на основе стандартных реле с нормально замкнутыми и разомкнутыми контактами. The switching unit 22 can be made on the basis of standard relays with normally closed and open contacts.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98115882A RU2144691C1 (en) | 1998-08-17 | 1998-08-17 | Method and device for controlling moving object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98115882A RU2144691C1 (en) | 1998-08-17 | 1998-08-17 | Method and device for controlling moving object |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2144691C1 true RU2144691C1 (en) | 2000-01-20 |
Family
ID=20209775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98115882A RU2144691C1 (en) | 1998-08-17 | 1998-08-17 | Method and device for controlling moving object |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2144691C1 (en) |
-
1998
- 1998-08-17 RU RU98115882A patent/RU2144691C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Лебедев А.А. и др. Встреча на орбите.-М.: Машиностроение, 1969, с.285, 286, 300, 301. Беляев Н.М. и др. Реактивные системы управления космических летательных аппаратов.-М.: Машиностроение, 1979, с.11 - 23. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0180669A1 (en) | Adaptive control system | |
| Klyde et al. | Pilot-induced oscillation analysis and prediction with actuator rate limiting | |
| KR970002063B1 (en) | Sliding mode control system | |
| CA2057237C (en) | Sliding mode control system | |
| Arabasi et al. | Simultaneous travel and hoist maneuver input shaping control using frequency modulation | |
| Choi et al. | Design of robust high-speed motion controller for a plant with actuator saturation | |
| RU2144692C1 (en) | Method and device for controlling moving object | |
| RU2144691C1 (en) | Method and device for controlling moving object | |
| Lee et al. | Sliding mode control with super-twisting algorithm for surge oscillation of mooring vessel system | |
| EP1457846A2 (en) | Improving stability and response of control systems | |
| Rahman et al. | Adaptive control of aircraft lateral motion with an unknown transition to nonmimimum-phase dynamics | |
| Polas et al. | A multi-gain sliding mode based controller for the pitch angle control of a civil aircraft | |
| RU2158951C2 (en) | Apparatus for generating control stimulus | |
| Sakamoto et al. | New PWM schemes based on the principle of equivalent areas | |
| Zhou et al. | Adaptive switching control method and its application to tracking control of a robot | |
| Dhanda et al. | Vibration control via pre-loading | |
| JPH10161706A (en) | Simply adaptive controller | |
| JP2002518724A (en) | Force / speed limit control system | |
| US20110257768A1 (en) | Control of a dynamic system cross reference to related application | |
| RU2403607C2 (en) | Relay regulator | |
| Cipriano et al. | Fuzzy generalized predictive control and its application to an inverted pendulum | |
| CA1098738A (en) | Pulse width modulated binary rebalance rate capture loop control for two-degree-of-freedom dry tuned gyro | |
| Hernández-Guzmán et al. | Ordinary linear differential equations | |
| Ramesh et al. | MRAC with variable adaptation gain for first order systems | |
| RU2058921C1 (en) | Space vehicle control system |