RU2355039C1

RU2355039C1 - System for controlling vertical movement of trainee on spacewalk simulator

Info

Publication number: RU2355039C1
Application number: RU2007146542/28A
Authority: RU
Inventors: Олег Александрович Кравченко (RU); Олег Александрович Кравченко; Георгий Яковлевич Пятибратов (RU); Георгий Яковлевич Пятибратов; Николай Филиппович Твердохлебов (RU); Николай Филиппович Твердохлебов; Андрей Владимирович Антонов (RU); Андрей Владимирович Антонов
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2009-05-10

Abstract

FIELD: physics; training.

SUBSTANCE: present invention relates to making simulators and can be used for making a spacewalk simulator in form of a spacesuit worn by a person training for working in deep space. The system comprises a spacesuit worn by the trainee, a load weight selector, series-connected selector of the torque of the electric motor, an adder, a device for regulating torque, an electric motor, transmission device, force sensor, unit for detecting force differences and a force regulator. The second input of the unit for detecting force differences is connected to the output of the load weight selector. The spacesuit is joined to the output of the transmission device. The input of the null indicator is connected to the first output of the first correction unit, the second output of which is connected to the fourth input of the unit for detecting force differences. The third input of the second correction unit is connected to the first output of the first correction unit. The second input of the correction unit is connected to the output of the force sensor. The shaft of the electric motor is connected to the inputs of a velocity sensor and a position sensor. The third output of the first correction unit is connected to the fault indicator of the force sensor.

EFFECT: more accurate control of vertical movement of a trainee on a simulator.

5 dwg

Description

Система относится к области космического тренажеростроения и предназначена для управления вертикальным перемещением скафандра с человеком, приобретающим навыки работы в открытом космосе.The system belongs to the field of space simulator building and is designed to control the vertical movement of the spacesuit with a person acquiring skills in outer space.

Известно устройство для обезвешивания вертикально перемещающейся маложесткой механической системы космического аппарата, описанное в патенте РФ №2273592, кл. B64G 7/00 и опубликованное в БИ №10, 2006 г. Устройство содержит противовес, соединяемый тросом, проходящим через установленные на опорной стойке блоки, с указанной маложесткой механической системой, снабженной фиксирующим замком для удержания этой системы на космическом аппарате, опорная стойка закреплена на космическом аппарате и снабжена приемной площадкой, установленной с возможностью взаимодействия с ней противовеса, на приемной площадке со стороны противовеса закреплена амортизирующая прокладка, при этом опорная стойка состоит из приемного рычага, несущего угольника и фиксирующего кронштейна, закрепленного на космическом аппарате, при этом приемный рычаг и несущий угольник связаны между собой горизонтальной регулируемой вставкой, несущий угольник и фиксирующий кронштейн связаны между собой вертикальной регулирующей вставкой, при этом указанные блоки шарнирно установлены на приемном рычаге и несущем угольнике, приемная площадка закреплена на фиксирующем кронштейне, а трос выполнен в виде ленты с нанесенной на ее поверхность размерной линейкой и намотан на приемную катушку, шарнирно закрепленную на противовесе и снабженную фиксатором.A device is known for weighting a vertically moving low-rigidity mechanical system of a spacecraft, described in RF patent No. 2273592, class. B64G 7/00 and published in BI No. 10, 2006. The device contains a counterweight connected by a cable passing through the blocks mounted on the support post with a specified non-rigid mechanical system equipped with a locking lock to hold this system on the spacecraft, the support post is mounted on the spacecraft and is equipped with a receiving platform, installed with the possibility of interaction of the counterweight with it, on the receiving platform on the side of the counterweight, a shock-absorbing pad is fixed, while the supporting stand consists of a lot of the lever, the bearing square and the fixing bracket mounted on the spacecraft, while the receiving lever and the bearing square are interconnected by a horizontal adjustable insert, the bearing square and the fixing bracket are interconnected by a vertical adjustment insert, while these blocks are pivotally mounted on the receiving lever and bearing square, the receiving platform is mounted on a fixing bracket, and the cable is made in the form of a tape with a dimensional ruler applied to its surface and wound on the receiving th coil, hinged on the counterweight and fitted with a lock.

Данное устройство не позволяет автоматически управлять процессом перемещения груза (маложесткой механической системы космического аппарата).This device does not allow you to automatically control the process of moving cargo (low-rigidity mechanical system of the spacecraft).

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому техническому эффекту к предлагаемому изобретению является система управления вертикальным перемещением обучаемым на тренажере выхода в космос (статья Кравченко О.А., Хализева М.А. Повышение качества информационного обеспечения силокомпенсационных систем применением фаззи-регулятора // Электромеханика. - 2003. - №5. - С.37-41).The closest in its technical essence and the achieved technical effect to the proposed invention is a system for controlling vertical movement of a trainee on a space flight simulator (article by Kravchenko OA, Halizeva MA Improving the quality of information support for power compensation systems using a fuzzy controller // Electromechanics . - 2003. - No. 5. - S.37-41).

Система управления вертикальным перемещением обучаемого на тренажере выхода в космос содержит груз (скафандр с обучаемым), задатчик веса груза, последовательно соединенные датчик времени и фаззи-регулятор, а также последовательно соединенные задатчик момента электродвигателя, сумматор, устройство регулирования момента (регулятор момента с управляемым преобразователем напряжения), электродвигатель, передаточное устройство (редуктор, барабан, канатная передача и направляющие блоки), датчик усилия, блок выделения разности усилий, регулятор усилия, выход которого соединен со вторым входом сумматора, причем второй вход блока выделения разности усилий подключен к выходу задатчика веса груза, третий вход блока выделения разности усилий подключен к выходу фаззи-регулятора, второй вход которого связан с выходом блока выделения разности усилий, а скафандр с обучаемым подключен к выходу передаточного устройства (к нижнему направляющему блоку).The control system for the vertical movement of the student on the spacecraft simulator contains a load (a suit with a student), a load weight adjuster, a time sensor and a fuzzy controller connected in series, as well as an electric motor torque collector, an adder, and a torque control device (torque regulator with a controlled converter) voltage), electric motor, transmission device (gearbox, drum, cable transmission and guide blocks), force sensor, force difference allocation unit, adjustments a force generator, the output of which is connected to the second input of the adder, the second input of the force difference extraction unit connected to the output of the load weight adjuster, the third input of the force difference extraction unit connected to the output of the fuzzy controller, the second input of which is connected to the output of the force difference extraction unit, and the suit with the student is connected to the output of the transmission device (to the lower guide block).

Данная система обеспечивает управление вертикальным перемещением обучаемого на тренажере выхода в космос, однако имеет низкую точность, поскольку не предусматривает автоматическую коррекцию показаний датчика усилия при изменении суммарного веса скафандра с обучаемым и при его перемещении по вертикали.This system provides control of the vertical movement of the student on the spacecraft simulator, however, it has low accuracy, since it does not automatically correct the readings of the force sensor when the total weight of the spacesuit with the student is changed and when it is moved vertically.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности управления вертикальным перемещением обучаемого на тренажере выхода в открытый космос за счет автоматической коррекции показаний датчика усилия.The objective of the invention is to improve the accuracy of controlling the vertical movement of a trainee in the spacewalk on the simulator by automatically correcting the readings of the force sensor.

Задача достигается тем, что система управления вертикальным перемещением обучаемого на тренажере выхода в космос содержит скафандр с обучаемым, задатчик веса груза, последовательно соединенные задатчик момента электродвигателя, сумматор, устройство регулирования момента, электродвигатель, передаточное устройство, датчик усилия, блок выделения разности усилий и регулятор усилия, второй вход блока выделения разности усилий подключен к выходу задатчика веса груза, скафандр с обучаемым соединен с выходом передаточного устройства, датчик положения, подключенный к выходу (к валу) электродвигателя, индикатор нуля, индикатор отказа датчика усилия, последовательно соединенные кнопка запуска коррекции, первый блок коррекции и ключ, второй вход которого подключен к выходу регулятора усилия, а выход связан со вторым входом сумматора, а также последовательно соединенные датчик скорости и второй блок коррекции, выход которого соединен с третьим входом блока выделения разности усилий, причем вход индикатора нуля соединен с первым выходом первого блока коррекции, второй выход которого связан с четвертым входом блока выделения разности усилий, выход датчика положения соединен со вторым входом второго блока коррекции, третий вход которого подключен к первому выходу первого блока коррекции, выход блока выделения разности усилий связан со вторым входом первого блока коррекции, к третьему выходу которого подключен индикатор отказа датчика усилия, третий вход первого блока коррекции подключен к выходу датчика усилия, а к валу электродвигателя подключен вход датчика скорости.The task is achieved in that the control system for the vertical movement of the trainee on the spacecraft simulator contains a spacesuit with the trainee, load weight adjuster, serially connected electric motor torque adjuster, adder, torque control device, electric motor, transmission device, force sensor, force difference allocation unit and controller forces, the second input of the stress difference separation unit is connected to the output of the load weight adjuster, the suit with the student is connected to the output of the transmission device, sensors to the position connected to the output (to the shaft) of the electric motor, a zero indicator, a failure indicator of the force sensor, sequentially connected a correction start button, a first correction unit and a key, the second input of which is connected to the output of the force regulator, and the output is connected to the second input of the adder, and also the speed sensor and the second correction unit are connected in series, the output of which is connected to the third input of the force difference extraction unit, the input of the zero indicator being connected to the first output of the first correction unit, the second output to It is connected to the fourth input of the force difference extraction unit, the output of the position sensor is connected to the second input of the second correction unit, the third input of which is connected to the first output of the first correction unit, the output of the force difference extraction unit is connected to the second input of the first correction unit, to the third output of which force sensor failure indicator, the third input of the first correction unit is connected to the output of the force sensor, and the input of the speed sensor is connected to the motor shaft.

На фиг.1 приведена функциональная схема системы управления вертикальным перемещением обучаемого на тренажере выхода в космос, фиг.2 поясняет конструкцию механической части тренажера выхода в космос, на фиг.3 приведена структурная схемы алгоритма работы первого блока коррекции, а на фиг.4 и фиг.5 приведена структурная схемы алгоритма работы второго блока коррекции.Figure 1 shows a functional diagram of a system for controlling the vertical movement of a trainee on spacecraft simulator, figure 2 explains the design of the mechanical part of the spacecraft simulator, figure 3 shows the structural diagram of the algorithm of operation of the first correction unit, and figure 4 and figure .5 is a structural diagram of the algorithm of the second correction unit.

Система управления вертикальным перемещением обучаемого на тренажере выхода в космос (см. фиг.1) содержит скафандр с обучаемым 1, задатчик веса груза 2, датчик положения 3, индикатор нуля 4, индикатор отказа датчика усилия 5, последовательно соединенные задатчик момента электродвигателя 6, сумматор 7, устройство регулирования момента 8, электродвигатель 9, передаточное устройство 10, датчик усилия 11, блок выделения разности усилий 12, регулятор усилия 13, последовательно соединенные кнопка запуска коррекции 14, первый блок коррекции 15 и ключ 16, второй вход которого подключен к выходу регулятора усилия 13, а выход связан со вторым входом сумматора 7, а также последовательно соединенные датчик скорости 17 и второй блок коррекции 18, второй вход которого подключен к выходу датчика положения 3, причем второй вход блока выделения разности усилий 12 подключен к выходу задатчика веса груза 2, третий вход блока выделения разности усилий 12 подключен к выходу второго блока коррекции 18, скафандр с обучаемым 1 соединен с выходом передаточного устройства 10, вход индикатора нуля 4 подключен к первому выходу первого блока коррекции 15, второй выход которого связан с четвертым входом блока выделения разности усилий 12, третий вход второго блока коррекции 18 подключен к первому выходу первого блока коррекции 15, второй вход первого блока коррекции 15 подключен к выходу блока выделения разности усилий 12, третий вход первого блока коррекции 15 подключен к выходу датчика усилия 11, к валу электродвигателя 9 подключены входы датчика скорости 17 и датчика положения 3, а к третьему выходу первого блока коррекции 15 подключен индикатор отказа датчика усилия 5.The control system for the vertical movement of the student on the spacecraft simulator (see Fig. 1) contains a suit with the student 1, load weight adjuster 2, position sensor 3, zero indicator 4, failure indicator of force sensor 5, serially connected moment setter of electric motor 6, adder 7, a torque control device 8, an electric motor 9, a transmission device 10, a force sensor 11, a force difference allocation unit 12, a force regulator 13, sequentially connected a correction start button 14, a first correction block 15 and a key 16, sec the input of which is connected to the output of the force regulator 13, and the output is connected to the second input of the adder 7, as well as the speed sensor 17 and the second correction unit 18 connected in series, the second input of which is connected to the output of the position sensor 3, the second input of the force difference extraction unit 12 connected to the output of the load weight adjuster 2, the third input of the force difference highlighting unit 12 is connected to the output of the second correction unit 18, the suit with student 1 is connected to the output of the transfer device 10, the input of the zero indicator 4 is connected to the first output an ode of the first correction unit 15, the second output of which is connected to the fourth input of the force difference extraction unit 12, the third input of the second correction unit 18 is connected to the first output of the first correction unit 15, the second input of the first correction unit 15 is connected to the output of the force difference unit 12, third the input of the first correction unit 15 is connected to the output of the force sensor 11, the inputs of the speed sensor 17 and the position sensor 3 are connected to the shaft of the electric motor 9, and the indicator of the failure of the force sensor is connected to the third output of the first correction unit 15 5.

Система работает следующим образом.The system operates as follows.

При включении система переводится в исходное состояние, в котором на всех выходах первого блока коррекции 15 и выходе второго блока коррекции 18 сигналы равны нулю. Нулевые значения выходных сигналов первого блока коррекции 15 приводят к тому, что ключ 16 размыкает контур автоматического управления усилием, состоящий из задатчика веса груза 2, блока выделения разности усилий 12, регулятора усилия 13, ключа 16, задатчика момента электродвигателя 6, сумматора 7, устройства регулирования момента 8, электродвигателя 9, передаточного устройства 10 и датчика усилия 11. При этом индикатор нуля 4, индикатор отказа датчика усилия 5 и ключ 16 выключены, а система находится в режиме ручного управления, когда сигнал от задатчика момента электродвигателя 6 через сумматор 7 подается на вход устройства регулирования момента 8. Управление перемещением скафандра с обучаемым 1 по вертикали осуществляется оператором-методистом в ручном режиме с помощью задатчика момента электродвигателя 6. При этом скафандр с обучаемым 1 выводится в исходную (например, среднюю) точку диапазона перемещения по вертикали, а скорость и ускорение движения скафандра с обучаемым 1 определяется задатчиком момента электродвигателя 6, по выходному сигналу которого посредством устройства регулирования момента 8 определяется момент на валу электродвигателя 9, соответствующий такому развиваемому электродвигателем 9 усилию, при котором он с помощью передаточного устройства 10 может удерживать скафандр с обучаемым 1 на весу и перемещать его по вертикали, преодолевая силу тяжести скафандра с обучаемым 1, а также вес и сопротивление механических элементов, входящих в состав передаточного устройства 10. После установки скафандра с обучаемым 1 в заданной точке диапазона перемещения по вертикали электродвигатель 9 останавливается с помощью задатчика момента электродвигателя 6 в таком положении, когда создаваемое им усилие полностью компенсирует не только вес скафандра с обучаемым, но вес и силу сопротивления элементов механической цепи, соединяющей электродвигатель 9 со скафандром с обучаемым 1.When you turn on the system is returned to its original state, in which at all outputs of the first correction block 15 and the output of the second correction block 18, the signals are zero. Zero values of the output signals of the first correction unit 15 lead to the fact that the key 16 opens the automatic force control circuit, consisting of a load weight adjuster 2, a force difference allocation unit 12, a force regulator 13, a key 16, a torque adjuster of the electric motor 6, adder 7, device torque control 8, motor 9, transmission device 10 and force sensor 11. At the same time, the zero indicator 4, the failure indicator of the force sensor 5 and the key 16 are turned off, and the system is in manual control mode when the signal from The moment of the electric motor 6 through the adder 7 is fed to the input of the torque control device 8. The movement of the spacesuit with the learner 1 is controlled vertically by the operator-methodologist in manual mode using the torque adjuster of the electric motor 6. At the same time, the spacesuit with the learner 1 is brought back to the initial (for example, average ) the point of the range of vertical movement, and the speed and acceleration of the suit with the learner 1 is determined by the moment setter of the electric motor 6, the output signal of which by means of the reg With the help of moment 8, the moment on the shaft of the electric motor 9 is determined, which corresponds to the force developed by the electric motor 9, at which it can hold the suit with the learner 1 by weight and move it vertically, overcoming the gravity of the suit with the learner 1, as well as the weight and the resistance of the mechanical elements that make up the transmission device 10. After installing the suit with the student 1 at a given point in the range of vertical movement, the motor 9 stops with the power of the moment setter of the electric motor 6 in such a position that the force created by it fully compensates not only the weight of the suit with the learner, but also the weight and resistance force of the elements of the mechanical circuit connecting the electric motor 9 with the suit to the learner 1.

Сигнал с выхода задатчика веса груза 2, соответствующий среднему суммарному весу F_CP скафандра с обучаемым 1, поступает на второй вход блока выделения разности усилий 12, на первый вход которого поступает выходной сигнал F датчика усилия 11, пропорциональный фактическому суммарному весу Р скафандра с обучаемым 1. В общем случае суммарный вес Р скафандра с обучаемым 1 не соответствует заранее установленному среднему значению F_CP, поэтому в результате сравнения выходных сигналов задатчика веса груза 2 и датчика усилия 11 на выходе блока выделения разности усилий 12 формируется сигнал рассогласования усилий ΔF, пропорциональный разности (F_CP-F) и отличающийся в общем случае от нулевого значения. Компенсация сигнала рассогласования усилий ΔF начинается по нажатию кнопки запуска коррекции 14, сигнал от которой поступает на первый вход первого блока коррекции 15. По этому сигналу первый блок коррекции 15 анализирует поступающий на его третий вход сигнал от датчика усилия 11. Если сигнал от датчика усилия 11 выходит за допустимые для него пределы изменения, то первый блок коррекции 15 не выполняет компенсацию сигнала рассогласования усилий ΔF, а формирует на своем третьем выходе сигнал, включающий индикатор отказа датчика усилия 5. Если сигнал от датчика усилия 11 находится в допустимых пределах изменения, то первый блок коррекции 15 переходит к процессу компенсации сигнала рассогласования усилий ΔF, поступающего на его второй вход от блока выделения разности усилий 12. Компенсация сигнала ΔF осуществляется путем формирования на втором выходе первого блока коррекции 15 линейно нарастающего по амплитуде сигнала коррекции, подаваемого на четвертый вход блока выделения разности усилий 12 и имеющего такую полярность, которая приводит к уменьшению величины сигнала ΔF. Например, если блок выделения разности усилий 12 представляет собой обычный алгебраический сумматор, то полярность сигнала коррекции противоположна полярности сигнала ΔF. Темп нарастания сигнала коррекции на втором выходе первого блока коррекции 15 выбирается таким, чтобы при максимально допустимом рассогласовании сигналов от датчика усилия 11 и задатчика веса груза 2 не происходило рывков в движении скафандра с обучаемым 1. В процессе компенсации сигнала ΔF первый блок коррекции 15 проверяет на равенство нулю выходной сигнал ΔF блока выделения разности усилий 12. Когда сигнал ΔF становится равным нулю, что свидетельствует об окончании коррекции процесса обезвешивания, первый блок коррекции 15 формирует на своем первом выходе сигнал, который включает индикатор нуля 4, оповещающего оператора-методиста об окончании процесса обезвешивания. Одновременно сигнал с первого выхода первого блока коррекции 15 поступает на третий вход второго блока коррекции 18, запуская его на выполнение коррекции показаний датчика усилия во время тренировки. Сигнал с первого выхода первого блока коррекции 15 поступает также на ключ 16, который соединяет выход регулятора усилия 13 со вторым входом сумматора 7 и замыкает контур управления усилием в автоматическом режиме работы. Поскольку сигнал на выходе блока выделения разности усилий 12 равен нулю, сигнал на входе устройства регулирования момента 8 остается соответствующим сигналу с выхода задатчика момента 6 и скафандр с обучаемым 1 остается неподвижным.The signal from the output of the load weight adjuster 2, corresponding to the average total weight F _{CP of the} suit with student 1, is fed to the second input of the force difference extraction unit 12, the first input of which receives the output signal F of the force sensor 11 proportional to the actual total weight P of the suit with student 1 . In the General case, the total weight P of the suit with the student 1 does not correspond to a predetermined average value of F _CP , therefore, by comparing the output signals of the load weight adjuster 2 and the force sensor 11 at the output of the selection unit forces difference 12, a force mismatch signal ΔF is generated, which is proportional to the difference (F _CP -F) and differs from the zero value in the general case. Compensation of the force mismatch signal ΔF starts by pressing the correction start button 14, the signal from which is fed to the first input of the first correction unit 15. According to this signal, the first correction unit 15 analyzes the signal from the force sensor 11 received at its third input. If the signal from the force sensor 11 goes beyond the permissible limits of change for it, then the first block of correction 15 does not compensate the signal of the mismatch of forces ΔF, but generates a signal on its third output that includes the indicator of failure of the force sensor 5. If Since the force sensor 11 is within the permissible range of variation, the first correction unit 15 proceeds to the process of compensating the force mismatch signal ΔF supplied to its second input from the force difference extraction unit 12. The signal ΔF is compensated by generating the first correction unit 15 at the second output linearly increasing in amplitude the correction signal supplied to the fourth input of the unit of separation of the difference of efforts 12 and having such a polarity, which leads to a decrease in the signal ΔF. For example, if the force difference extraction unit 12 is a conventional algebraic adder, then the polarity of the correction signal is opposite to the polarity of the signal ΔF. The rate of increase of the correction signal at the second output of the first correction unit 15 is selected so that when the maximum allowable mismatch of signals from the force sensor 11 and load weight adjuster 2 does not occur jerks in the movement of the suit with the student 1. In the process of compensating the signal ΔF, the first correction unit 15 checks for equality to zero the output signal ΔF of the force difference allocation unit 12. When the signal ΔF becomes equal to zero, which indicates the end of the correction of the weightless process, the first correction block 15 generates m the first output signal, which includes a zero indicator 4, notifies the operator of the end-methodologist weightlessness process. At the same time, the signal from the first output of the first block of correction 15 enters the third input of the second block of correction 18, triggering it to correct the readings of the force sensor during training. The signal from the first output of the first correction block 15 also enters the key 16, which connects the output of the force regulator 13 to the second input of the adder 7 and closes the force control loop in automatic mode. Since the signal at the output of the force difference extraction unit 12 is equal to zero, the signal at the input of the torque control device 8 remains corresponding to the signal from the output of the torque adjuster 6 and the suit with the learner 1 remains stationary.

Автоматический режим соответствует штатной деятельности обучаемого в процессе выполнения тренировочного задания, когда он, опираясь на конструктивные элементы учебных стендов, прилагает усилия в вертикальном направлении. Эти усилия, в зависимости от их величины и продолжительности, а также инерционности электродвигателя 9 и сил трения в элементах передаточного устройства 10, приводят к соответствующему перемещению скафандра с обучаемым 1 в направлении, противоположном направлению прилагаемых усилий. Эти усилия вызывают пропорциональное их величине изменение показаний датчика усилия 11 на величину ΔF, что, в свою очередь, вызывает появление сигнала рассогласования ΔF на выходе блока выделения разности усилий 12. По сигналу ΔF регулятор усилия 13 рассчитывает сигнал управляющего воздействия, например, по закону пропорционально-дифференциального управления и выдает его через замкнутый ключ 16 на сумматор 7. Сигнал управляющего воздействия, сформированным регулятором усилия 13, складывается в сумматоре 7 с выходным сигналом задатчика момента электродвигателя 6 и подается на вход устройства регулирования момента 8. Изменение сигнала на входе устройства регулирования момента 8 приводит к изменению управляющего сигнала, подаваемого с его выхода на электродвигатель 9 и определяющего момент на валу электродвигателя 9. Поэтому в результате приложения внешнего усилия к скафандру со стороны обучаемого происходит изменение момента на валу электродвигателя 9, причем таким образом, что этот измененный момент создает дополнительное усилие, направленное встречно прилагаемому обучаемым усилию. Таким образом, электродвигатель 9, кроме непосредственно обезвешивания скафандра с обучаемым 1, оказывает на него дополнительное воздействие, помогающее обучаемому преодолеть трение и инерционность механических элементов передаточного устройства 10. Движение скафандра с обучаемым 1 на тренажере выхода в космос независимо от его направления происходит со скоростью, пропорциональной величине приложенного обучаемым усилия до тех пор, пока обучаемый прилагает усилие, и продолжается некоторое время после снятия усилия за счет движения по инерции.The automatic mode corresponds to the regular activity of the student in the process of completing the training task, when he, relying on the structural elements of training stands, makes efforts in the vertical direction. These efforts, depending on their size and duration, as well as the inertia of the electric motor 9 and the friction forces in the elements of the transmission device 10, lead to the corresponding movement of the suit with the student 1 in the opposite direction to the applied forces. These forces cause a change in the readings of the force sensor 11 by ΔF, proportional to their magnitude, which, in turn, causes a mismatch signal ΔF at the output of the force difference extraction unit 12. Based on the signal ΔF, the force regulator 13 calculates the control signal, for example, according to the law proportionally -differential control and gives it through a closed key 16 to the adder 7. The control signal generated by the force regulator 13 is added to the adder 7 with the output signal of the moment setter motor 6 and is fed to the input of the torque control device 8. Changing the signal at the input of the torque control device 8 leads to a change in the control signal supplied from its output to the electric motor 9 and determining the moment on the shaft of the electric motor 9. Therefore, as a result of applying external force to the spacesuit from the side the trainee there is a change in the moment on the shaft of the electric motor 9, and in such a way that this changed moment creates additional effort directed against the applied trainees m effort. Thus, the electric motor 9, in addition to directly weighing the spacesuit with the student 1, has an additional effect on it, helping the student to overcome the friction and inertia of the mechanical elements of the transmission device 10. The movement of the spacesuit with the student 1 on the spacecraft simulator, regardless of its direction, occurs at a speed proportional to the amount of effort applied by the trainee until the trainee makes an effort, and continues for some time after the effort is removed due to movement along and inertia.

В процессе выполнения обучаемым тренировочного задания возможно искажение вызванного усилиями обучаемого рассогласования усилий ΔF=F_CP-F из-за изменения суммарного веса Р (F пропорционально Р) скафандра с обучаемым 1 за счет присоединенного во время работы обучаемого веса, например, рабочего инструмента. Поскольку присоединенный вес значительно меньше суммарного веса Р скафандра с обучаемым 1, то воздействие присоединенного веса рабочего инструмента приводит к медленному перемещению скафандра с обучаемым 1 вниз. Для компенсации воздействия присоединенного веса рабочего инструмента при отсутствии усилий со стороны обучаемого необходимо нажать кнопку запуска коррекции 14, что вызовет автоматическую коррекцию показаний датчика усилия 11 в соответствии с описанной выше процедурой обезвешивания. При этом процесс обезвешивания происходит без рывков из-за плавного изменения величины корректирующего сигнала и завершается полной остановкой самопроизвольного движения скафандра с обучаемым 1.During the fulfillment of the training task by the trainee, a distortion of efforts caused by the efforts of the trainee is possible ΔF = F _CP -F due to a change in the total weight P (F in proportion to P) of the suit with trainee 1 due to the trainee weight attached during operation, for example, a working tool. Since the attached weight is much less than the total weight P of the suit with student 1, the impact of the attached weight of the working tool leads to a slow movement of the suit with student 1 down. To compensate for the impact of the attached weight of the working tool in the absence of efforts on the part of the student, it is necessary to press the start correction button 14, which will automatically correct the readings of the force sensor 11 in accordance with the above-described procedure for weightlessness. In this case, the process of weightlessness occurs without jerks due to a smooth change in the value of the correction signal and ends with a complete stop of the spontaneous movement of the suit with the student 1.

Точность управления вертикальным перемещением оценивается по симметрии величины и скорости перемещения скафандра с обучаемым 1 вверх и вниз при приложении одинаковых усилий обучаемым в обоих направлениях. На точность вертикального перемещения скафандра с обучаемым 1 отрицательно влияет силовое воздействие жгута из трубопроводов и электрических кабелей системы жизнеобеспечения и контроля состояния обучаемого (обеспечения воздухом, водяного охлаждения, медико-биологического контроля и других). Силовое воздействие жгута изменяется приблизительно по линейному закону при движении скафандра с обучаемым 1 от нижней к верхней точке допустимого диапазона перемещения и вызывает искажения показаний датчика усилия 11. Компенсацию воздействия сопротивления жгута в системе осуществляет второй блок коррекции 18, который запускается поступающим на его третий вход сигналом признака окончания процесса обезвешивания, формируемым на первом выходе первого блока коррекции 15. По этому сигналу второй блок коррекции 18 анализирует поступающий на его первый вход сигнал от датчика скорости 17 и при превышении им минимального уровня скорости осуществляет коррекцию сигнала усилия, формируя на своем выходе сигнал коррекции, подаваемый на третий вход блока выделения разности усилий 12. При этом второй блок коррекции 18 анализирует поступающий на его второй вход выходной сигнал датчика положения 3 и при каждом изменении его показаний на выбранную единицу точности измерения перемещения в зависимости от направления движения увеличивает или уменьшает сигнал на своем выходе на соответствующую величину. Зависимость сопротивления жгута от положения скафандра с обучаемым 1 по вертикали между крайними точками диапазона перемещения имеет примерно линейный характер, поэтому величина приращения корректирующего сигнала на выходе второго блока коррекции 18 является постоянной, а коррекция выполняется в течение всей тренировки. Если в процессе тренировки обучаемого на второй вход второго блока коррекции 18 будут поступать сигналы от датчика положения 3 при отсутствии движения скафандра с обучаемым 1 (например, при выходе из строя датчика положения 3), то сигнал от датчика скорости 17 не превысит минимального значения, что сразу же обнаруживает второй блок коррекции 18, который прекращает дальнейшую корректировку показаний датчика усилия 11. При этом тренировка продолжается, но с пониженными показателями точности управления вертикальным перемещением скафандра с обучаемым 1.The accuracy of vertical movement control is estimated by the symmetry of the magnitude and speed of the suit with the student 1 up and down with the same efforts by the student in both directions. The accuracy of the vertical movement of the suit with the student 1 is negatively affected by the force impact of the harness from the pipelines and electrical cables of the student’s life support system and the student’s condition monitoring (air supply, water cooling, biomedical control and others). The force action of the tourniquet changes approximately linearly with the movement of the suit with student 1 from the lower to the upper point of the allowable range of movement and causes distortion of the readings of the force sensor 11. Compensation of the resistance of the tourniquet in the system is carried out by the second correction unit 18, which is triggered by the signal received at its third input a sign of the end of the process of weightlessness, formed at the first output of the first block of correction 15. According to this signal, the second block of correction 18 analyzes the incoming the first input signal from the speed sensor 17 and when it exceeds the minimum speed level, it corrects the force signal, generating at its output a correction signal supplied to the third input of the force difference extraction unit 12. In this case, the second correction unit 18 analyzes the output coming to its second input the signal of the position sensor 3 and with each change in its readings by the selected unit of accuracy of measurement of displacement, depending on the direction of movement, increases or decreases the signal at its output by the corresponding th value. The dependence of the resistance of the harness on the position of the suit with the learner 1 vertically between the extreme points of the range of movement is approximately linear, therefore, the increment of the correction signal at the output of the second correction block 18 is constant, and the correction is performed throughout the training. If during the training of the student the signals from the position sensor 3 will be received at the second input of the second correction unit 18 in the absence of movement of the suit with the student 1 (for example, if the position sensor 3 fails), then the signal from the speed sensor 17 will not exceed the minimum value, which immediately discovers the second correction unit 18, which stops further correction of the readings of the force sensor 11. At the same time, the training continues, but with reduced accuracy of controlling the vertical movement of the suit with the shoes aemym 1.

Механическая часть системы управления вертикальным перемещением с обучаемого на тренажере выхода в космос (см. фиг.2) содержит электродвигатель 9 с подключенными к его валу датчиком положения 3 и датчиком скорости 17 (на фиг.2 не показаны), который через редуктор 19 соединен барабаном 20 передаточного механизма 10. Кроме редуктора 19 и барабана 20, в состав передаточного механизма 10 входит выполненная в две ветви канатная передача 21, связанная через направляющие блоки 22, 23 и 24 с балансиром 25, который позволяет автоматически выравнивать длину ветвей канатов и удерживать скафандр с обучаемым 1 на весу даже в случае обрыва одной из ветвей канатной передачи. К нижнему блоку 24 подключен корпус датчика усилия 11, с которым соединен скафандр с обучаемым 1. К скафандру с обучаемым 1 подведен жгут из трубопроводов и электрических кабелей 26 с помощью нескольких пассивных тележек 27, которые позволяют удерживать жгут в подвешенном состоянии на раме 28 при горизонтальных перемещениях скафандра с обучаемым 1. Запасовка канатов канатной передачи 21 с помощью направляющих блоков 22, 23 и 24 осуществляется таким образом, чтобы при перемещении скафандра с обучаемым 1 в горизонтальной плоскости не изменялась высота его подвеса.The mechanical part of the vertical movement control system from the spacewalk trained on the simulator (see FIG. 2) contains an electric motor 9 with a position sensor 3 and a speed sensor 17 (not shown in FIG. 2) connected to its shaft, which is connected via a gearbox 19 to a drum 20 of the transmission mechanism 10. In addition to the gearbox 19 and the drum 20, the transmission mechanism 10 includes a wire gear 21 made in two branches, connected through the guide blocks 22, 23 and 24 with the balancer 25, which allows you to automatically align the length of the branches ropes and hold the suit with the learner 1 on weight even in case of breakage of one of the branches of the cable transmission. The case of the force sensor 11 is connected to the lower block 24, to which the suit with the learner is connected 1. The harness from the piping and electric cables 26 is connected to the suit with the learner 1 using several passive trolleys 27, which allow the harness to be held in suspension on the frame 28 with horizontal movements of the spacesuit with the student 1. The ropes of the cable transmission 21 are stocked with guide blocks 22, 23 and 24 so that when the spacesuit with the student 1 is moved in a horizontal plane, the heights do not change and his suspension.

Верхние направляющие блоки 23 подвешены к каретке 29, относящейся к системе горизонтального перемещения скафандра с обучаемым 1. Каретка 29 перемещается по мосту 30 с помощью четырех опор 31 на воздушной пленке. Угловые перемещения мост 30 совершает с помощью узла поворота 32. При этом мост 30 с помощью четырех опор 33 на воздушной пленке опирается на стойки 34 с платформами 35. Подвод воздуха к опорам 31 и 33 на воздушной пленке осуществляется по шлангам питания (на фиг.2 не показаны).The upper guide blocks 23 are suspended from the carriage 29, related to the horizontal movement system of the spacesuit with the student 1. The carriage 29 is moved along the bridge 30 using four supports 31 on the air film. The bridge 30 makes angular movements with the help of the turning unit 32. At the same time, the bridge 30 is supported by four supports 33 on the air film on the struts 34 with platforms 35. The air is supplied to the supports 31 and 33 on the air film through the supply hoses (in Fig. 2 not shown).

Первый блок коррекции 15 легко реализуется на базе микроконтроллера небольшой вычислительной мощности, содержащего таймер, необходимые внутренние и внешние устройства ввода и вывода аналоговых (двухканальный АЦП, ЦАП) и дискретных сигналов и работающего по программе, структурная схема которой приведена на фиг.3.The first correction block 15 is easily implemented on the basis of a microcontroller of small computing power, containing a timer, the necessary internal and external input and output devices of analog (two-channel ADC, DAC) and discrete signals and working according to the program, the structural diagram of which is shown in Fig. 3.

При пуске программы в блоке 1 осуществляется первоначальная установка в нулевое состояние и вывод на соответствующие выходы первого блока коррекции 15 сигналов коррекции К₁, признака окончания коррекции ПОК и признака отказа датчика усилия ПОД. Затем в блоках 2 и 3 организовано сканирование сигнала КЗК состояния кнопки запуска коррекции 14, после нажатия которой в блоке 4 проверяется, впервые или повторно нажата данная кнопка. Если кнопка КЗК нажата впервые, то в блоках 5 и 6 осуществляется ввод (через соответствующий канал АЦП) и проверка на допустимые пределы изменения сигнала F от датчика усилия 11. Если датчик усилия 11 вышел из строя, то в блоке 10 признаку отказа датчика усилия ПОД присваивается значение логической единицы, и он выводится на индикатор отказа датчика усилия 5. При нормальной работе датчика усилия в блоках 7 и 8 организуется цикл запуска и ожидания срабатывания таймера. После отработки таймером требуемого периода времени в блоках 11 и 12 выполняется ввод (через соответствующий канал АЦП) и проверка на нулевое состояние сигнала от блока выделения разности усилий 12 ΔF. Если сигнал ΔF не равен нулю, то в блоке 13 проверяется его знак, в зависимости от состояния которого осуществляется переход к одному из блоков модификации сигнала коррекции К₁: к блоку 14 - при отрицательном знаке ΔF и к блоку 17 - при положительном знаке ΔF. Модификация сигнала (кода) коррекции К₁ выполняется на одну единицу дискретности выходного ЦАП, через который в блоке 15 осуществляется вывод сигнала коррекции К₁ на второй выход первого блока коррекции 15. На этом цикл модификации сигнала коррекции К₁, реализуемый блоками 5-15 и 17, завершается, и программа переходит к его началу (к блоку 5) и повторению цикла модификации сигнала коррекции К₁ до тех пор, пока сигнал ΔF не станет равным нулю, что является признаком успешного завершения процесса, выполняемого первым блоком коррекции 15. В процессе коррекции происходит постепенное нарастание амплитуды сигнала коррекции К₁. Равенство нулю сигнала ΔF обнаруживается в блоке 12, после чего выполняется переход к блоку 16, в котором признаку окончания коррекции ПОК присваивается значение логической единицы, и он выводится на индикатор нуля 4. После этого программа переходит к сканированию состояния кнопки запуска коррекции (к блоку 2), при повторном нажатии которой первый блок коррекции 15 перезапускается с предварительным обнулением в блоке 9 сигналов ПОК и ПОД. Этим обеспечивается возможность коррекции обезвешивания в процессе тренировки обучаемого, причем подбором периода запуска таймера обусловливается плавность движения скафандра с обучаемым 1.When you start the program in block 1, the initial setting to zero and the output to the corresponding outputs of the first block of correction 15 correction signals K ₁ , the sign of the end of the correction of the QAP and the sign of failure of the AML force sensor is carried out. Then, in blocks 2 and 3, a scan of the signal of the short-circuit signal of the state of the correction start button 14 is organized, after pressing which in block 4 this button is checked for the first time or repeatedly. If the KPC button is pressed for the first time, then in blocks 5 and 6, the input (through the corresponding ADC channel) is carried out and the acceptable signal for changing the signal F from the force sensor 11 is checked. If the force sensor 11 fails, then in block 10 there is a sign of a failure of the AML force sensor the value of the logical unit is assigned, and it is displayed on the indicator of the failure of the force sensor 5. During normal operation of the force sensor in blocks 7 and 8, a start-up cycle and a waiting timer are activated. After the timer has worked out the required time period in blocks 11 and 12, an input is made (via the corresponding ADC channel) and a signal is checked for a zero state from the force difference unit 12 ΔF. If the signal ΔF is not equal to zero, then its sign is checked in block 13, depending on the state of which it goes to one of the blocks of the correction signal modification K ₁ : to block 14 - with a negative sign ΔF and to block 17 - with a positive sign ΔF. The correction signal (code) correction K ₁ is performed on one discrete unit of the output DAC, through which, in block 15, the correction signal K _{1 is} output to the second output of the first correction block 15. This is the modification cycle of the correction signal K ₁ , implemented by blocks 5-15 and 17, ends, and the program proceeds to its beginning (to block 5) and repeating the cycle of modification of the correction signal K ₁ until the signal ΔF becomes zero, which is a sign of successful completion of the process performed by the first correction block 15. In the process orrektsii gradual increase of the amplitude correction signal K _1. Zero of the signal ΔF is detected in block 12, after which it proceeds to block 16, in which the sign of the end of the QA correction is assigned the value of a logical unit, and it is displayed on the zero indicator 4. After that, the program proceeds to scan the state of the correction start button (to block 2 ), upon repeated pressing of which the first block of correction 15 restarts with preliminary zeroing in block 9 of the POC and AML signals. This provides the possibility of correcting weightlessness during the training of the student, and the selection of the timer start period determines the smoothness of the movement of the suit with the student 1.

Второй блок коррекции 18 так же легко реализуется на базе микроконтроллера небольшой вычислительной мощности, содержащего необходимые устройства ввода и вывода аналоговых (АЦП, ЦАП) и дискретных сигналов и работающего по программе, структурная схема которой приведена на фиг.4 и фиг.5.The second correction unit 18 is also easily implemented on the basis of a microcontroller of small computing power containing the necessary input and output devices for analog (ADC, DAC) and discrete signals and working according to the program, the structural diagram of which is shown in Fig. 4 and Fig. 5.

Алгоритм программы ориентирован на работу с датчиком положения 3, формирующим на своих выходах два сигнала: последовательность импульсов ИДП, число которых пропорционально величине перемещения скафандра с обучаемым 1 по вертикали, и признака направления перемещения СНП.The program algorithm is focused on working with a position sensor 3, which generates two signals at its outputs: a sequence of IDP pulses, the number of which is proportional to the vertical movement of the suit with student 1, and a sign of the direction of movement of the SPS.

При пуске второго блока коррекции 18 в блоке 1 программы осуществляется обнуление сигнала коррекции К₂, суммы числителей К_2Σ и инициализация приращения сигнала коррекции ΔК₂, задаваемого в виде отношения целых чисел: числителя СН и знаменателя SN. Затем в блоке 2 осуществляется вывод сигнала коррекции через ЦАП на выход второго блока коррекции 18. В блоках 3 и 4 выполняется проверка поступления от первого блока коррекции 15 признака окончания выполняемой им коррекции ПОК, при наличии которого программа переходит к выполнению предписанного второму блоку коррекции 18 процесса коррекции. При этом в блоках 5 и 6 циклически выполняется ввод через АЦП сигнала скорости V и проверка его абсолютного значения на превышение минимально допустимого уровня V_min. При обнаружении наличия перемещения программа в блоках 7 и 8 выполняет циклическую проверку поступления от датчика положения 3 импульса перемещения ИПД, при появлении которого в блоке 9 выполняется ввод сигнала направления перемещения СНП. В зависимости от знака сигнала СНП в блоке 10 выполняется переход к одному из блоков 11 или 14 вычисления приращения сигнала коррекции (-ΔК₂) или (+ΔК₂). Затем в блоке 12 выполняется модификация сигнала коррекции К₂ на величину ΔК₂ с учетом ее знака. В блоке 13 осуществляется вывод сигнала коррекции через ЦАП на выход второго блока коррекции 18, после чего программа переходит к началу цикла коррекции, ожидая появления следующего импульса перемещения ИДП. При этом программа проходит блоки 3-6, выполняющие условия продолжения цикла коррекции: наличие сигнала ПОК и превышение минимального уровня сигнала скорости V. Учет минимального уровня сигнала скорости V_min связан с тем, что скафандр с обучаемым 1 находится на гибком подвесе, которому присущи микроколебания по вертикали, требующие введения зоны нечувствительности по скорости шириной ± V_min.When the second correction block 18 is _started, in block 1 of the program, the correction signal K ₂ , the sum of the numerators K _{2Σ are zeroed} and the increment of the correction signal ΔK _{2 is} initialized, defined as the ratio of integers: the numerator CH and the denominator SN. Then, in block 2, the correction signal is output through the DAC to the output of the second correction block 18. In blocks 3 and 4, the receipt from the first correction block 15 of the sign of the end of the QA correction performed by it is checked, in the presence of which the program proceeds to the process prescribed by the second correction block 18 correction. At the same time, in blocks 5 and 6, the signal of speed V is input through the ADC cyclically and its absolute value is checked for exceeding the minimum permissible level V _min . Upon detecting the presence of movement, the program in blocks 7 and 8 performs a cyclical check of the receipt of an IPD displacement pulse from the position sensor 3, when it appears in block 9, the signal of the direction of movement of the SPS is input. Depending on the sign of the SNP signal in block 10, a transition is made to one of the blocks 11 or 14 for calculating the increment of the correction signal (-ΔK ₂ ) or (+ ΔK ₂ ). Then, in block 12, the correction signal K _{2 is} modified by ΔK ₂ taking into account its sign. In block 13, the correction signal is output through the DAC to the output of the second correction block 18, after which the program proceeds to the beginning of the correction cycle, waiting for the next impulse to move the IDP. At the same time, the program passes through blocks 3-6, which fulfill the conditions for continuing the correction cycle: the presence of the POC signal and exceeding the minimum level of the speed signal V. Consideration of the minimum level of the speed signal V _min is connected with the fact that the suit with student 1 is on a flexible suspension, which is characterized by micro vibrations vertically, requiring the introduction of a dead zone with a speed of width ± V _min .

В общем случае величина приращения сигнала коррекции ±ΔК₂ на каждый импульс перемещения является вещественной величиной, а на ЦАП требуется выдавать целочисленные значения. Поэтому вычисление величины ±ΔК₂ осуществляется по подпрограмме, алгоритм которой для вычисления значения +ΔК₂ приведен на фиг.5,а (алгоритм работы блока 14). Результатом работы этого алгоритма является формирование по каждому импульсу перемещения по вертикали целочисленных значений приращения сигнала коррекции +ΔК₂ при задании ΔК₂ в виде отношения целых чисел: числителя СН и знаменателя SN.In the general case, the value of the increment of the correction signal ± ΔK ₂ for each moving pulse is a real quantity, and integer values are required to be output to the DAC. Therefore, the calculation of the value ± ΔK _{2 is} carried out according to the subroutine, the algorithm of which for calculating the value + ΔK _{2 is} shown in figure 5, a (the algorithm of operation of block 14). The result of this algorithm is the formation for each pulse of the vertical movement of the integer values of the increment of the correction signal + ΔK ₂ when setting ΔK ₂ in the form of the ratio of integers: the numerator CH and the denominator SN.

Вычисление начинается в блоке 15 с увеличения текущего значения накопленной суммы числителей К_2ΣТ на величину числителя СН при первоначально установленной нулевой накопленной суммы числителей К_2Σ. Затем в блоке 16 вычисляется целочисленное приращение ΔК₂ как результат округления до меньшего целого числа частного от деления текущего значения накопленной суммы числителей К_2ΣТ на знаменатель SN. После этого в блоке 17 выполняется определение оставшейся накопленной суммы числителей К_2Σ с учетом выданного целочисленного значения ΔК₂. Последовательность описанных действий повторяется по каждому импульсу, поступившему от датчика положения 3, с сохранением предыдущих значений величинThe calculation starts in block 15 with an increase in the current value of the accumulated sum of the numerators K _2ΣT by the value of the numerator CH with the initially set zero accumulated sum of the numerators K _2Σ . Then, in block 16, the integer increment ΔK _{2 is} calculated as a result of rounding to a smaller integer quotient of dividing the current value of the accumulated sum of numerators K _2ΣT by the denominator SN. After that, in block 17, the remaining accumulated sum of the numerators K _{2Σ is determined} , taking into account the issued integer value ΔK ₂ . The sequence of the described actions is repeated for each pulse received from the position sensor 3, while maintaining the previous values

К_2ΣТ и К_2Σ.K _2ΣT and K _2Σ .

Работа приведенного на фиг.5,а алгоритма иллюстрируется таблицей на фиг.5,б, составленной для примера вычисления ΔК₂=0,45 (СН=9, SN=20) по первым семи импульсам от датчика перемещения 3. Как видно из указанной таблицы, формирование целочисленных значений ΔК₂ осуществляется равномерно без накопления ошибки округления.The operation of FIG. 5, a is illustrated by the table in FIG. 5, b, compiled as an example of calculating ΔK ₂ = 0.45 (CH = 9, SN = 20) for the first seven pulses from the displacement sensor 3. As can be seen from the indicated table, the formation of integer values ΔK _{2 is} carried out uniformly without the accumulation of rounding errors.

При изменении направления движения скафандра с обучаемым 1 по вертикали на противоположное вычисление значения (-ΔК₂) осуществляется аналогично в блоке 11, алгоритм которого отличается от алгоритма, приведенного на фиг.5,а, знаком (-) в блоке 15. При этом потери информации не происходит, а алгоритм работоспособен и при вещественных значениях величины ΔК₂, превышающих единицу.When changing the direction of movement of the suit with student 1 vertically by the opposite calculation of the value (-ΔK ₂ ), it is carried out similarly in block 11, the algorithm of which differs from the algorithm shown in Fig. 5, a, by the sign (-) in block 15. In this case, the loss information does not occur, and the algorithm is operational even with real values of ΔK ₂ greater than one.

В качестве микроконтроллера, на базе которого могут быть реализованы первый 15 и второй 18 блоки коррекции, возможно использование микроконтроллера фирмы Motorola типа MC68HC908GP32, имеющего встроенный в него модуль восьмиразрядного восьмиканального АЦП. Совместно с микроконтроллером возможно использование двенадцатиразрядного ЦАП типа DAC813. Превышение разрядности ЦАП над разрядностью АЦП обеспечивает уменьшение при коррекции величины ΔF до нулевого значения с погрешностью, меньшей разрешающей способности АЦП.As a microcontroller, on the basis of which the first 15 and second 18 correction units can be implemented, it is possible to use a Motorola microcontroller type MC68HC908GP32, which has an eight-bit eight-channel ADC module built into it. Together with the microcontroller, it is possible to use a twelve-digit DAC type DAC813. The excess of the bit depth of the DAC over the bit depth of the ADC provides a decrease in the correction of ΔF to zero with an error less than the resolution of the ADC.

В качестве датчика положения 3 могут быть использованы резольвер совместно с измерительным преобразователем на базе микросхем типа AD2S90 и AD2S99.As a position sensor 3, a resolver can be used together with a measuring transducer based on microcircuits of the AD2S90 and AD2S99 types.

В качестве датчика усилия 11 может быть использован тензодатчик типа С2-500 (Тензо-М).As a force sensor 11, a strain gauge of type C2-500 (Tenzo-M) can be used.

В составе устройства регулирования момента 8 возможно использование транзисторного управляемого преобразователя напряжения типа ЭШИМ-1.As part of the torque control device 8, it is possible to use a transistor controlled voltage converter type ESHIM-1.

Макет системы управления вертикальным перемещением обучаемого на тренажере выхода в космос прошел практическую апробацию на кафедре "Электропривод и автоматика" Южно-Россицского государственного технического университета (г. Новочеркасск), что подтвердило не только повышение точности управления вертикальным перемещением скафандра с обучаемым 1, но и возможность вынесения кнопки запуска коррекции 14, индикатора нуля 4 и индикатора отказа датчика усилия 5 в соседнее с тренажером помещение с размещением их на пульте дистанционного управления.The prototype of the student’s vertical movement control system on the spacewalk simulator passed practical testing at the Department of Electric Drive and Automation of the South Rossitsky State Technical University (Novocherkassk), which confirmed not only an increase in the accuracy of the vertical movement control of the spacesuit with the student 1, but also the possibility the removal of the start button for correction 14, the zero indicator 4 and the failure indicator of the force sensor 5 in a room adjacent to the simulator with their placement on the remote control Eden.

Claims

A system for controlling the vertical movement of a trainee on a spacewalk simulator, comprising a spacesuit with a trainee, a load weight adjuster, serially connected electric motor torque adjuster, an adder, a torque control device, an electric motor, a transmission device, a force sensor, a force difference extraction unit and a force regulator, the second input the unit for highlighting the difference in effort is connected to the output of the load weight adjuster, and the suit with the student is connected to the output of the transfer device, characterized in that it the position sensor connected to the motor shaft, a zero indicator, a force sensor failure indicator, a correction start button, a first correction unit and a key, the second input of which is connected to the output of the force regulator, and the output is connected to the second input of the adder, are also installed in series connected speed sensor and a second correction unit, the output of which is connected to the third input of the stress difference allocation unit, and the input of the zero indicator is connected to the first output of the first block a section, the second output of which is connected to the fourth input of the force difference extraction unit, the output of the position sensor is connected to the second input of the second correction unit, the third input of which is connected to the first output of the first correction unit, the output of the force difference allocation unit is connected to the second input of the first correction unit, to the third output of which is connected a failure indicator of the force sensor, the third input of the first correction unit is connected to the output of the force sensor, and the input of the speed sensor is connected to the motor shaft.