RU2523187C1

RU2523187C1 - Device for programmed control signal generation by spatial movement of dynamic objects

Info

Publication number: RU2523187C1
Application number: RU2013126316/08A
Authority: RU
Inventors: Владимир Федорович Филаретов; Дмитрий Александрович Юхимец
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2014-07-20

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: device for programmed control signal generation by spatial movement of dynamic objects includes adders, multiplier and divider units, rooting units, quad units, functional converters, signal setting units, tracking systems, navigation system.

EFFECT: obtainment of two special-purpose circuits, a circuit of automatic selection of maximum possible speed of dynamic object moving along given spatial track, and a circuit of programmed movement signal correction ensuring given precision of dynamic object movement along given track.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматического управления динамическими объектами (ДО), которое обеспечивает их точное движение по заданной траектории, в частности летательными и/или подводными аппаратами.The invention relates to the field of automatic control of dynamic objects (DO), which ensures their accurate movement along a given path, in particular aircraft and / or underwater vehicles.

Известно устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый и второй сумматоры, первый блок умножения, третий сумматор, усилитель и двигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор - с первым датчиком положения, выход которого соединен с первым положительным входом первого сумматора, подключенного вторым входом к входу устройства, последовательно соединенные релейный блок и четвертый сумматор, второй положительный вход которого соединен с выходом первого датчика скорости и входом релейного блока, последовательно соединенные первый задатчик сигнала и пятый сумматор, второй положительный вход которого подключен к выходу датчика массы, а выход - ко второму входу первого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик скорости, установленный в третьей степени подвижности робота, второй блок умножения и третий блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика скорости, а выход - с третьим отрицательным входом четвертого сумматора, а также второй датчик положения, установленный в третьей степени подвижности робота, причем второй отрицательный вход второго сумматора соединен с выходом первого датчика скорости, а выход четвертого сумматора подключен ко второму положительному входу третьего сумматора, последовательно соединенные второй задатчик сигнала, шестой сумматор, четвертый блок умножения, второй вход которого через первый косинусный функциональный преобразователь соединен с выходом второго датчика положения, седьмой сумматор, второй положительный вход которого соединен с выходом третьего задатчика сигнала, и пятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика ускорения, установленного в третьей степени подвижности робота, а выход подключен к четвертому положительному входу четвертого сумматора, последовательно соединенные второй синусный функциональный преобразователь, вход которого соединен со входом первого косинусного функционального преобразователя, и шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, а выход - ко второму входу второго блока умножения, пятый отрицательный вход четвертого сумматора подключен к выходу седьмого блока умножения, первый вход которого соединен с выходом второго датчика скорости, а второй вход - с выходом второго блока умножения, третий положительный вход пятого сумматора соединен с выходом четвертого блока умножения, третий положительный вход седьмого сумматора подключен к выходу датчика массы и второму положительному входу шестого сумматора, последовательно соединенные восьмой сумматор, первый положительный вход которого подключен к выходу второго датчика положения, а его второй положительный вход - к выходу первого датчика положения, третий синусный функциональный преобразователь, восьмой блок умножения, девятый сумматор и девятый блок умножения, выход которого подключен к шестому положительному входу четвертого сумматора, а также второй датчик ускорения, установленный в первой степени подвижности робота, и последовательно соединенные четвертый задатчик сигнала, десятый сумматор, десятый блок умножения, второй вход которого через четвертый синусный функциональный преобразователь подключен к выходу первого датчика положения, а его выход - ко второму положительному входу девятого сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик сигнала и одиннадцатый сумматор, второй положительный вход которого подключен к выходу датчика массы и ко второму положительному входу десятого сумматора, а его выход - ко второму положительному входу восьмого блока умножения, последовательно соединенные третий датчик ускорения, механически связанный с выходным валом двигателя, и одиннадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, а выход - с первым отрицательным входом двенадцатого сумматора, второй положительный вход которого подключен к выходу третьего датчика ускорения, а выход - к третьему положительному входу третьего сумматора, последовательно соединенные первый дифференциатор и двенадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом седьмого сумматора, а также тринадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу шестого блока умножения, второй вход - к выходу первого датчика ускорения и входу первого дифференциатора, а выход - к первому отрицательному входу тринадцатого сумматора, выход которого подключен к входу четырнадцатого блока умножения, последовательно соединенные квадратор, пятнадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока умножения, и шестнадцатый блок умножения, последовательно соединенные четырнадцатый сумматор, семнадцатый блок умножения и восемнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу одиннадцатого сумматора, последовательно соединенные пятый косинусный функциональный преобразователь, вход которого соединен с выходом первого датчика положения, девятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора, двадцатый блок умножения и двадцать первый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого датчика скорости, первым положительным входом четырнадцатого сумматора и вторым входом четырнадцатого блока умножения, последовательно соединенные шестой косинусный функциональный преобразователь, подключенный вводом к выходу восьмого сумматора, и двадцать второй блок умножения, выход которого соединен со вторым входом семнадцатого блока умножения, последовательно соединенные второй дифференциатор, подключенный входом к выходу второго датчика ускорения, и двадцать третий блок умножения, второй вход которого соединен с выходом восьмого блока умножения, а также двадцать четвертый блок умножения, первый вход которого соединен с выходом десятого блока умножения, а его второй вход - с выходом второго дифференциатора, а выход - с третьим положительным входом двенадцатого сумматора, четвертый положительный вход которого подключен к выходу двадцать третьего блока умножения, пятый положительный вход - к выходу восемнадцатого блока умножения, шестой положительный вход - к выходу двадцать первого блока умножения, седьмой положительный вход - к выходу четырнадцатого блока умножения, восьмой отрицательный вход - к выходу шестнадцатого блока умножения, девятый положительный вход - к выходу двенадцатого блока умножения, а десятый отрицательный - к выходу двадцать пятого блока умножения, первый вход которого соединен с выходом тринадцатого блока умножения, а второй вход - с выходом второго датчика скорости, входом квадратора, вторым входом шестнадцатого блока умножения и вторым положительным входом четырнадцатого сумматора, причем второй отрицательный вход тринадцатого сумматора подключен к выходу пятнадцатого блока умножения, отличающееся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные шестой задатчик сигнала и пятнадцатый сумматор, второй положительный вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, а выход - ко вторым входам девятого, двадцатого и двадцать второго блоков умножения (пат. РФ №2312007, БИ №4, 2007 г.).A device for controlling a robot drive is known, comprising first and second adders connected in series, a first multiplication unit, a third adder, an amplifier and an engine connected to the first speed sensor directly and through a gearbox to a first position sensor, the output of which is connected to the first positive input of the first adder connected by the second input to the input of the device, the relay unit and the fourth adder are connected in series, the second positive input of which is connected to the output of the first sensor with speed and the input of the relay block, connected in series with the first signal pickup and the fifth adder, the second positive input of which is connected to the output of the mass sensor, and the output to the second input of the first multiplication unit, connected in series with a second speed sensor installed in the third degree of robot mobility, the second block multiplication and the third multiplication block, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor, and the output to the third negative input of the fourth adder, as well as the second position sensor, a third degree of mobility of the robot, the second negative input of the second adder connected to the output of the first speed sensor, and the output of the fourth adder connected to the second positive input of the third adder, sequentially connected to a second signal master, sixth adder, fourth multiplication unit, the second input of which is through the first a cosine functional converter is connected to the output of the second position sensor, the seventh adder, the second positive input of which is connected to the output of the third a signal sensor, and a fifth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first acceleration sensor installed in the third degree of robot mobility, and the output is connected to the fourth positive input of the fourth adder, a second sine functional converter connected in series, the input of which is connected to the input of the first cosine functional the converter, and the sixth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the sixth adder, and the output to the second input of the second multiplication unit, the fifth the negative input of the fourth adder is connected to the output of the seventh multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the second speed sensor, and the second input is connected to the output of the second multiplication unit, the third positive input of the fifth adder is connected to the output of the fourth multiplication unit, the third positive input of the seventh adder is connected to the output of the mass sensor and the second positive input of the sixth adder, connected in series to the eighth adder, the first positive input of which is connected to the output of the second sensor position, and its second positive input - to the output of the first position sensor, the third sine functional converter, the eighth multiplication unit, the ninth adder and the ninth multiplication unit, the output of which is connected to the sixth positive input of the fourth adder, as well as the second acceleration sensor installed in the first degree the mobility of the robot, and in series connected the fourth signal generator, the tenth adder, the tenth multiplication unit, the second input of which through the fourth sine functional converter sub is connected to the output of the first position sensor, and its output to the second positive input of the ninth adder, the fifth signal pickup and the eleventh adder connected in series, the second positive input of which is connected to the output of the mass sensor and to the second positive input of the tenth adder, and its output to the second the positive input of the eighth multiplication block, connected in series to the third acceleration sensor, mechanically connected to the output shaft of the engine, and the eleventh multiplication block, the second input of which is connected it is connected to the output of the second multiplication unit, and the output to the first negative input of the twelfth adder, the second positive input of which is connected to the output of the third acceleration sensor, and the output to the third positive input of the third adder, the first differentiator and the twelfth multiplication unit, the second input of which are connected in series connected to the output of the seventh adder, as well as the thirteenth multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the sixth multiplication unit, the second input to the output of the first acceleration sensor and input at the first differentiator, and the output is to the first negative input of the thirteenth adder, the output of which is connected to the input of the fourteenth multiplication block, a quadrator connected in series, the fifteenth multiplication block, the second input of which is connected to the output of the fourth multiplication block, and the sixteenth multiplication block connected in series to the fourteenth adder , the seventeenth multiplication block and the eighteenth multiplication block, the second input of which is connected to the output of the eleventh adder, the fifth braid connected in series an inus functional converter, the input of which is connected to the output of the first position sensor, a nineteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the tenth adder, the twentieth multiplication unit and the twenty first multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor, the first positive input of the fourteenth adder and the second input of the fourteenth multiplication unit, connected in series with the sixth cosine functional converter, connected by an input to the output of the eighth a matora, and a twenty-second multiplication unit, the output of which is connected to the second input of the seventeenth multiplication unit, a second differentiator connected in series to the output of the second acceleration sensor, and a twenty-third multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the eighth multiplication unit, as well as twenty the fourth multiplication block, the first input of which is connected to the output of the tenth multiplication block, and its second input - with the output of the second differentiator, and the output - with the third positive input of the twelfth sum an atom whose fourth positive input is connected to the output of the twenty-third multiplication block, the fifth positive input is to the output of the eighteenth multiplication block, the sixth positive input is to the output of the twenty-first multiplication block, the seventh positive input is to the output of the fourteenth multiplication block, the eighth negative input is to the output of the sixteenth multiplication block, the ninth positive input - to the output of the twelfth multiplication block, and the tenth negative - to the output of the twenty-fifth multiplication block, the first input of which is connected with the output of the thirteenth multiplication block, and the second input with the output of the second speed sensor, the input of the quadrator, the second input of the sixteenth multiplication block and the second positive input of the fourteenth adder, the second negative input of the thirteenth adder connected to the output of the fifteenth multiplication block, characterized in that additionally introduced are the sixth signal setter and the fifteenth adder connected in series, the second positive input of which is connected to the output of the second acceleration sensor, and the output to orym inputs ninth, twentieth and twenty-second multiplying units (US Pat. RF №2312007, BI №4, 2007).

Недостатком этого устройства является то, что оно не может обеспечить автоматический выбор максимально возможной скорости работы привода, а следовательно, и максимальную производительность этого устройства при сохранении заданной динамической точности его движения.The disadvantage of this device is that it cannot provide automatic selection of the maximum possible speed of the drive, and therefore the maximum performance of this device while maintaining a given dynamic accuracy of its movement.

Известен также электропривод с автоматической подстройкой частоты входного гармонического сигнала, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, корректирующее устройство, усилитель, двигатель, редуктор, датчик положения, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, отличающийся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные блок вычисления модуля, вход которого соединен с выходом первого сумматора, второй сумматор, релейный элемент, запоминающее устройство, информационный вход которого соединен с выходом блока вычисления модуля и через устройство задержки со вторым входом второго сумматора, третий сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого задатчика сигнала, первый интегратор, фильтр низких частот второго порядка, четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго задатчика сигнала, второй интегратор, синусный функциональный преобразователь, блок умножения, второй вход которого соединен с третьим задатчиком сигнала, а выход со вторым входом первого сумматора (пат. РФ №2399079, БИ №25, 2010 г.).Also known is an electric drive with automatic frequency adjustment of the input harmonic signal, comprising a series-connected first adder, a correction device, an amplifier, an engine, a gearbox, a position sensor, the output of which is connected to the first input of the first adder, characterized in that it is additionally connected with a series-connected calculation unit module, the input of which is connected to the output of the first adder, the second adder, a relay element, a storage device, the information input of which connected to the output of the module calculation unit and through the delay device with the second input of the second adder, the third adder, the second input of which is connected to the output of the first signal generator, the first integrator, the second-order low-pass filter, the fourth adder, the second input of which is connected to the output of the second signal generator , a second integrator, a sine functional converter, a multiplication unit, the second input of which is connected to the third signal generator, and the output with the second input of the first adder (US Pat. RF №2399079, BI №25, 2010).

Недостатком этого устройства является то, что оно позволяет формировать только гармонический программный сигнал, обеспечивающий максимально возможную скорость движения ДО при сохранении допустимого значения динамической ошибки управления. Формирование другого вида программных сигналов в указанном устройстве невозможно. Кроме того, это устройство позволяет формировать программный сигнал только для одной степени свободы ДО, что не позволяет использовать его для управления движением этого ДО по пространственной траектории.The disadvantage of this device is that it allows you to generate only a harmonic program signal that provides the highest possible speed of DO while maintaining the permissible value of the dynamic control error. The formation of another type of program signals in the specified device is impossible. In addition, this device allows you to generate a program signal for only one degree of freedom DO, which does not allow you to use it to control the movement of this DO along the spatial path.

Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является обеспечение максимально возможной скорости движения ДО по заданной пространственной траектории при сохранении допустимой величины отклонения от этой траектории.The task to which the claimed technical solution is directed is to provide the maximum possible speed of DO movement along a given spatial trajectory while maintaining an acceptable deviation from this trajectory.

Технический результат заявляемого решения выражается в формировании двух специальных контуров: контура автоматического выбора максимально возможной скорости движения ДО вдоль заданной пространственной траектории и контура коррекции программных сигналов движения, обеспечивающего заданную точность движения ДО вдоль указанной траектории.The technical result of the proposed solution is expressed in the formation of two special loops: a loop for automatically selecting the maximum possible speed of DO along a given spatial trajectory and a correction loop for software motion signals that provides a given accuracy of movement of DO along the specified trajectory.

Поставленная задача решается тем, что в устройство для формирования программных сигналов управления пространственным движением динамических объектов, содержащее последовательно соединенные первый задатчик сигнала, первый сумматор, первый интегратор, дополнительно введены последовательно соединенные первый квадратор, второй сумматор, второй и третий входы которого подключены, соответственно, к выходам второго и третьего квадраторов, первый блок извлечения квадратного корня, выход которого подключен ко второму входу первого сумматора, последовательно соединенные нелинейный элемент, первый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика сигнала, первый блок деления, второй интегратор, первый функциональный преобразователь, вход которого подключен также к входу второго функционального преобразователя, к первому входу третьего сумматора, к первому входу четвертого сумматора, второй вход которого соединен с первым выходом навигационной системы, через третий функциональный преобразователь - к первому входу пятого сумматора и к первому входу шестого сумматора, второй вход которого соединен с вторым выходом навигационной системы, через четвертый функциональный преобразователь - к первому входу седьмого сумматора и к первому входу восьмого сумматора, второй вход которого подключен к третьему выходу навигационной системы, четвертый квадратор, девятый сумматор, второй вход которого через пятый квадратор подключен к выходу второго функционального преобразователя, второй блок извлечения квадратного корня, второй блок деления, второй вход которого подключен к выходу третьего задатчика сигнала и третьему входу девятого сумматора, второй блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого функционального преобразователя, пятый функциональный преобразователь, вход которого подключен также к первым входам третьего, четвертого и пятого блоков умножения, а также к входу шестого квадратора 36, десятый сумматор, третий блок 38 деления, шестой блок умножения, одиннадцатый сумматор, выход которого подключен ко второму входу пятого сумматора, причем выход второго блока извлечения квадратного корня подключен ко второму входу первого блока деления, последовательно соединенные седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу второго функционального преобразователя, шестой функциональный преобразователь, вход которого подключен также ко второму входу четвертого блока умножения, к первым входам восьмого и девятого блоков умножения, а также к входу седьмого квадратора, двенадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу пятого блока умножения, четвертый блок деления, второй вход которого подключен к третьему входу двенадцатого сумматора, к вторым входам десятого сумматора, третьего блока деления, третьего, седьмого и восьмого блоков умножения, а также - к выходу второго блока деления, десятый блок умножения и тринадцатый сумматор, выход которого подключен ко второму входу седьмого сумматора, последовательно соединенные четырнадцатый сумматор, одиннадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого сумматора, а также к вторым входам шестого и десятого блоков умножения, пятнадцатый сумматор, второй вход которого через двенадцатый блок умножения подключен к выходу восьмого блока умножения, его третий вход через тринадцатый блок умножения - к выходу третьего блока умножения, а выход - ко второму входу третьего сумматора, последовательно соединенные шестнадцатый сумматор, первый вход которого подключен к выходу седьмого квадратора и первому входу четырнадцатого сумматора, а его второй вход - к выходу третьего задатчика сигнала и первому входу семнадцатого сумматора, подключенного вторым входом к выходу шестого квадратора и второму входу четырнадцатого сумматора, а выходом - к первому входу четырнадцатого блока умножения, выход которого соединен со вторым входом одиннадцатого сумматора, третий вход которого через пятнадцатый блок умножения подключен к выходу восьмого сумматора, ко второму входу двенадцатого блока умножения и к первому входу шестнадцатого блока умножения, второй вход которого соединен с выходом шестнадцатого сумматора, а выход - со вторым входом тринадцатого сумматора, третий вход которого через семнадцатый блок умножения подключен к вторым входам тринадцатого и четырнадцатого блоков умножения, а также к выходу шестого сумматора, причем второй вход семнадцатого блока умножения соединен со вторыми входами пятого, девятого и пятнадцатого блоков умножения, а также с выходом четвертого блока умножения, третий вход десятого сумматора 37 подключен к выходу девятого блока 44 умножения, а вход нелинейного элемента 9 - к выходу первого интегратора 3, а также восемнадцатый сумматор, первый вход которого соединен с первым выходом навигационной системы, второй вход - с выходом третьего сумматора и входом первой следящей системы, а выход - со входом третьего квадратора, девятнадцатый сумматор, первый вход которого соединен со вторым выходом навигационной системы, его второй вход - с выходом пятого сумматора и входом второй следящей системы, а выход - со входом первого квадратора, двадцатый сумматор, первый вход которого соединен с третьим выходом навигационной системы, его второй вход - с выходом седьмого сумматора и входом третьей следящей системы, а выход - со входом второго квадратора.The problem is solved in that in the device for generating program signals for controlling the spatial movement of dynamic objects, containing a first connected signal sequentially, a first adder, a first integrator, a first quadrator, a second adder, the second and third inputs of which are connected, respectively, are added in series to the outputs of the second and third quadrators, the first square root extraction unit, the output of which is connected to the second input of the first sum pa, a nonlinear element connected in series, the first multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second signal generator, the first division unit, the second integrator, the first functional converter, the input of which is also connected to the input of the second functional converter, to the first input of the third adder, to the first the input of the fourth adder, the second input of which is connected to the first output of the navigation system, through the third functional converter to the first input of the fifth adder and to the first input at the sixth adder, the second input of which is connected to the second output of the navigation system, through the fourth functional converter, to the first input of the seventh adder and to the first input of the eighth adder, the second input of which is connected to the third output of the navigation system, the fourth quadrator, the ninth adder, the second input of which through the fifth quadrator connected to the output of the second functional converter, the second square root extraction unit, the second division unit, the second input of which is connected to the output of the third the signal transmitter and the third input of the ninth adder, the second multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first functional converter, the fifth functional converter, the input of which is also connected to the first inputs of the third, fourth and fifth multiplication blocks, as well as to the input of the sixth quadrator 36, tenth the adder, the third division unit 38, the sixth multiplication unit, the eleventh adder, the output of which is connected to the second input of the fifth adder, the output of the second square root extraction unit being connected but to the second input of the first division unit, the seventh multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the second functional converter, is connected in series with the sixth functional converter, the input of which is also connected to the second input of the fourth multiplication unit, to the first inputs of the eighth and ninth multiplication units, and to the input of the seventh quadrator, the twelfth adder, the second input of which is connected to the output of the fifth multiplication unit, the fourth division unit, the second input of which is connected to the third input eleventh adder, to the second inputs of the tenth adder, third division block, third, seventh and eighth multiplication blocks, and also to the output of the second division block, tenth multiplication block and thirteenth adder, the output of which is connected to the second input of the seventh adder, connected in series to the fourteenth adder , the eleventh multiplication block, the second input of which is connected to the output of the fourth adder, as well as the second inputs of the sixth and tenth multiplication blocks, the fifteenth adder, the second input of which is twelve The first multiplication block is connected to the output of the eighth multiplication block, its third input through the thirteenth multiplication block is to the output of the third multiplication block, and the output is to the second input of the third adder, the sixteenth adder is connected in series, the first input of which is connected to the output of the seventh quadrator and the first input of the fourteenth the adder, and its second input to the output of the third signal generator and the first input of the seventeenth adder connected by the second input to the output of the sixth quadrator and the second input of the fourteenth total pa, and the output to the first input of the fourteenth multiplication block, the output of which is connected to the second input of the eleventh adder, the third input of which through the fifteenth multiplication block is connected to the output of the eighth adder, to the second input of the twelfth multiplication block and to the first input of the sixteenth multiplication block, the second input which is connected to the output of the sixteenth adder, and the output to the second input of the thirteenth adder, the third input of which through the seventeenth multiplication unit is connected to the second inputs of the thirteenth and fourteen th multiplication blocks, as well as to the output of the sixth adder, the second input of the seventeenth multiplication block connected to the second inputs of the fifth, ninth and fifteenth multiplication blocks, as well as the output of the fourth multiplication block, the third input of the tenth adder 37 connected to the output of the ninth multiplication block 44, and the input of the nonlinear element 9 is to the output of the first integrator 3, as well as the eighteenth adder, the first input of which is connected to the first output of the navigation system, the second input to the output of the third adder and the input of the first tracking system themes, and the output - with the input of the third quadrator, the nineteenth adder, the first input of which is connected to the second output of the navigation system, its second input - with the output of the fifth adder and the input of the second tracking system, and the output - with the input of the first quadrator, the twentieth adder, the first input which is connected to the third output of the navigation system, its second input - with the output of the seventh adder and the input of the third tracking system, and the output - with the input of the second quad.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналога и прототипа свидетельствуют о его соответствии критерию «новизна».A comparative analysis of the essential features of the proposed technical solution with the essential features of the analogue and prototype indicate its compliance with the criterion of "novelty."

При этом отличительные признаки формулы изобретения позволяют обеспечить максимально возможную скорость движения ДО по заданной пространственной траектории без превышения предельно допустимой величины его отклонения от указанной траектории.In this case, the distinguishing features of the claims make it possible to ensure the maximum possible speed of DO along a given spatial trajectory without exceeding the maximum permissible value of its deviation from the specified trajectory.

Блок-схема предлагаемого устройства для формирования программных сигналов управления пространственным движением динамических объектов представлена на фиг.1.A block diagram of the proposed device for generating software signals for controlling the spatial movement of dynamic objects is presented in figure 1.

Устройство для формирования программных сигналов управления пространственным движением динамических объектов содержит последовательно соединенные первый задатчик 1 сигнала, первый сумматор 2, первый интегратор 3, последовательно соединенные первый квадратор 4, второй сумматор 5, второй и третий входы которого подключены, соответственно, к выходам второго 6 и третьего 7 квадраторов, первый блок 8 извлечения квадратного корня, выход которого подключен ко второму входу первого сумматора 3, последовательно соединенные нелинейный элемент 9, первый блок 10 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика 11 сигнала, первый блок 12 деления, второй интегратор 13, первый функциональный преобразователь 14, вход которого подключен также к входу второго функционального преобразователя 15, к первому входу третьего сумматора 16, к первому входу четвертого сумматора 17, второй вход которого соединен с первым выходом навигационной системы 18, через третий функциональный преобразователь 19 - к первому входу пятого сумматора 20 и к первому входу шестого сумматора 21, второй вход которого соединен с вторым выходом навигационной системы 18, через четвертый функциональный преобразователь 22 - к первому входу седьмого сумматора 23 и к первому входу восьмого сумматора 24, второй вход которого подключен к третьему выходу навигационной системы 18, четвертый квадратор 25, девятый сумматор 26, второй вход которого через пятый квадратор 27 подключен к выходу второго функционального преобразователя 15, второй блок 28 извлечения квадратного корня, второй блок 29 деления, второй вход которого подключен к выходу третьего задатчика 30 сигнала и третьему входу девятого сумматора 26, второй блок 31 умножения, второй вход которого подключен к выходу первого функционального преобразователя 14, пятый функциональный преобразователь 32, вход которого подключен также к первым входам третьего 33, четвертого 34 и пятого 35 блоков умножения, а также к входу шестого квадратора 36, десятый сумматор 37, третий блок 38 деления, шестой блок 39 умножения, одиннадцатый сумматор 40, выход которого подключен ко второму входу пятого сумматора 20, причем выход второго блока 28 извлечения квадратного корня подключен ко второму входу первого блока 12 деления, последовательно соединенные седьмой блок 41 умножения, первый вход которого подключен к выходу второго функционального преобразователя 15, шестой функциональный преобразователь 42, вход которого подключен также ко второму входу четвертого блока 34 умножения, к первым входам восьмого 43 и девятого 44 блоков умножения, а также к входу седьмого квадратора 45, двенадцатый сумматор 46, второй вход которого подключен к выходу пятого блока 35 умножения, четвертый блок 47 деления, второй вход которого подключен к третьему входу двенадцатого сумматора 46, к вторым входам десятого сумматора 37, третьего блока 38 деления, третьего 33, седьмого 41 и восьмого 43 блоков умножения, а также - к выходу второго блока 29 деления, десятый блок 48 умножения и тринадцатый сумматор 49, выход которого подключен ко второму входу седьмого сумматора 23, последовательно соединенные четырнадцатый сумматор 50, одиннадцатый блок 51 умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого сумматора 17, а также к вторым входам шестого 39 и десятого 48 блоков умножения, пятнадцатый сумматор 52, второй вход которого через двенадцатый блок 53 умножения подключен к выходу восьмого блока 43 умножения, его третий вход через тринадцатый блок 54 умножения - к выходу третьего блока 33 умножения, а выход - ко второму входу третьего сумматора 16, последовательно соединенные шестнадцатый сумматор 55, первый вход которого подключен к выходу седьмого квадратора 45 и первому входу четырнадцатого сумматора 50, а его второй вход - к выходу третьего задатчика 30 сигнала и первому входу семнадцатого сумматора 56, подключенного вторым входом к выходу шестого квадратора 36 и второму входу четырнадцатого сумматора 50, а выходом - к первому входу четырнадцатого блока 57 умножения, выход которого соединен со вторым входом одиннадцатого сумматора 40, третий вход которого через пятнадцатый блок 58 умножения подключен к выходу восьмого сумматора 24, ко второму входу двенадцатого блока 53 умножения и к первому входу шестнадцатого блока 59 умножения, второй вход которого соединен с выходом шестнадцатого сумматора 55, а выход - со вторым входом тринадцатого сумматора 49, третий вход которого через семнадцатый блок 60 умножения подключен к вторым входам тринадцатого 54 и четырнадцатого 57 блоков умножения, а также к выходу шестого сумматора 21, причем второй вход семнадцатого блока 60 умножения соединен со вторыми входами пятого 35, девятого 44 и пятнадцатого 58 блоков умножения, а также с выходом четвертого блока 34 умножения, третий вход десятого сумматора 37 подключен к выходу девятого блока 44 умножения, а вход нелинейного элемента 9 - к выходу первого интегратора 3, а также восемнадцатый сумматор 61, первый вход которого соединен с первым выходом навигационной системы 18, второй вход - с выходом третьего сумматора 16 и входом первой следящей системы 62, а выход - со входом третьего квадратора 7, девятнадцатый сумматор 63, первый вход которого соединен со вторым выходом навигационной системы 18, его второй вход - с выходом пятого сумматора 20 и входом второй следящей системы 64, а выход - со входом первого квадратора 4, двадцатый сумматор 65, первый вход которого соединен с третьим выходом навигационной системы 18, его второй вход - с выходом седьмого сумматора 23 и входом третьей следящей системы 66, а выход - со входом второго квадратора 6.A device for generating software signals for controlling the spatial movement of dynamic objects contains a first connected signal generator 1, a first adder 2, a first integrator 3, a first quadrator 4, a second adder 5 connected in series, the second and third inputs of which are connected, respectively, to the outputs of the second 6 and third 7 quadrators, the first square root extraction unit 8, the output of which is connected to the second input of the first adder 3, connected in series to a nonlinear element 9, p the first multiplication unit 10, the second input of which is connected to the output of the second signal setter 11, the first division unit 12, the second integrator 13, the first functional converter 14, the input of which is also connected to the input of the second functional converter 15, to the first input of the third adder 16, to the first the input of the fourth adder 17, the second input of which is connected to the first output of the navigation system 18, through the third functional converter 19 to the first input of the fifth adder 20 and to the first input of the sixth adder 21, the second input to which is connected to the second output of the navigation system 18, through the fourth functional converter 22 to the first input of the seventh adder 23 and to the first input of the eighth adder 24, the second input of which is connected to the third output of the navigation system 18, the fourth quadrator 25, the ninth adder 26, the second input which through the fifth quadrator 27 is connected to the output of the second functional converter 15, the second square root extraction unit 28, the second division unit 29, the second input of which is connected to the output of the third signal generator 30 la and the third input of the ninth adder 26, the second multiplication unit 31, the second input of which is connected to the output of the first functional converter 14, the fifth functional converter 32, the input of which is also connected to the first inputs of the third 33, fourth 34 and fifth 35 multiplication blocks, as well as the input of the sixth quadrator 36, the tenth adder 37, the third division unit 38, the sixth multiplication unit 39, the eleventh adder 40, the output of which is connected to the second input of the fifth adder 20, and the output of the second square root extraction unit 28 is connected to the second input of the first division unit 12, the seventh multiplication unit 41 is connected in series, the first input of which is connected to the output of the second functional converter 15, the sixth functional converter 42, the input of which is also connected to the second input of the fourth multiplication unit 34, to the first inputs of the eighth 43 and the ninth 44 blocks of multiplication, as well as to the input of the seventh quadrator 45, the twelfth adder 46, the second input of which is connected to the output of the fifth block 35 of multiplication, the fourth division unit 47, the second input of which is connected to the third input of the twelfth adder 46, to the second inputs of the tenth adder 37, third division block 38, third 33, seventh 41 and eighth 43 multiplication blocks, and also to the output of the second division block 29, tenth multiplication block 48 and thirteenth adder 49, the output of which is connected to the second input of the seventh adder 23, the fourteenth adder 50, the eleventh multiplication unit 51 connected in series, the second input of which is connected to the output of the fourth adder 17, as well as to the second inputs of the sixth 39 and tenth 48 multiplication units, fifteen the adder 52, the second input of which through the twelfth multiplication unit 53 is connected to the output of the eighth multiplication unit 43, its third input through the thirteenth multiplication unit 54 is connected to the output of the third multiplication unit 33, and the output is to the second input of the third adder 16, the sixteenth adder connected in series 55, the first input of which is connected to the output of the seventh quadrator 45 and the first input of the fourteenth adder 50, and its second input to the output of the third signal mapper 30 and the first input of the seventeenth adder 56 connected by the second input to the output of the sixth quadrator 36 and the second input of the fourteenth adder 50, and the output to the first input of the fourteenth block 57 multiplication, the output of which is connected to the second input of the eleventh adder 40, the third input of which through the fifteenth block 58 of the multiplication is connected to the output of the eighth adder 24, to the second input of the twelfth multiplication unit 53 and to the first input of the sixteenth multiplication unit 59, the second input of which is connected to the output of the sixteenth adder 55, and the output - with the second input of the thirteenth adder 49, the third input of which the eleventh multiplication block 60 is connected to the second inputs of the thirteenth 54 and fourteenth 57 multiplication blocks, as well as to the output of the sixth adder 21, and the second input of the seventeenth multiplication block 60 is connected to the second inputs of the fifth 35, ninth 44, and fifteenth 58 multiplication blocks, as well as to the output the fourth block 34 of the multiplication, the third input of the tenth adder 37 is connected to the output of the ninth block 44 of the multiplication, and the input of the nonlinear element 9 to the output of the first integrator 3, as well as the eighteenth adder 61, the first input of which is connected to the first output the house of the navigation system 18, the second input - with the output of the third adder 16 and the input of the first tracking system 62, and the output - with the input of the third quadrator 7, the nineteenth adder 63, the first input of which is connected to the second output of the navigation system 18, its second input - with the output the fifth adder 20 and the input of the second servo system 64, and the output is with the input of the first quadrator 4, the twentieth adder 65, the first input of which is connected to the third output of the navigation system 18, its second input is the output of the seventh adder 23 and the input of the third servo system we are 66, and the output is with the input of the second quadrator 6.

На фиг.1 введены следующие обозначения: ε_on - величина допустимого отклонения ДО от заданной траектории его движения; $\tilde{ε}$

- расстояние от ДО до перемещающейся целевой точки; ν* - желаемая скорость движения ДО вдоль заданной траектории; x, y, z - текущие значения пространственных координат ДО в абсолютной системе координат, формируемые его навигационной системой; x*, y*, z* - программные сигналы, задающие желаемое положение ДО на пространственной траектории;

{\tilde{x}}^{*}

,

{\tilde{y}}^{*}

,

{\tilde{z}}^{*}

- скорректированные программные сигналы управления по соответствующим степеням свободы; ε_x=х^*-х, ε_y=y^*-у, ε_z=z^*-z - сигналы ошибок движения ДО по соответствующим осям абсолютной системы координат; S - командный сигнал начала или прекращения работы системы; Ф, f₁, f₂, f₃ - промежуточные переменные.In Fig. 1, the following notation is introduced: ε _on is the value of the permissible deviation BEFORE the given trajectory of its movement;

\tilde{ε}

- distance from TO to the moving target point; ν * is the desired velocity of DO along a given trajectory; x, y, z are the current values of the spatial coordinates of the DO in the absolute coordinate system formed by its navigation system; x *, y *, z * - program signals that specify the desired position of the DO on the spatial path;

{\tilde{x}}^{*}

,

{\tilde{y}}^{*}

,

{\tilde{z}}^{*}

- adjusted software control signals for the corresponding degrees of freedom; ε _x = x ^* -x, ε _y = y ^* -y, ε _z = z ^* -z - error signals of the motion of DO along the corresponding axes of the absolute coordinate system; S - command signal to start or stop the system; F, f ₁ , f ₂ , f ₃ are intermediate variables.

Устройство работает следующим образом. Сигнал х^* формируется на выходе интегратора 13. Желаемая траектория движения ДО в пространстве задается с помощью гладких функциональных зависимостей y^*(t)=g_y(х^*(t)) и z^*(t)=g_z(x^*(t)), которые реализуются функциональными преобразователями 19 и 22, соответственно. Функциональные преобразователи 14 и 15 реализуют функции $g_{y}^{'} (x^{*}) = d g_{y} (x^{*}) / d x^{*}$

и

g_{z}^{'} (x^{*}) = d g_{z} (x^{*}) / d x^{*}

. В качестве блоков 14, 15, 19 и 22 используются диодные функциональные преобразователи, позволяющие осуществлять кусочно-линейную аппроксимацию гладких функций. При этом количество диодных ячеек, входящих в состав этих преобразователей, определяется требуемой точностью аппроксимации соответствующих функций. Настройка этих функциональных преобразователей производится при задании желаемой траектории движения ДО.The device operates as follows. The signal x ^* is formed at the output of the integrator 13. The desired trajectory of the DO motion in space is set using smooth functional dependences y ^* (t) = g _y (x ^* (t)) and z ^* (t) = g _z (x ^* (t )), which are implemented by functional converters 19 and 22, respectively. Functional converters 14 and 15 implement functions

g_{y}^{''} (x^{*}) = d g_{y} (x^{*}) / d x^{*}

and

g_{z}^{''} (x^{*}) = d g_{z} (x^{*}) / d x^{*}

. As blocks 14, 15, 19 and 22, diode functional converters are used, which allow for piecewise linear approximation of smooth functions. The number of diode cells that make up these converters is determined by the required accuracy of the approximation of the corresponding functions. The setting of these functional converters is carried out when setting the desired trajectory of the DO movement.

Все входы сумматора 26 имеют единичные коэффициенты усиления. На выходе задатчика 30 формируется единичный сигнал. В результате на выходе блока 28 формируется сигнал $Ф = \sqrt{1 + g_{y}^{'} {(x^{*})}^{2} + g_{z}^{'} {(x^{*})}^{2}}$

, а на выходе блока 12 - сигнал

{\dot{x}}^{*} = ν^{*} / Ф

. Сигналы x^*(t), y^*(t) и z^*(t), поступающие на входы соответствующих следящих систем отдельных степеней свободы ДО, обеспечивают его перемещение вблизи заданной пространственной траектории.All inputs of the adder 26 have unity gain. At the output of the setter 30, a single signal is generated. As a result, a signal is generated at the output of block 28

F = \sqrt{one + g_{y}^{''} {(x^{*})}^{2} + g_{z}^{''} {(x^{*})}^{2}}

, and the output of block 12 is a signal

{\dot{x}}^{*} = ν^{*} / F

. The signals x ^* (t), y ^* (t) and z ^* (t), arriving at the inputs of the corresponding tracking systems of individual degrees of freedom of DO, ensure its movement near a given spatial trajectory.

При движении ДО вдоль заданной пространственной траектории соответствующие следящие системы будут отрабатывать сигналы x^*(t), y^*(t) и z^*(t) с некоторой ошибкой. Причем при повышенной скорости этого движения ДО будет сильно отклоняться от заданной траектории на ее криволинейных участках. Для уменьшения этого отклонения необходимо специально корректировать исходные значения сигналов х^*, y^*, z^* так, чтобы ДО всегда находился вблизи предписанной ему траектории движения, даже если его следящие системы 62, 64 и 66 будут работать с большой динамической ошибкой.When BS moves along a given spatial trajectory, the corresponding tracking systems will process signals x ^* (t), y ^* (t) and z ^* (t) with some error. Moreover, at an increased speed of this movement, the BS will deviate strongly from the given trajectory in its curved sections. To reduce this deviation, it is necessary to specially adjust the initial values of the signals x ^* , y ^* , z ^* so that the DO is always close to the prescribed trajectory of movement, even if its tracking systems 62, 64 and 66 will work with a large dynamic error.

Ухудшение динамической точности работы следящих систем 62, 64 и 66 на криволинейных участках траектории движения ДО при увеличении ν^* объясняется тем, что в указанном случае будут сильно возрастать эффекты взаимовлияния между степенями свободы ДО и силы сопротивления внешней среды. Это приводит к неопределенности и увеличению нагрузки на исполнительные приводы некоторых следящих систем и, как следствие, к снижению динамической точности управления указанным ДО и к входу его исполнительных устройств в насыщение. Для уменьшения указанных отклонений там, где это необходимо, следует обеспечивать снижение величины ν^*. Это, соответственно, приведет к снижению нагрузки на исполнительные приводы ДО и обеспечит их работу вне зоны насыщения.The deterioration in the dynamic accuracy of the tracking systems 62, 64, and 66 in the curved sections of the BS trajectory with increasing ν ^* is explained by the fact that in this case, the effects of the mutual influence between the degrees of freedom of BS and the resistance of the external environment will greatly increase. This leads to uncertainty and an increase in the load on the actuators of some servo systems and, as a result, to a decrease in the dynamic accuracy of the control of the indicated DO and to the input of its actuators into saturation. To reduce these deviations, where necessary, a decrease in ν ^* should be provided. This, accordingly, will lead to a decrease in the load on the executive drives DO and ensure their work outside the saturation zone.

При движении по участкам траектории, близким к прямолинейным, эффекты взаимовлияний между степенями свободы ДО минимальны. Поэтому без уменьшения точности можно значительно повышать скорости движения ДО на этих участках.When moving along sections of the trajectory close to rectilinear, the effects of mutual influences between the degrees of freedom of DO are minimal. Therefore, without reducing accuracy, it is possible to significantly increase the speed of DO movement in these areas.

Предлагаемое устройство обеспечивает коррекцию программных сигналов движения ДО для обеспечения желаемой точности его движения по заданной траектории. Указанная коррекция осуществляется автоматическим смещением целевой точки движения ДО от ее первоначальной траектории. Это обеспечивает формирование таких сигналов управления движителями, которые прижимают ДО к траектории, уменьшая это отклонение.The proposed device provides the correction of software signals of motion DO to ensure the desired accuracy of its movement along a given path. The specified correction is carried out by automatically displacing the target point of movement DO from its original trajectory. This ensures the formation of such control signals of propulsion devices that press DO to the trajectory, reducing this deviation.

Одновременно заявляемое устройство обеспечивает автоматическое поддержание максимально возможной скорости движения ДО в зависимости от его расстояния до перемещающейся целевой точки. Если это расстояние начинает превышать некоторое заданное значение, то скорость движения ДО уменьшается, а при малых отклонениях - увеличивается. В результате движение этого ДО вдоль заданной траектории осуществляется с максимально возможной скоростью, при которой его отклонение от этой траектории не превышают допустимого значения независимо от вида траектории и типа используемых следящих систем.At the same time, the inventive device provides automatic maintenance of the maximum possible speed of DO, depending on its distance to the moving target point. If this distance begins to exceed a certain specified value, then the speed of the DO decreases, and with small deviations it increases. As a result, the motion of this DO along a given trajectory is carried out at the maximum possible speed at which its deviation from this trajectory does not exceed the permissible value, regardless of the type of trajectory and the type of tracking systems used.

На выходах блоков 31 и 41, соответственно, формируются сигналы f₁=Ф^-1, $f_{2} = g_{y}^{'} (x^{*}) / Ф$

,

f_{3} = g_{z}^{'} (x^{*}) / Ф

, а на выходах сумматоров 17, 21 и 24, первые положительные, а вторые отрицательные входы которых имеют единичные коэффициенты усиления, - сигналы ε_x=х^*-х, ε_у=y^*-у, ε_z=z^*-z, соответственно.At the outputs of blocks 31 and 41, respectively, signals f ₁ = f ^{-1 are formed} ,

f_{2} = g_{y}^{''} (x^{*}) / F

,

f_{3} = g_{z}^{''} (x^{*}) / F

and at the outputs of adders 17, 21 and 24, the first positive and the second negative inputs of which have unity gains are the signals ε _x = x ^* -x, ε _y = y ^* -y, ε _z = z ^* -z, respectively.

Положительные входы сумматора 50 имеют единичные коэффициенты усиления. Поэтому на его выходе формируется сигнал $f_{2}^{2} + f_{3}^{2}$

, а на выходах блоков 51, 53, 54, соответственно, - сигналы

(f_{2}^{2} + f_{3}^{2}) ε_{x}

, f₁f₃ε_z, и f₁f₂ε_y. В результате на выходе сумматора 52, первый (со стороны блока 51) положительный, а второй и третий отрицательный входы которого имеют единичные коэффициенты усиления, появляется сигнал

ε_{n x} = (f_{2}^{2} + f_{3}^{2}) ε_{x} - f_{1} f_{2} ε_{y} - f_{1} f_{3} ε_{z}

, равный проекции вектора отклонения ДО от заданной траектории на ось x абсолютной системы координат.The positive inputs of the adder 50 have unity gain. Therefore, a signal is generated at its output

f_{2}^{2} + f_{3}^{2}

, and at the outputs of blocks 51, 53, 54, respectively, are signals

(f_{2}^{2} + f_{3}^{2}) ε_{x}

, f ₁ f ₃ ε _z , and f ₁ f ₂ ε _y . As a result, at the output of the adder 52, the first (from the side of block 51) is positive, and the second and third negative inputs of which have unity gain, a signal appears

ε_{n x} = (f_{2}^{2} + f_{3}^{2}) ε_{x} - f_{one} f_{2} ε_{y} - f_{one} f_{3} ε_{z}

equal to the projection of the vector of the deviation BEFORE the given trajectory on the x axis of the absolute coordinate system.

Функциональный преобразователь 32 реализует кубическую зависимость, поэтому на его выходе формируется сигнал $f_{2}^{3}$

. Первый и третий положительные и второй (со стороны блока 29) отрицательный входы сумматора 37 имеют единичные коэффициенты усиления. Поэтому на выходе сумматора 37 формируется сигнал

f_{2}^{3} + f_{2} f_{3}^{2} - f_{1}

. Первый положительный и второй отрицательный (со стороны квадратора 36) входы сумматора 56 имеют единичные коэффициенты усиления. Поэтому на выходе этого сумматора формируется сигнал 1 -

f_{2}^{2}

, а на выходе сумматора 40, первый и второй положительные, а третий (со стороны блока 58) отрицательный входы которого имеют единичные коэффициенты усиления, - сигнал

ε_{n y} = [(f_{2}^{3} + f_{2} f_{3}^{2} - f_{1}) / f_{1}] ε_{x} + (1 - f_{2}^{2}) ε_{y} - f_{2} f_{3} ε_{z}

, равный проекции вектора отклонения ДО от его траектории на ось y абсолютной системы координат.Functional Converter 32 implements a cubic dependence, therefore, a signal is generated at its output

f_{2}^{3}

. The first and third positive and second (from the side of block 29) negative inputs of the adder 37 have unity gain. Therefore, at the output of the adder 37, a signal is generated

f_{2}^{3} + f_{2} f_{3}^{2} - f_{one}

. The first positive and second negative (from the side of the quadrator 36) inputs of the adder 56 have unity gain. Therefore, at the output of this adder, a signal 1 -

f_{2}^{2}

, and at the output of the adder 40, the first and second are positive, and the third (from the side of block 58) negative inputs of which have unit gains, is a signal

ε_{n y} = [(f_{2}^{3} + f_{2} f_{3}^{2} - f_{one}) / f_{one}] ε_{x} + (one - f_{2}^{2}) ε_{y} - f_{2} f_{3} ε_{z}

equal to the projection of the vector of the deviation of DO from its trajectory onto the y axis of the absolute coordinate system.

Функциональный преобразователь 42 реализует кубическую зависимость, поэтому на его выходе формируется сигнал $f_{3}^{3}$

. Первый и второй положительные, а третий (со стороны блока 29) отрицательный входы сумматора 46 имеют единичные коэффициенты усиления. Поэтому на выходе этого сумматора формируется сигнал

f_{3}^{3} + f_{2}^{2} f_{3} - f_{1}

. Первый положительный и второй отрицательный (со стороны квадратора 45) входы сумматора 55 имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на выходе сумматора 55 формируется сигнал 1 -

f_{3}^{2}

.Functional converter 42 implements a cubic dependence, therefore, a signal is generated at its output

f_{3}^{3}

. The first and second are positive, and the third (from the side of block 29) the negative inputs of the adder 46 have unity gain. Therefore, a signal is generated at the output of this adder

f_{3}^{3} + f_{2}^{2} f_{3} - f_{one}

. The first positive and second negative (from the side of the quadrator 45) inputs of the adder 55 have unity gain. As a result, at the output of the adder 55, a signal 1 -

f_{3}^{2}

.

Первый и второй положительные, а третий (со стороны блока 60) отрицательный входы сумматора 49 имеют единичные коэффициенты усиления. Поэтому на выходе этого сумматора формируется сигнал $ε_{n z} = [(f_{3}^{3} + f_{2}^{2} f_{3} - f_{1}) / f_{1}] ε_{x} - f_{2} f_{3} ε_{y} (1 - f_{3}^{2}) ε_{z}$

, который является проекцией на ось z абсолютной системы координат вектора отклонения ДО от заданной траектории.The first and second are positive, and the third (from the side of block 60) negative inputs of the adder 49 have unity gain. Therefore, a signal is generated at the output of this adder

ε_{n z} = [(f_{3}^{3} + f_{2}^{2} f_{3} - f_{one}) / f_{one}] ε_{x} - f_{2} f_{3} ε_{y} (one - f_{3}^{2}) ε_{z}

, which is the projection onto the z axis of the absolute coordinate system of the vector of the deviation BEFORE the given trajectory.

Первые (со стороны интегратора 13 и функциональных преобразователей 19 и 22) положительные входы сумматоров 16, 20 и 23 имеют единичные коэффициенты усиления, а их вторые положительные входы - коэффициенты усиления k_nε. В результате на выходе этих сумматоров формируются скорректированные программные сигналы движения ДО ${\tilde{x}}^{*} = x^{*} + k_{n ε} ε_{n x}$

,

{\tilde{y}}^{*} = y^{*} + k_{n ε} ε_{n y}

,

{\tilde{z}}^{*} = z^{*} + k_{n ε} ε_{n z}

.The first (from the side of the integrator 13 and the functional converters 19 and 22) positive inputs of the adders 16, 20 and 23 have unit gains, and their second positive inputs have gains k _nε . As a result, at the output of these adders, corrected software signals of motion of DO

{\tilde{x}}^{*} = x^{*} + k_{n ε} ε_{n x}

,

{\tilde{y}}^{*} = y^{*} + k_{n ε} ε_{n y}

,

{\tilde{z}}^{*} = z^{*} + k_{n ε} ε_{n z}

.

Первые положительные (со стороны следящих систем 62, 64 и 66) и вторые отрицательные входы сумматоров 61, 63 и 65 имеют единичные коэффициенты усиления. Поэтому на их выходах, соответственно, формируются сигналы ${\tilde{ε}}_{x} = {\tilde{x}}^{*} - x$

,

{\tilde{ε}}_{y} = {\tilde{y}}^{*} - y

,

{\tilde{ε}}_{z} = {\tilde{z}}^{*} - z

.The first positive (from the side of the tracking systems 62, 64 and 66) and the second negative inputs of the adders 61, 63 and 65 have unity gains. Therefore, at their outputs, respectively, signals are formed

{\tilde{ε}}_{x} = {\tilde{x}}^{*} - x

,

{\tilde{ε}}_{y} = {\tilde{y}}^{*} - y

,

{\tilde{ε}}_{z} = {\tilde{z}}^{*} - z

.

Все положительные входы сумматора 5 имеют единичные коэффициенты усиления. Поэтому на выходе блока 8 формируется сигнал $\tilde{ε} = \sqrt{{\tilde{ε}}_{x}^{2} + {\tilde{ε}}_{Y}^{2} + {\tilde{ε}}_{Z}^{2}}$

, представляющий собой расстояние от ДО до перемещающейся целевой точки.All positive inputs of the adder 5 have unity gain. Therefore, at the output of block 8, a signal is generated

\tilde{ε} = \sqrt{{\tilde{ε}}_{x}^{2} + {\tilde{ε}}_{Y}^{2} + {\tilde{ε}}_{Z}^{2}}

representing the distance from the DO to the moving target point.

На выходе задатчика 1 формируется сигнал ε_on=const, на выходе сумматора 2, первый положительный (со стороны задатчика 1) и второй отрицательный входы которого имеют единичные коэффициенты усиления, - сигнал $ξ = e_{o n} - \tilde{ε}$

, а на выходе интегратора 3 сигнал ν*.At the output of setter 1, a signal ε _on = const is formed, at the output of adder 2, the first positive (from the side of setter 1) and the second negative inputs of which have unit gains, is a signal

ξ = e_{o n} - \tilde{ε}

, and at the output of the integrator 3, the signal ν *.

Если ξ>0, то есть отклонение ДО от траектории становится меньше допустимого, то ν^* начинает увеличиваться, а в противном случае уменьшаться.If ξ> 0, that is, the deviation of the BS from the trajectory becomes less than permissible, then ν ^* begins to increase, and otherwise decrease.

Использование нелинейного элемента 9 с характеристикойUsing non-linear element 9 with characteristic

$u_{в ы х 9} = {\begin{cases} u_{\max}, е с л и u_{в х 9} > u_{\max} \\ u_{в х 9}, е с л и u_{\max} \geq u_{в х 9} > 0 \\ 0, е с л и u_{в х 9} \leq 0 \end{cases}$

u_{at s x 9} = {\begin{cases} u_{\max}, e from l and u_{at x 9} > u_{\max} \\ u_{at x 9}, e from l and u_{\max} \geq u_{at x 9} > 0 \\ 0 e from l and u_{at x 9} \leq 0 \end{cases}

обеспечивает ограничение резкого нарастания скорости движения ДО по прямолинейным участкам заданной траектории, когда отклонение ДО от этой траектории близко к нулю, устраняя появление последующих больших ошибок движения, когда эта траектория начнет изгибаться. Кроме того, нелинейный элемент 9 обеспечивает перемещение ДО по заданной траектории только в нужном направлении независимо от знака ξ. Это особенно важно на начальном этапе движения ДО, когда его отклонение от начальной точки траектории может быть велико и иметь произвольное направление (в том числе и в противоположную от предстоящего движения ДО сторону).provides a limitation of a sharp increase in the velocity of motion of the DO along the straight sections of a given trajectory when the deviation of the DO from this trajectory is close to zero, eliminating the appearance of subsequent large errors of motion when this trajectory begins to bend. In addition, the nonlinear element 9 provides the movement of DO along a predetermined path only in the desired direction, regardless of the sign of ξ. This is especially important at the initial stage of DO movement, when its deviation from the initial point of the trajectory can be large and have an arbitrary direction (including in the direction opposite to the upcoming movement DO).

Сигнал S с выхода задатчика 11 определяет начало и окончание работы системы. Если S=1, то ν*≥0 и целевая точка начинает движение по траектории. Если S=0, то ν^*=0 и целевая точка останавливается (например, при достижении конечной точки траектории). Сигнал S может использоваться и для аварийного прекращения движения ДО по заданной траектории.The signal S from the output of the master 11 determines the beginning and end of the system. If S = 1, then ν * ≥0 and the target point begins to move along the trajectory. If S = 0, then ν ^* = 0 and the target point stops (for example, when reaching the end point of the trajectory). Signal S can also be used for emergency termination of DO movement along a given trajectory.

Таким образом, при использовании предлагаемого устройства, обеспечивающего коррекцию программных сигналов движения ДО и настройку желаемой скорости этого движения вдоль заданной пространственной траектории, удается автоматически формировать такие программные сигналы, поступающие на входы всех следящих систем ДО, которые обеспечивают его движение вдоль указанной траектории с максимально возможной скоростью, при которой отклонение этого ДО от предписанной траектории не превышает допустимого значения.Thus, when using the proposed device, which ensures the correction of software signals of motion of the DO and the setting of the desired speed of this movement along a given spatial path, it is possible to automatically generate such program signals arriving at the inputs of all the tracking systems of the DO that provide its movement along the specified path with the maximum possible the speed at which the deviation of this DO from the prescribed path does not exceed the allowable value.

Claims

A device for generating software signals for controlling the spatial movement of dynamic objects, comprising a first signal master, a first adder, a first integrator connected in series, characterized in that a first quadrator, a second adder, the second and third inputs of which are connected respectively to the outputs of the second and third quadrators, the first square root extraction unit, the output of which is connected to the second input of the first adder, subsequently well-connected non-linear element, the first multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second signal generator, the first division unit, the second integrator, the first functional converter, the input of which is also connected to the input of the second functional converter, to the first input of the third adder, to the first input of the fourth the adder, the second input of which is connected to the first output of the navigation system, through the third functional converter to the first input of the fifth adder and to the first input of the sixth with a matrator, the second input of which is connected to the second output of the navigation system, through the fourth functional converter - to the first input of the seventh adder and to the first input of the eighth adder, the second input of which is connected to the third output of the navigation system, the fourth quadrator, the ninth adder, the second input of which through the fifth the quadrator is connected to the output of the second functional converter, the second square root extraction unit, the second division unit, the second input of which is connected to the output of the third setter with the needle and the third input of the ninth adder, the second multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first functional converter, the fifth functional converter, the input of which is also connected to the first inputs of the third, fourth and fifth multiplication blocks, as well as to the input of the sixth quadrator, tenth adder, the third division unit, the sixth multiplication unit 9, the eleventh adder, the output of which is connected to the second input of the fifth adder, and the output of the second square root extraction unit is connected to the second the first division unit, the seventh multiplication unit connected in series, the first input of which is connected to the output of the second functional converter, the sixth functional converter, the input of which is also connected to the second input of the fourth multiplication unit, to the first inputs of the eighth and ninth multiplication units, as well as to the input of the seventh a quadrator, the twelfth adder, the second input of which is connected to the output of the fifth multiplication unit, the fourth division unit, the second input of which is connected to the third input of the twelfth a matrator, to the second inputs of the tenth adder, the third division block, the third, seventh and eighth multiplication blocks, and also to the output of the second division block, the tenth multiplication block and the thirteenth adder, the output of which is connected to the second input of the seventh adder, the fourteenth adder connected in series, the eleventh multiplication block, the second input of which is connected to the output of the fourth adder, as well as the second inputs of the sixth and tenth multiplication blocks, the fifteenth adder, the second input of which is via the twelfth block The output is connected to the output of the eighth multiplication block, its third input through the thirteenth multiplication block is to the output of the third multiplication block, and the output is to the second input of the third adder, the sixteenth adder is connected in series, the first input of which is connected to the output of the seventh quadrator and the first input of the fourteenth adder, and its second input is to the output of the third signal generator and the first input of the seventeenth adder connected by the second input to the output of the sixth quadrator and the second input of the fourteenth adder, and the output is to the first input of the fourteenth multiplication block, the output of which is connected to the second input of the eleventh adder, the third input of which through the fifteenth multiplication block is connected to the output of the eighth adder, to the second input of the twelfth multiplication block and to the first input of the sixteenth multiplication block, the second input of which is connected to the output of the sixteenth adder, and the output is with the second input of the thirteenth adder, the third input of which is connected through the seventeenth multiplication block to the second inputs of the thirteenth and fourteenth smart blocks On the other hand, as well as to the output of the sixth adder, the second input of the seventeenth multiplication unit connected to the second inputs of the fifth, ninth and fifteenth multiplication units, as well as the output of the fourth multiplication unit, the third input of the tenth adder connected to the output of the ninth multiplication unit, and the input of a nonlinear element - to the output of the first integrator, as well as the eighteenth adder, the first input of which is connected to the first output of the navigation system, the second input to the output of the third adder and the input of the first tracking system, and the output to the third quadrator, the nineteenth adder, the first input of which is connected to the second output of the navigation system, its second input is the output of the fifth adder and the input of the second tracking system, and the output is the input of the first quad, the twentieth adder, the first input of which is connected to the third output of the navigation system system, its second input - with the output of the seventh adder and the input of the third tracking system, and the output - with the input of the second quad.