SU1427333A1 - Устройство дл программного управлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и может использоватьс  дл  управлени  след щими электропривода .ми радиотелескопов при программном сопровождении низколет щих космических объектов. Целью изобретени   вл етс  повышение точности управлени  путем снижени  методических.ошибок интерполировани . При этом за счет увеличени  плавности управлени  уменьшаютс  ошибки слежени  электроприводов наведени  и снижаютс  динамические нагрузки на высокоточные механизмы , например, радиотелескопа. Устройство содержит синхронизатор 1, блок 2 ввода программы регистры 3-8, коммутатор 9,интерпол торы 10,11 .сумматоры 12, 13, блок согласовани  14, электропривод 15, датчик 16 обратной св зи, элемент ИЛИ 17 и блок сравнени  18. Устройство реализует способ нелинейного интерполировани  и устран ет, в отличие от других известных устройств, разрьшы в первой производной интерполированной функции угла, т.е. в функции скорости . Это достигаетс  введением дополнительной , расчетной опорной точки в середине каждого участка интерполировани , изломом функции скорости в этой точке. Параметры излома выбираютс  на каждом участке такими, чтобы при уравнивании скоростей на границах соседних участков функци  угла совпадала бы в узлах интерполировани  с заданной решетчатой функ- цией. 2 ил. (О (Л 4 ю СлЭ СО СО

Description

Изобретение относитс  к автоматике и может использоватьс  дл  управлени  след щими электроприй одами ра- диотелескопов при программном сопровождении низколет щих космических объектов (КО).

Цель изобретени  - повышение точности управлени  путем снижени  методических ошибок интерполировани .

На фиг.1 дана структурна  схема устройства дл  программного управлени ; на фиг.2 - временные диаграммы .

Устройство содержит синхронизатор 1, блок 2 ввода программы, первый - шестой регистры 3-8 соответственно коммутатор 9, первый интерпол тор 10 второй интерпол тор 11, первый 12 и второй 13 сумматора, - блок согласовани  14, электропривод 15, цифровой датчик 16 обратной св зи, элемент Или 17 и блок сравнени  18.

Устройство реализует способ нелинейного интерполировани  и устран ет в отличие от других известных способов и устройств, разрывы в первой производной интерполированной функции угла, т.е. в функции скорости. Это достигаетс  введением дополнительной , расчетной опорной точки в середине каждого участка интерполиро вани , изломом функции скорости в этой точке. Параметры излома выбираютс  на каждом участке такими, чтобы при уравнивании скоростей на границах соседних участков функци  угла совпадала бы в узлах интерполировани  с заданной решетчатой функцией

Алгоритм интерполировани  получен из разностной интерпол ционной формулы Беесел :

B(x)f..UAf. .

2

+ У у:1Ку:д 51.з +и1у1-р У;2)

(l f:JLiu fcil

+.

y yi0i51iybniiily ilsiililiyih)

(2h + 1)

,

().

где f-n значение решетчатой функции в момент времени t. ;

d f-K конечна  разность пор дка г, определ ема  как

. Д - f-K (2)

Параметр U измен етс  в пределах О 6 и 1 на участке интерполировани . В дальнейшем, дл  кратности будем обозначать

.,

(3)

В качестве первичной информации устройство используют решетчатую функцию угла по времени tvc. Ограничива сь п тью членами формулы (1), с учетом обозначени  (3), получим интерпол ционную функцию дл  текущего угла о((. :

.ил...

.(У1Шр.5)дЬ

Uj()) 41 Г /

(4)

где о(о - начальный угол.

Дифференциру  (4) и определ   значени  скорости на границах соседних зтастков, полага  дл  предьщу- щего и и О дл  последующего участков , определ ет величину разрьюа функции скорости в узле интерполировани , среднее значение скорости, необходимое дл  устранени  разрьша, а также такое значение скорости на середине участка интерполировани , при котором линейное изменение скорости на полуучастках беспечит получение текущего угла в. узлах интер- полировани , равного заданному в решетчатой функции. Таким образом определено , что в момент времени t./i, когда состо ние устройства задаетс 

параметрами о( к- и следует вычисл ть: конечные разности до 5-го пор дка, пользу сь формулой ( 2,) и 6-ю значени ми решетчатой функции; значение скорости дл  момента времени t« по формуле

Акн+Ак о Г

4K-.t 32

Дк-2

32

значение скорости в середине участка tK- , tn j в точке ее излома, по формуле

JlllA

GJcP tK-4 ,t 2Лк-л (6)

значение ускорени  на первой половине участка интерполировани 

с

t IjJcp- ljJ KК-1

В момент времени, соответствующий середине участка .i , t , следует вычислить значени  ускорени  на второй половине участка интерполи- ровани 

aЗк - cJcp

Устройство работает следующим образом.

До начала сеанса сопровождени , в произвольные моменты времени, синхронизатор 1 вьщает 5 групп сигналов дл загрузки последовательно соединенных регистров 3-7 п тью значени ми решетчатой функции угла из блока ввода программы 2, Синхронизатор 1 состоит из генератора тактовых импульсов, сдвиговых регистров и счетчиков времени на делител х, дл  формировани  последовательностей синхросигналов и временных интервалов. Синхронизатор работает в режиме электронных часов, при этом движение начинаетс  при .равенстве кодов времени на счетчиках синхронизатора и на вькоде блока 2 по сигналу равенства кодов времени с вьпсода блока 18.Кроме того, синхронизатор получает из блока 2 значение периода интерполировани  Т, а значение начального угла сопровождени  он передает в интерпол тор 11 дл  фиксации на его выходе, что вызывает переброску электропривода на начальный угол работы.

Когда отсчет времени в синхронизаторе 1 достигает значени  начала сеанса, по сигналу блока сравнени 18 он выдает сигналы на считывание очередной точки из блока ввода программы 2 и на сдвиг информации в регистрах 3-7. При этом в каждом регистре номер хранимого узла решетчатой функ

20

ции угла увеличитс  на единицу, а прежние значени  будут выданы через элемент ИЛИ 17 к сумматору 12, который рассчитывает все требуемые конечные разности, скорость cJ дл  узла ti по формуле 3(5), скорость tO., в , середине участка to, по формуле (6) и ускорение . по формуле

10 (7) Регистр 8 используетс  при рас- четах как аккумул тор дл  хранени 

промежуточных результатов, в нем также фиксируютс  конечные результаты в виде 6J и .

15 При расчетах и дл  первого участка ,   также при расчетах а, требуемое по формуле (5) значение СЭц-ч принимаетс  сумматором 12 из интерпол тора 10. Значение о(о (о( последующих участках) принимаетс  при расчетах с выхода интерпол тора 11 через коммутатор 9, открьтаемый сигналом синхронизатора 1. Ускорение В фиксируетс  регистром 8 на входе линей25 ного интерпол тора 10 на верм , равное половине периода интерполировани . Интерпол тор 10 работает под управлением синхронизатора 1 и формирует на выходе код текущей скорос30 ти сопровождени , линейно измен ющейс  в течение полупериода интерполировани  от (jO,H до fjj(t(.-;f,

и поступающий на вход второго линейного интерпол тора II, также работающего под управлением синхронизатора 1 .

Последовательное суммирование кодов через элемент 17 на одних входах сумматора 12 и регистр 8 на других входах позвол ет накапливать в регистре 8 все промежуточные значени  , расчетов, до получени  окончательных значений, используемых в интерпол торе 10.

Интерпол торы 10 и II служат дл  равномерного изменени  выходного кода во времени таким образом, что к концу заданного периода интерпол ции на выходе нарабатьшаетс  код, cQ- равный входному, т.е. интерпол тор эквивалентен цифровому интегратору.

С синхронизатора 1 на интерпол - торы 10 и 11 поступают опорные частоты , обратно пропорциональные периоду интерпол ции, которые умножаютс  на входные коды и формируют интерпол ционные частоты (.т.е. производитс  преобразование код-частота), накап35

40

4Б

ливающиес  в выходных счетчиках, фор мирующих выходной код.

На выходе интерпол тора 11 формируетс  код программного угла сопровождени , измен ющегос  на полупе риоде по параболическому закону. В момент времени, соответствующие половине периода интерполировани , синхронизатор 1 выдает сигнал на коммутатор 9, который пропускает к сумматору 12 накопление к этому моменту значение скорости в середине участка интерполировани  cJc.p ин

Этот сигнал подаетс  на обработку электроприводом 15, который доворачи- вает исполнительную ось и св занный с ней датчик 16 в сторону уменьшени  ошибки.

Обраб.отка информации в контуре отработки , состо щем из звеньев 13,14, 15 и 16 осуществл етс  с частотой, на 1,5-2 пор дка превьш1ающей собст- i eHHyro частоту электропривода 15.

Claims (1)

1. Формула из обретени  Устройство дл  программного управ

   20

   25

   терпол торе 10. Сравнива  его со лени , содержащее синхронизатор, ин- чением скорости cj , рассчитанным , дл  следующего узла интерполировани  и хран щимс  в регистре 8, сумматор 12 определ ет по формуле (8) значение ускорени  дл  в.торой половины периода интерполировани  и фиксирует его в регистре 8 на входе интерпол тора 10. Код скорости на выходе интерпол тора 10 продолжает линейно измен тьс , но после значени  {Jcp приобретает другой наклон до конца периода интерполировани . Изменение программного угла по выходе интерпол тора 11 продолжаетс  по параболическому закону, но с другой кривизной. При этом отрезки парабол на соседних полуучастках геометрически сопр жены и не имеют разрывов , как и их первые производные.

   При наступлении последующих моментов времени, заданных решетчатой функций t , tj , , . . , t, цикл работы описанной части устройства - контура интерполировани  - повтор етс .

   Использование обратных св зей - по с к.- с интерпол тора 11, а также . по 05. и (Dcp с интерпол тора 10 взамен расчетных устран ет наполнение аппаратурных погрешностей интерполирова30

   35

   формационные выходы которого соединены с первыми входами блока сравнени , элемент ИЛИ, коммутатор, первый и второй сумматоры, первый и второй интерпол торы , последовательно соединенные блок согласовани , электропривод и. датчик обратной св зи,-а также блок ввода программы, выходом подключенный к входам первого регистра, пер вый выход которого соединен с инфор- мационными входами второго регистра, третий регистр, выход которого соединен с информационными входами четвертого регистра, отличающеес  тем, что, с целью повьш1ени  точности управлени , введены п тый и шес той регистры, первые выходы второго регистра соединены с информационными входами третьего регистра, а первые выходы четвертого регистра подключены к информационным входам п того регист ра, выходы которого соединены с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым выходом четвертого регистра, третий вход - с вторым выходом третьего регистра, чет вертый вход - с вторым выходом второго регистра, п тый вход - с вторым выходом первого регистра, шестой вход

   40

   . ни , а также компенсирует за 1-2 периода интерполировани  любой сбой в .интерпол торах.

   В с т маторе 13 текущее значение программного угла, получаемое с-ин- .терпол тора 11, сравниваетс  с текущим углом положени , поступающим от датчика обратной св зи 16. Разность представл юща  собой динамическую ошибку электропривода 15, преобразуетс  в блоке согласовани  14 в напр - ,жение, пропорциональное значению ошибки и имеющие пол рность, определ емую знаком ощнбки.

   лени , содержащее синхронизатор, ин-

   формационные выходы которого соединены с первыми входами блока сравнени , элемент ИЛИ, коммутатор, первый и второй сумматоры, первый и второй интерпол торы , последовательно соединенные блок согласовани , электропривод и. датчик обратной св зи,-а также блок ввода программы, выходом подключенный к входам первого регистра, первый выход которого соединен с инфор- мационными входами второго регистра, третий регистр, выход которого соединен с информационными входами четвертого регистра, отличающеес  тем, что, с целью повьш1ени  точности управлени , введены п тый и шестой регистры, первые выходы второго регистра соединены с информационными входами третьего регистра, а первые выходы четвертого регистра подключены к информационным входам п того регистра , выходы которого соединены с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым выходом четвертого регистра, третий вход - с вторым выходом третьего регистра, четвертый вход - с вторым выходом второго регистра, п тый вход - с вторым выходом первого регистра, шестой вход

   элемента ИЛИ подключен к выходу

   коммутатора, а выход - к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с первым выходом шестого регистра, а выход - с информационным входом шестого регистра,

   второй выход которого подключен к ин - формационному входу первого интерпол тора , выходы которого соединены с первыми входами коммутатора и с информационными входами второго интерпол тора , первые выходы которого подключены к вторым входам коммутатора и к первым входам второго сумматора, вторые входы которого соединены с

   выходами датчика обратной св зи, а выходы - с входами блока согласовани , выходы синхронизатора соединены с синхронизирующими входами соответственно блока ввода программы, с первого по шестой регистров, первого и второго интерпол торов и коммутатора, вторые входы блока сравнени  подключены к выходам блока ввода программы , а выход - к входу синхронизатора.

   Уск-о/}е/ ие()

   k

   Сере

   фие.г