Лабораторная работа часть 2. Система управления радиотелескопом РТ-7.5

При обычном подходе к синтезу системы управления происходит: синтез системы с помощью желаемой ЛАЧХ, для полученной системы определяется устойчивость внутреннего контура, и при необходимости проводится дополнительная коррекция с помощью ПКУ.

В нашем случае сразу проектируется скоростной внутренний контур, так как задан закон, по которому должна отрабатываться скорость в модернизированной системе. И в токовом, и в скоростном контурах в качестве коррекции используется ПИД-регулятор.

2.1 Описание основных режимов работы радиотелескопа

Основным режимом работы РТ-7.5 является режим программного наведения, в котором осуществляется слежение за астрономическими объектами и космическими летательными аппаратами (КЛА). При проведении подготовительных и регламентных работ используются вспомогательные режимы:

- Режим регламентного наведения для перемещения АУ в заданное угловое положение и для движения с заданной угловой скоростью;

- Режим полуавтоматического наведения для ручного слежения за объектами с помощью видеокамеры.

Для режима программного наведения предложен метод интерполяции, использующий сплайн - функции второго порядка.

В режиме программного наведения ПЛК получает от сервера радиотелескопа через фиксированный отрезок времени Т₁ информацию о трёх узловых точках траектории по углу места φ^* и углу азимута ψ^*. Например, для угла места это будут: . (1)

После этого ПЛК интерполирует (n-1) промежуточных точек траектории с шагом Δt = T₁/n, которые подаются на входы следящих приводов. Для РТ-7.5 была принята величина T₁ = 1с. При этом самым загруженным в вычислительном отношении для ПЛК оказывается первый промежуток времени , в течение которого ПЛК должен провести процедуру интерполяции, опросить датчики положения осей, вычислить сигналы на выходах регуляторов положения и выдать их на входы ПЧ.

В режиме регламентного наведения система управления приводами должна обеспечить плавное движение АУ с ограничением максимальных скоростей и ускорений. Чтобы устранить перерегулирования используется оптимальное управление. Формируются траектории близкие к оптимальным. Традиционным является решение, при котором ограничение скоростей и ускорений достигается за счёт ограничения величины сигналов на выходах регуляторов положения и скорости электропривода. При этом в соответствующих контурах управления появляются нелинейности с зоной насыщения, которые могут вызвать автоколебания и даже привести к неустойчивости при отработке больших рассогласований.

Предложено следующее решение: в ПЛК программным образом реализуется блок формирования управляющих воздействий (БФУВ), который формирует после приёма задания от сервера плавную траекторию с изменением командной скорости по “ S ” – образной характеристике. Рассчитанные точки траектории подаются на вход следящего привода. В зависимости от величины начального рассогласования Δφ автоматически выбирается одна из четырёх траекторий перехода.

 

2.2 Структурные преобразования схемы рис. 1 в схему рис. 2.

 

 

Рис. 1. Структурная схема скоростной подсистемы

На данном рисунке С ^’, χ ^’ - коэффициент жёсткости механической передачи и коэффициент диссипативных потерь, приведенный к валу двигателя; J ^’ _З- момент инерции зеркала, приведенный к валу двигателя; φ ^’, М ^’ _У - приведенные к валу двигателя координата зеркала и момент упругих сил. Путём структурных преобразований схемы рис. 1 была получена удобная для анализа и расчёта структурная схема, представленная на рис. 2

ΩДОС

ΩД

ΩДзад

ΔΩД

П0рс(s)

νУД

			M(s)

 

 

Рис. 2. Расчётная структурная схема скоростной подсистемы

На данном рисунке ν_УД – общий коэффициент усиления; J = J_дв + J ^’ _з – суммарный момент инерции всех движущихся частей; , , ; - постоянные времени и коэффициенты затухания упругой передачи; τ = χ ^’/ С ^’ - постоянная времени диссипативных потерь; - передаточная функция регулятора скорости с единичным коэффициентом усиления.

2.3 Методика определения частот собственных колебаний антенной установки.

Для определения структуры и параметров упругой механической нагрузки была проведена её идентификация во временной области. Для этого привод каждой оси резко тормозился до полного останова двигателя. В результате возникали упругие колебания зеркала, которые фиксировались датчиком положения оси. В качестве примера на рис. 3 показана осциллограмма, полученная для азимутальной оси.

Из рисунка видно, что в механической системе наблюдаются одночастотные затухающие колебания с частотой f_АЗ= 2,69 Гц.