Лабораторная работа часть 2. Система управления радиотелескопом РТ-7.5При 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: 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 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
  
Рис. 2. Расчётная структурная схема скоростной подсистемы На данном рисунке νУД – общий коэффициент усиления; J = Jдв + J ’ з – суммарный момент инерции всех движущихся частей; 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 fАЗ= 2,69 Гц.
|
. (1)
, в течение которого ПЛК должен провести процедуру интерполяции, опросить датчики положения осей, вычислить сигналы на выходах регуляторов положения и выдать их на входы ПЧ.
, 
, 
; 
- постоянные времени и коэффициенты затухания упругой передачи; τ = χ ’/ С ’ - постоянная времени диссипативных потерь; 
- передаточная функция регулятора скорости с единичным коэффициентом усиления.
