автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Автоматизация процессов моделирования вектора ускорений на ротационных стендах

ПЕМЖИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

РГБ ОД

Для служебного пользования ' ' ЭКЭ Л/2 2

На правах рукописи ЛАВРШК ВЛАДИШР ИВАНОВИЧ

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕКТОРА УСКОРЕНИЙ' НА РОТАЦИОННЫХ СТЕНДАХ

Специальность 05.13.07- Автоматизация технологических процессов и производств в промышленности

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Пермь 1994

Работа выполнена в Пермском государственном техническом университете

Научные руководители - Академик Российской академии ракетных

и артиллерийских наук, доктор технических наук, профессор ПЕТРЕНКО Владимир Илларионович

- доктор технических наук, профессор КОВЧИН Сергей Александрович

Официальные оппоненты . - доктор технических наук, профессор

ДИНКЕЯЬ Альфред Данилович

- начальник отдела электропривода Пермского отделения АО ВНИПИ Тяжпромэлектро-проект, кандидат технических наук, доцент СТОГОЖЕВ Генадий Алексеевич

Ведущее предприятие - Научно-исследовательский институт

-полимерных' материалов^ (НШПМ) НПО им.С.М.Кирова, г. Пермь.

Защита состоится * 22 " июня_ 1994г. в 15 час.

на заседании специализированного совета Д 063.66.02 в Пермском государственном техническом университете, по адресу: 614000, г. Пермь, Комсомольский пр.29а, ауд.423

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ПГТ7. Автореферат разослан "20" /чая 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук, профессор

О.Б. Низамут.динов

ОБЩШ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность темы. На различных этапах разработки узлов летательных аппаратов (двигательных установок, приборных устройств) требуется проведение комплекса испытаний на воздействие непериодических перегрузок, изменяющихся по заданным циклограммам. Использование для этих целей ротационных стендов позволяет воспроизводить перегрузки в лабораторных условиях. При этом, снижается объем летных испытаний, с меньшими затратами решаются проблемы съема информации и утилизации продуктов работы изделий. Однако, особенности поля центробежных ускорений не позволяют без методической погрешности воспроизводить широкий диапазон (0,1 + 400 м/с2) программно изменяющихся перегрузок в произвольно-заданной точке объекта. С целью уменьшения погрешностей воспроизведения программно-изменяющихся ускорений используются стенды с поворотными платформами, обеспечивающие совмещение оси чувствительности приборного устройства с направлением результирующего вектора перегрузок. Однако, в произвольно-заданной точке объекта, вне оси поворотной платформы не удается исключить методическую погрешность формирования программных ускорений. Увеличение радиуса планшайбы стенда приводит к значительному росту капитальных затрат при его создании.

' Развитие вычислительной техники и средств автоматизации способствовало поиску новых способов управления процессом формирования вектора перегрузок относительно оси чувствительности приборного устройства в его произвольно-заданной точке.

Ротационный стенд с системой управления следящими электроприводами, построенной на база устройств числового программного управления с микро-ЭВМ при испытании изделий рассматриваемого класса должен обладать следующими основными функциями:

- воспроизведение широкого диапазона изменения программно-заданных перегрузок с минимальными динамическими искажениями;

- решение задачи точного воспроизведения ускорений в заданной точке крупногабаритных приборных устройств без увеличения радиуса планшайбы;

- автоматическое формирование законов движения следящих приводов в соответствии с заданной циклограммой перегрузок в произвольной точке изделия;

- сохранение качества воспроизведения ускорений при изменении массы изделия в процессе испытаний.

Созданные до настоящего времени ротационные стенды не выполняли полностью выше перечисленные функции, а их технические характеристики не соответствовали заданным требованиям по точности воспроизведения ускорений в произвольно-заданной точке изделия.

Цель работы. Разработка новых методов координирующего управления следящими приводами, повышающих точность формирования вектора перегрузок в произвольно-заданной точке на ротационных стендах ограниченного радиуса.

При этом,'основное внимание уделяется:

- разработке новых принципов структурно-алгоритмической организации систем воспроизведения ускорений на ротационных стевдах ограниченного радиуса;

- анализу погрешностей воспроизведения ускорений в окрестности программно-заданных номинальных траекторий движения изображающей точки объекта испытаний;

- формированию требований к задаче управления степенями подвижности стенда из условия заданной точности воспроизведения ускорений;

- анализу подходов к синтезу локальных систем управления стевдом, удовлетворяющих требованиям точности воспроизведения прегрузок;

- разработке системы управления динамической балансировкой планшайбы стенда при испытании объектов переменной массы;

- разработке алгоритмов управления следящими приводами при изменении массы объекта испытаний и действии нагрузок вследствии дисбалансов планшайбы;

- разработке принципов формирования управляющих программ в соответствии с заданными циклограммами перегрузок;

- экспериментальной проверке и промышленному внедрению полученных в процессе работы результатов.

Методы исследований. Работа выполнена с применением методов теории управления, аналитической механики, методов функций Ляпунова, цифрового моделирования, теории адаптивных систем. Теоретические результаты прошли экспериментальную проварку на ротационном стенде 0КЭ-П84 НПО им.С.ГЛ.Кирова, стенде Щ1С 01 ОКБ "Темп" г .Перми.

Научная новизна.

1. Выполнен анализ отклонений перегрузок при воспроизведении циклограмм ускорений в произвольно-заданной точка изделия на стендах ограниченного радиуса.

2. Предложены алгоритма формирования координат стенда, реализующие заданные циклограммы изменения перегрузок.

3. ■Предложен подход к оценка отклонений перегрузок при возмущенном движении координат стенда в окрестности заданных траекторий.

4. Предложены критериальные формы определения параметров автономных пневматических демпферов для разгрузки механизмов радиальных перемещений от действий центробежных сил при испытаниях на ротационном стенде,

5. Предложена система управления динамической балансировкой планшайбы стевда дри испытании объектов переменной массы.

Птзактичеокая денность. Результаты диссертационной работы позволяют:

- повысить точность воспроизведения малых ускорений на ротационных стендах ограниченного радиуса за счет исключения методических погрешностей, обусловленных влиянием тангенциальных и кораолисовнх ускорений;

- повысить качество воспроизведения центробежных ускорений при испытаниях объектов переменной массы на основе элементов адаптации и оценки действия внешних возмущений по нагрузке.

На защиту выносятся следующие научные полоаения :

1. Припиши структурно-алгоритмической организации систем воспроизведения ускорений, основанные на регуляризации траекторий движения изображающей точки объекта испытаний на ротационных стендах.

2. Подход к построению системы воспроизведения программных траекторий изменения ускорений на основе концепции децентрализованного регулятора и линеаризованной модели отклонений ускорений в окрестности заданных номинальных траекторий.

3. Методика синтеза системы управления стендом на основе оценки практической устойчивости системы формирования перегрузок в окрестности заданных траекторий их изменения,

4. Критериальные формы определения параметров автономных

пневматических демпферов для разгрузки механизмов радиальных перемещений от действия центробежных см при испытаниях на ротационном стевде.

5. Процедуры синтеза систем управления стендом, анализа практической устойчивости траекторий формирования заданных перегрузок доведены до формальных алгоритмов и оформлены в виде пакета программ, позволяющих в диалоговом режиме осуществить процедуры анализа и синтеза систем воспроизведения ускорений на ротационных стендах.

Реализация и внедрение результатов исследований.• Предложенные в диссертационной работе принципы структурно-алгоритмической организации систем воспроизведения ускорений использованы при проектировании ротационных стендов для испытаний двигательных установок специздвлий ОКБ "Темп" г.Перми, алгоритмы управления следящими приводами при испытании объектов переменной массы внедрены на ротационном стенде 0K3-II84 для серийных испытаний специзделий НПО им.Кирова г.Пермь.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсувдались на следующих семинарах и конференциях:

- Научно-техническая конференция "Автоматизация технологических процессов и промышленных установок", г.Пермь, 1987;

- Межотраслевой конференции "Автоматические системы", г.Пермь, 1987;

- 2-ой отраслевой научно-технической конференции в Балоозерском филиале ГосНИИАС 25-28 сентября 1990;

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, в том числе 5 статей и 7 авторских свидетельств на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит -l&s страниц основного текста, перечень литературы из 141 наименования, 2Г рисунков, s таблиц и 2 приложения.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность проводимых исследований, сформулирована цель работы,- изложены основные задачи диссертации, научная новизна и положения, выносимые на защиту и приведена краткая аннотация всех разделов работы.

В первой главе рассмотрена классификация известных конструкций ротационных стендов различного функционального назначения и выявлены особенности электромеханических систем сгевдов как объектов управления. На рис, 1апредставлена схема формирования вектора перегрузок в произвольно заданной (изображающей) точке объекта на ротационном станде. Здесь приняты обозначения: £ - удаление заданной точки М от оси вращения планшайбы; К« - удаление подвижной системы координат, связанной с изделием от оси 001 ; -радиус-вектор, определяющий положение изображающей точки объекта в подвияной системе координат, - оси чувствительности объек-

та испытаний.

Выполнен анализ погрешности воспроизведения вектора ускорений в заданной точке объекта. Результаты анализа представлены на рис.2 в виде зависимостей погрешности вектора ускорений (модуля 1561 , аргумента ) в функции конструктивных параметров и параметров заданных циклограмм ускорений на однокоординатных стендах вращательного типа Ряс.2$, раздвижного типа ряс.2$, двухкоординатных стендах с поворотной платформой (Рис.2в,2г ). Требуемая точность моделирования вектора ускорений ( 3%, 3°) на одно-

координатных стендах удовлетворяется в диапазоне регулирования ускорений «ъ = 2,5, на двухкоординатных стендах в = 100 при

Таким образом, задача управления вектором ускорений в заданном диапазоне на однокоординатных стендах не может быть реализована, на двухкоординатных стендах с поворотной платформаой условие реализации накладывает жесткие ограничения на габариты испытуемого ■изделия. По оценкам специалистов, стоимость стенда растет пропорционально Яа , что обуславливает актуальность задачи точного воспроизведения вектора ускорений в произвольно-заданной точке на стендах ограниченного радиуса планшайбы.

При воспроизведении циклограмм ускорений в Ж> = 10 с ограниченными градиентами их изменений & й 0,05 'задача точного

n

G)

CS! О

s

формирования вектора перегрузок решается в рамках двухкоординат-ного ротационного стенда с радиальным перемещением объекта испытаний в направлении продольной оси планшайбы. Траектория относительного движения изображающей точки должна принадлежать плоскости, проходящей через ось вращения и продольную ось планшайбы (рис.16). Параметры кинематических законов управления определяются на основе минимизации функционала качества

т о

где ос ^ R о) - мера ускорения в заданной точке фазового пространства.

Экстремум функционала определяет кратчайшую траекторию вектора ускорений в фазовом пространстве за счет приращения X . Условия разрешимости уравнений Эйлера, характеризующих Лп.«, определяют согласованность движений координат стенда

2 R.U) + ¿> R = о s<jn(k) *

С учетом выше приведенных условий координат движений формируются законы изменения угловой скорости планшайбы t») и радиуса R. положения каретки с изделием в функции заданной циклограммы ускорений. Предложенный способ формирования вектора ускорений защищен A.C. 1Б22891 (СССР).

При воспроизведении вектора ускорений в диапазоне > 100 и значительных градиентах ускорений задача точного воспроизведения ускорений решается в рамках ротационного стенда с тремя степенями подвижности испытуемого объекта. В качестве регулируемых координат стевда определены (рис.1,а):

- угловая скорость вращения планшайбы;

- угол поворота объекта испытаний относительно оси поворотной платформы;

Rs(t) - радиальное перемещение объекта испытаний вдоль продольной оси планшайбы.

Разработаны алгоритмы решения обратной задачи кинематики относительно программно-изменяющихся абсолютных ускорений в произвольно-заданной точке объекта. Скоординированное движение следящих приводов поворотной .платформы и радиального перемещения каретки с изделием выполняет роль развертывающей координаты, обеспечивающей относительное движение изображающей точки по эквипотенциальной поверхности ( r=const ). Таким образом, осуществляется функция регулирования угла положения оси чувствительности приборного устройства относительно абсолютного вектора ускорений в изображающей точке. Следящий привод вращения планшайбы выполняет роль ведомой координаты, формирующейся в функции циклограммы заданных перегрузок и относительного движения изображающей точки по эквипотенциальной поверхности. Способ формирования вектора ускорений защищен A.C. I6392I5 (СССР).

Дра выполнении программных движений следящий привод радиального перемещения на двухкоординатном стенде испытывает большие нагрузка от действия центробожных сил. Для их компенсации разра-■ ботаны автономные пнзвмодешфера, развивающие усилия, пропорциональные перемещению итока. Предложены критериальные формы расчета параметров аневмодемпферов из условия компенсации центробежных нагрузок при реализации программных траекторий в рамках метода воспроизведения ускорений на двухкоординатном стенде.

Р_ = и 04

Но 4 S„ Но Cosel

"Йт St (jh.T. an )

s„ HoCöS<A

Погрешность компенсации центробежных нагрузок не превышает 8% .что позволяет существенно снизить установленную мощность привода радиальных перемещений. Автономные пяевмодвмпфера в отличие от инерционных компенсаторов обладают значительно меньшей массой подвижных частей.

Технические решения, обеспечивающие разгрузку привода радиального перемещения от действия центробежных сил с помощью автономных пневмодемпферов защищены A.C.1585706,1621713 (СССР).

Предложены критериальные формы определения предельных динамических возможностей воспроизведения заданных циклограмм в нестационарной точке на двухкоорданатном ротационном стенде, позволяющие определить установленную мощность привода планшайбы в'функции максимальных градиентов циклограммы ускорений, ветровой нагрузки, механической постоянной времени, перегрузочной способности" привода и скорости изменения координат нестационарной точки изделия.

Во второй глава рассматривается математическая модель одно-коорданатного стеада как системы воспроизведения центробежных ускорений. Целью исследований математической модели стенда является выявление причин колебаний линейных ускорений и способов их устранения при испытании объектов переменной массы. При этом были учтены упругость кинематических передач, ограниченные жесткости планшайбы на изгиб в гор!зонгальной и вертикальной плоскостях. Параметры аесткости механической системы определены непосредственным тензометрированиш. Для оценки колебаний использовались быстродействующие акселерометры ДУ-5С из комплекта виброизмерительной аппаратуры Ш6-6ТН.

На основе определенных несткостей элементов механической системы стенда произведена декомпозиция системы и целей управления: упругие колебания в кинематических передачах демпфируются средствами электропривода; колебания перегрузок, вызванные изшб-ными деформациями планшайбы оцениваются с использованном асимптотических методов разделения движений. 3 основе использования этих методов лежат следующие соображения:

- угловые ускорения, обусловленные движением жесткого скелета планшайбы имеют порядок &[~т<Гг . где г0 -характерное время движения планшайбы, определяемое циклограммой;

- периода изгибных колебаний определяются жесткостью планшайбы и инерционностью масс на ее конце Ту; = (С7ьсО!4 )

Высокая жосткость планшайбы на изгиб дает основание ввести малый параметр £ - ("^До)^ • Система уравнений, описывающая колебания планшайбы вслэдствии упругости кинематических передач и изгибных деформаций решается последовательно относительно быстрых движений (изгибных деформаций) и медленных движений определяемых упругими колебаниями кинематических передач.

Асимптотическое решение системы уравнений для быстрых движений позволяет определить низшие частоты и амплитуды изгабннх колебаний (первой гармоники). Колебания ускорений в изображающей точке изделия при изгибных деформациях планшайбы определены на основе теоремы Кориолиса.

Анализ модели показал, что изгябные колебания планшайбы в процессе отработки заданных циклограмм перегрузок не возбуждают резонансных колебаний в' кинематических передачах привода планшайбы, колебания ускорений вследствш изгибных деформаций планшайбы в горизонтальной плоскости имеют амплитуду дба* < 0.08 м/с2, а в вертикальной на два порядка ниже, Эти колебания ускорений находятся ниже порога чувствительности измерительных акселерометров и на влияют на точность воспроизведения ускорений не стенде.

Таким образом, модель механической системы одяокоординатного стенда аппроксимирована двухмассовой упругой системой с собственной частотой колебаний М«. = (4,2 + 5,8)гц. Возмущающие моменты, вызванные дисбалансом планшайбы при изменении массы объектов в процессе испытаний представляются аддитивными воздействиям по на^узке привода.

Во второй главе также рассматривается математическая модель ротационного стенда с тремя степенями подвижности испытуемого объекта и абсолютно жесткими звеньям кинематических цепей. После ее обоснования и определения границ применимости дается математическое описание модели на основе уравнений Даграниа-Эйлера с использованием формализмов Денавита-1йртенберга. Уравнения движения системы имеют вид

где (<3,с1) - матрица инерции модели механической системы;

~ вектор, учитывающий действие центробежных и кориолисовых сил;

Р - вектор обобщенных сил механической системы;

9,4л ~ соответственно обобщенные координаты, скорости и ускорения звеньев механической системы.

Математические модели приводов вращения планшайбы, следящих при-

водов поворотной платформы, радиальных перемещений каретки с изделием и балансировочного груза с учетом общепринятых допущений дая приводов постоянного тока представлены системой уравнений 2-го и 3-го порядков. Объединенная нелинейная модель стевда представляется в децентрализованной форме как совокупность моделей исполнительных приводов и моментов взаимовлияний механизмов стенда

X = т X + в (в; А/Н + г' Р(<*,*),

где Х-(Х1, _ вектор состояний объединенной

модели; _

Я(е) - блочные матрицы соответственно системы, входов по управлению и нагрузке;

вектор сил взаимовлияний механической системы; - матрица преобразования нагрузки. Задаются модели номинальных траекторий локальных систем, в которых определяются согласно алгоритму точного формирования вектора перегрузок на стенде с тремя степенями подвижности испытуемого объекта.

Модель стенда линеаризуется в окрестности заданных ношнальных траекторий

д X - А°(е,сОйХ + 0(е,Ы)

где Лие ^ - блочная матряда линеаризованной системы, //=ггц ;

О(эМ) - вектор, определяемый моментами взаимовлияний, некомпенсируемыми номинальным управлением и'К(*) . Линеаризованная модель стенда рассматривается как модель объекта управления.

В третьей главе произведен анализ методов управления ротационными стендами как системами формирования программных движений объекта испытаний. Реализация задачи управления перегрузками на стенде предполагает выполнение следующей последовательности этапов:

- моделирование движения изображающей точки объекта по программной траектории в соответствий с заданной циклограммой перегрузок;

- разложение программного движения на координатные составляющие в результате решения обратной задачи кинематики для выбранной структуры механизмов стенда;

- отслеживание координатных траекторй исполнительными приводами и механизмами;

- сложение движений в механической системе и регистрация проекций абсолютного ускорения акселерометрами.

Выполнен анализ возможных способов оптимизации каадого из этапов с позиций повышения точности заданных ускорений.

Особый интерес представляет система воспроизведения центробвн-ных ускорений на однокоорданатных стендах консольнвго типа, используемых для испытаний двигательных установок специального назначения, Цель управления центробежными ускорениями определяется как воспроизведение программно-заданных траекторий изменения угловой скорости вращения планшайбы. Требуемая динамическая точность определяется степенью устойчивости отработки начальных возмущений. В системе должно выполняться условие адаптивности или диссипатив-ности во всем диапазоне изменения параметров, а также при действии аддитивных возмущений по нагрузке, вызванных дисбалансом планшайбы стенда. Задача управления может быть решена в классе адаптивных систем с сигнальными алгоритмами адаптации, вырабатываемыми в настраиваемой модели (АСНМ). Использование настраиваемой модели в контуре адаптации позволяет обеспечить большую грубость к действию сингулярных и аддитивных возмущений в объекте управления по сравнению с другими структурными решениями в классе адаптивных систем с моделью.

При практической реализации данной схемы на ротационном стенде выяснилось, что адаптивный механизм настраиваемой модели недостаточно хорошо парирует действие аддитивных возмущений по нагрузка, возникающих при дисбалансах планшайбы. Это связано с тем, что оценки аддитивных воздействий в настраиваемой модели определяются косвенно по рассогласованию скорости двигателя.

С целко повышения качества стабилизации программных движений ротационного стенда в условиях действия внешних возмущений

предложено устройство оценки аддитивных нагрузок на основе измерения производной скорости вращения планшайбы с помощью быстродействующего акселерометра ДУ-5С. Оценка аддитивной нагрузки используется в настраиваемой модели и для организации параллельной коррекции в объекте управления. На рис.3 представлены осциллограммы воспроизведения центробежных ускорений на ротационном стенде 0ХЭ-П8 НПО им.Кирова г.Перми (За - с ИИ-регулятором оно- ' ростк, 36 - с комбинированным адаптивным управле*аем). Использование адаптивного управления обеспечило снижение пульсаций центробежных ускорений в 3 раза во всем диапазоне изменения параметров объекта.

В главе рассматривается также синтез алгоритмов управления независимыми локальными системами ротационного стенда с тремя степенями подвижности испытуемого объекта. Оптимизация алгоритмов осуществляется методами модального управления на основе решений матричных уравнений Сильвестра. При реализаций алгоритмов управления на базе микро-ЭВМ оптимизация осуществляется также модальншш методами на основа разностных уравнений как решение уравнения Сильвестра. При этом регуляторы синтезируются как дискретные аналоги соответствующих непрерывных систем при фиксированном интервала управления.

3 четвертой глава рассматривается постановка задачи управления вектором перегрузок на стенде с тремя-степенями подвижности испытуемого объекта, Избрана двухуровневая концепция построения системы управления. Еа верхнем (тактическом) уровне система решает задачу координации движений его степеней подвижности с целью воспроизведения циклограмм ускорений с нулевой методической ошибкой. В результате формируются номинальные траектории движения координат степеней подвижности, которые должны отслеживаться следящими приводами на никнем (исполнительном) уровне.

Отклонение перегрузок линеаризуется в окрестности точки на номинальной траектории и представляется в виде проекций в системе координат, связанной с изображающей точкой, ориентированной по оси чувствительности приборного устройства. На основе модели отклонения ускорений сумма квадратов проекций отклонений вектора перагрузок представляется в виде суммы квадратичных йорм от векторов фазовых координат степеней подвижности стенда. На основе

оценки квадратичных форм через нормы векторов фазовых переменных строится оценка погрешности вектора ускорений при возмущенном движении в окрестности номинальных траекторий.

Д(?£ £ (Г1() НдхЛ1

где ((1) 3 Э,м(г4) , 3,„((!)- максимальные собственные

значения соответствующих матриц квадратичных форм;

ДХ^йХ^лХ» ~ вектора Фазовых переменных соответственно приводов вращения планшайбы, поворотной платформы и радиального перемещения каретки с изделием.

На основе оценки погрешности вектора ускорений при возмущенном движении в окрестности номинальных траекторий множество X* из пространства отклонений ускорений отображается в множество X* отклонений фазовых координат степеней подвижности, причем указанное множество задается в разделенном виде

Предполагается, что любые реально действующие внешние возмущения в системе в принципе можно свести к возмущению начальных условий, причем область начальных условий также может быть представлена в разделенном виде х1 = Х1^* Х1СУ х , где

Х^'-^Чо): идхЧоЖ Х1(У]

Таким образом, для заданных допустимых траекторий отклонения ускорений, удовлетворяющих условию Д £ ехр С-а«^ , на основе линеаризованной оценки погрешности вектора ускорений формируются ограниченные области Я*ехр(.-<ы) , которым

должны принадлежать вектора фазовых переменных в условиях действия возмущений из области . Задача управления решается как задача, обеспечения практической устойчивости взаимосвязанных локальных систем. Условие оценки практической устойчивости основывается на анализе изменения векторных функций Ляпунова, при этом взаимосвязанность локальных систем оценивается сверху линейныи приближением как функция II д'хЧ£)И . Процедура синтеза

реализуется как итерационная, заданием требуемой степени устойчивости локальных систем. Условие практической устойчивости на выполняется для привода вращения планшайбы во всем диапазоне изменения параметров.

Предложена система динамической балансировки планшайбы на основе гядроопоры и привода радиального перемещения балансировочного груза. Параметры системой управления динамической балансировкой определяются методами скоростного градиента в дифференциальной форма. Механизм динамической балансировки позволяет определить переменный момент инерции планшайбы в процессе испытаний и осуществить алгоритм параметрической адаптации локальной систекн управления приводом вращения планшайбы в условиях изменения механической постоянной времени. Процедуры анализа и синтеза системы управления стевдом представлены в виде пакета прикладных программ, обеспечивающих вычисление кинематических траекторий, автоматическое построение модели динамики стенда, автоматическую ги-неаризацию получанной модели в окрестности заданных траекторий, формирование задачи управления на осйова модели отклонения вектора перегрузок, синтеза локальных регуляторов, синтеза цифрового управления и адаптации законов управления.

"В заключении изложены основные результаты работы.

В приложениях приведены алгоритмы решения уравнения Ляпунова для экспоненциально-устойчивой .системы, алгоритмы синтэза модальных регуляторов на основе решений уравнения Сильвестра, расчет параметров взаимосвязанности локальных систем стенда.

Основные результаты работы.

1. Проведен анализ известных методов воспроизведения вектора перегрузок в произвольной точка объекта на ротационных стендах -ограниченного радиуса. Анализ показал неудовлетворительную точность воспроизведения малых ускорений вследствие методических погрешностей, обусловленных влиянием тангенциальных и кориоласовых ускорений.

2, Прэдло&вны новые принципы структурно-алгоритмической организации систем воспроизведения Виктора ускорений, позволяющие исключить на номинальных траекториях движения изображающей точки объекта методические погрешности влияния тангенциальных и корио-лисовых ускорений на ротационных стендах ограниченного радиуса»

3. Предложен подход к определению задачи управления ускорениями при возмущенном движении изображающей точки в окрестности номинальных траекторий на основа линеаризованной модели отклонений ускорений.

4. Предложена итерационная процедура синтеза системы управления стендом в рамках концепции децентрализованного регулятора на основе анализа практической устойчивости воспроизведения номинальных траекторий с использованием векторных функций Ляпунова.

5. Предложена система динамической балансировки планшайбы стенда, на основе которой реализована процедура определения механической постоянной времени и осуществлена параметрическая адаптация системы управления приводом вращения планшайбы.

6» Разработанные алгоритмы оформлены в виде пакета программ для анализа и синтеза систем управления ускорением на ротационных стендах с тремя степенями подвижности испытуемого объекта.

7. Предложены способы разгрузки привода радиального перемещения от действий центробежных сил на основе автономных пневмо-демпферов при испытании объектов переменной массы в рамках двух-координатного ротационного стевда. Параметры иневмодемпферов представлены в критериальной форме.

8. Предложена система управления центробежными ускорениями объектов переменной массы на однокоорданатных ротационных стевдах. Система управления реализована в классе адаптивных систем с настраиваемой моделью и дополнена устройством оценки возмущений по нагрузке при дисбалансах планшайбы на основе измерения производной скорости ее вращения с помощью акселерометров.

9. Проведенные экспериментальные исследования и моделирование режимов работы стендов подтвердили работоспособность предложенных методов управления ускорениями на ротационных стендах.

Публикации по теме диссертационной работы:

I. Петренко В.И. .Лавренкж В.И.,Казанцев В.П. и др. Установка для исследования влияния поля массовых сил на характеристики топлива //В кн.: Вопросы расчета и отработки газогенерирующих систем и регулируемых двигательных установок. - Вып.2,Пермь, ПермЛИ, 1988, с,104-109.

2. Лавра шок В.И, Электропривод центробежного стенда для испытания одного класса объектов на воздействие линейных ускорений. //В кн.: Автоматизированный вентильный электропривод,- - Пермь, Перм.ПИ, 1988, с.59-65.

3. Лавренюк В.И. .Петренко В.И.,Поник А.II, Динамические испытания одного класса двигательных установок на центробежных стендах. //В кн.: Применение микро-ЭВМ, микропроцессоров и микропроцессорных систем для автоматизации испытаний и контроля агрегатов. - Пермь, 1989, с.39-44.

4. Петренко В.И.,Лавренюк В.И., Исследование математической модели электропривода центробежных испытательных стендов при наличии зазоров в механической трансмиссии. //Электромеханика, №6, 1987, с.38-41.

5. Лавренюк В.И..Петренко В.И. Двухдвигательный электропривод в режиме выбора зазоров. //В кн.: Автоматизированный электропривод, Пермь, Перм.ПИ, 1986, с.

6. А.с.1522891 (СССР). Способ испытаний изделий на воздействие линейных ускорений //В;И.Лавренюк. заявл.18.04.88, ДСП.

7. А.с.1639215 (СССР). Способ испытаний объектов.//В.И.Лавренюк - заявл. 21.12.88, ДСП;

8. А.с.1585706 (СССР). Стенд для испытания изделий на воздействие изменяющихся ускорений. //В.И.Лавренюк,В.П.Казанцев, В.И.Петренко - Опубл. в Б.И. И 30, 1990.

9. А.с.1293814 (СССР). Устройство"для1 управления■двухдвига-тельным электропряЕодоы.//В.И.Лавренюк,В.П.Казаяцев,В.И.Петренко -Опубл. в Б.И. й 8,, 1987.

10.А.с.1432714 (СССР). Двухдвигательный электропривод. //В.И.Лавренюк,В.П.Казанцев;В.И.Петренко - Опубл. в Б.И.№39.1988.

11. А.с.1621713 (СССР). Центрифуга для воздействия на объекты -испытаний линейными ускорениями.//В;И. Лавренюк,В.П.Казанцев,

A. В.Потемкин, В.И .Петренко - заявл.7.12;88, ДСП.

12. А.с.312050 //А.В.Потемкин,А;И.Авдкшев,В.И.Петренко,

B.П.Казанцев,В.И.Лавренюк - заявл.22.05.89.