автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка и исследование микропроцессорной системы управления следящим электроприводом крупного радиотелескопа

5 8 .п д'Ц

Ленинградский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революши электротехнический институт имени В.И.Ульянова (Летят)

На правах рукописи Белоруков Геннадии Станиславович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ 'СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СЛЕДЯЩИМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ КРУПНОГО РАДИОТЕЛЕСКОПА

Специальность:' 05.09.03 - Электротехнические когсигкгм

и системы, вклгзчая их управление и регу.тирорлимо

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ленинград - 1991

1'агчуга выполнена и Ленинградском ордена Ленина и орд 1,к!-|Г:[1и.кои Революции электротехническом институте имени В.И.Ульяь

( ¡¡¡И!1)

¡|!1уМ)И.Ы руКиНОДШеЛЬ-

док11'р п-хннчы-ких наук профессор Соколовский Г.Г. Офиш^лыилз оппсли-нгы-.

доктор ионических наук профессор Коэярук А.Е. кандидат технических наук лоцент Голик С\1.

1!еЛу1Ач- ПриДПрИ.-ПИи*-. '

Ленин! рад-кии государственный технический университет

Защита состоится___" 1991 г. в___час. на.заседании

специапизнрованного совета К 063.36.08 Ленинградского ордена Лен н ордена Октябрьской Револщии электротехнического института име В.И.Ульянова (Ленина) по адресу: 197376, Ленинград, ул.Проф.Попова

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ЛЗБ1.

Автореферат разослан "___________...199] г.

Ученый секретарь специализированно»о совета

Балайух А.И.

ОБШЛЯ ХЛРЛКТЕР1КТИХЛ Актуальность темы. Интенсивное исследован!« и освоемн? мического пространства выдвигает высокие требования к аппаратура дальней космической связи 1Г радиоастронома». Основу центров ьней космической связи' составляет; униг.ольньй полнопосоротны-? енные установки, снабженные мощными передатчиками,чувствительными емниками, высокопроизводительными электронио-вычнслггелышми плексами, позволяющий управлять полетом и принимать информацию от мических аппаратов, находящихся на расстоянии сотен миллионов зметров от Земли. Базовым инструментом, с помощью которого ществляются астрофизические исследования и поддерживается связь с мическими.. кораблями / и спутниками, является полнопоЕоротныя нотелескоп (РТ). Перемещение его зеркала с • целью наведеш-я на чический объект и слежение за ним осуществляется следящими сгроприводами, выполняемыми .. сегодня на базе тиристориях <троприводов постоянного тока. Увеличение объема исследовании, зодяи1Хся в сантиметровом и миллиметровом .диапазоне радиоволн, золит к необходимости использования крупных радиотелескопов и к эходимости повышения точности слзжешн, что в свою . очередь, зделяет все более ужсто'-гакгиеся треОонания 1; тсгности и качеству змики электропризодоз. Трудность вмюлнения этих требования зона ' с больызй с/огяостъп радиотелескопа, как объекта ;тромеханичэскои системы. РТ представляет собой статную :транственнуп упругую кетоллэконструкшсз ' с зазорами в »катической цепи ко::ду дзигателями и поворотнсп 1астг>и, :ственными попентага! трения а двнлуится частях. В то время, >кеч;ение зеркала'РТ должно, осуцестздяться по заданной траектории с юстьп до. единиц угловых секунд. В шстояшеэ время с участием »ра ' разработан . подход, при котором в систему ксалятся :тромехан!Гчоские . устройства вьйорки . зазора; нзлинендаз-►ектиругеаш устройства, умены^аклше злиянш момента тропил ни ту системы управления; устройства, иск'л^^гдхяиз в - норгюпыюи те доспшзние промежуточными : ' коордиштонн пределы шх енин,благодаря чему доспгаотся .лкнепризашс» объекта упраялокип. • об^спечиЕаот • повышение качества работа приводов и дает ожность применять при. разработке. принци;;эв построения системы и псслрдор&чии : хорошо, разработанные кетадм линешоп ' тиорнн еления, в частности, использовать принципы модального управление)

¡¡,.11 .шм^штл системы через наблюдающее устройство.

Включение ЭВМ в контур управления и разработка цифровой снсть управления электроприводами наведения Р1 отвечают современь тиндемциям развития радиоастрономии и теории управления, и направле на создание полностью автоматизированных радиотелескопе обеспечивавших высокую точность. наве^ния при. работе в широк диапазоне радтчастот с максимально возможным обзором небесной сфер При разработке автоматизированной системы управления электроприводе такого сложного объекта, каким является.РТ, оказывается необходш* опираться на результаты идентификации', близких по параметр деистеуших РТ, в при введении в строи нового РТ проводить е иденти^кацию для уточнения Принятой математической модели. Несмот на зто, математическое описание объекта, используемое при разработ системы управления электроприводом, является приближенным упрощенным. Использование ЭВМ в контуре управления позволяет только легко реализовать достаточно сложный алгоритм управления, но открывает возможности для идентификации с ее помощью объек управления и для автоматизации процесса настройки параметр регулятора путем использования методов параметрической оптимизации.

Представляемая работа является результатом участия автора выполнении хоздоговорных НИР, проведённых на кафедре•Робототехники автоматизации производственных систем ЛЗТИ им. В.И.Ульянова (Ленин в течение 1978-1990 гг.

Цель работы состоит в разработке цифровой системы управлен электроприводами наведения крупного радиотелескопа, включающей в се разработку цифровых нелинейных корректирующих устройств, уменьшают влияние момента трения; разработку цифрового эадатчика интенсивност обеспечивающего нормальную ' работу следящих электроприводов П отработке больших угловых рассогласований, а также раэработ реализуемых в цифровой- форме способов, автоматической настрой параметров системы управления и идентификации объекта управлен частотными методами в натурных условиях. Для достижения этой це были решены следующие задачи:

разработан структурный . способ . проектирования цифров регуляторов на основе их ■ непрерывных аналогов, математически описание которых представлено детализированными структурными схемам выполнен анализ ошШок реализации цифрового регулятора 1 отношению к непрерывному прототипу, показана возможность уменьшен!

« ошибок за . счет выбора коэффициентов фазовой и амплитудной зрекиий цифровых интеграторов» а также за счет ' введения зректирушего звена в прямой канал цифровой системы управления;

разработано специальное программное обеспечение для реализации )уктурного способа проектирования цифровых регуляторов на являющем вычислительном комплексе;

разрабогано специальное ' программное ! обеспечение для ¡нтификации объекта управления частотными методами в цифровой :теме управления; . '

разработаны методика и специальное программное обеспечение для юматизации процесса ; насгройкй параметров регулятора методами ^метрической оптимизации»

Методы исследования' базируется на: современных методах, теории явления и.теории электропривода » методах параметрической оптими-1ии,, способах идентификации систем автоматического управления при оком использовании моделирования на ЭВМ и проверке результатов :ледованин на действующем радиотелескопе РТ-70.

Новые научные результаты: .. .

1. Разработан структурный способ проектирования цифровых систем шления, основанный, на математическом . описании непрерывного оритма управления детализированной структурной схемой с :ледуюшей ее дискретной аппроксимацией путем замены непрерывных раций их цифровыми эквивалентами.

2. Разработаны цифровые . корректирующие", устройства,. включение орых в систему управления. обеспечивает .повышение качества работы дящего электропривода,' достигаемая при этом линеаризация системы воляет использовать для анализа и синтеза линейные подходы.

3. Разработана методика и программные средства для оматической настройки параметров цифровой системы управления на ове сравнения движении исполнительного органа и эталонной модели

минимизации квадратичного функционала качества с использованием одов'параметрической оптимизации .

4. На основе анализа ошибок, связанных цифровой реализацией рерывного алгоритма управлений, .разработаны способы, позволяющие сти их влияние к минимуму и, такт образом, реализовать цифровую тему, имещую в заданном частотном диапазоне частотные характерис-и максимально приближенные к характеристикам непрерывной системы.-

Практическая Ценность. На основе структурного метода с

ш. пи ль юььнт-м разработанных программных средств, спроектироваь ргцли-ш-ана и иснагана на действующем радиотелескопе с диаметр зорка /ш 70 метров цифровая система управления- следяи зл'-кфопри^илом : наы-'Денил: Полученные результаты - используются п подго 1ы-.ке к кодерни.'-ьцип действующих радиотелескопов й разработ Т[х-1ы.-н очереди радиотелескопа РТ-70,в а также при проработке участием .авюра проектных предложении по унифицированной антенн установке с диаметром зеркала 16 метров.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались Бсес.оксшчм науно-техническом совещании "Проблемы оптимизации рабо автомалпириьанных злек1 (^приводов'" состоявшемся в -г.Душанбе сент-ябре 1986 г., на ряде конференции профессорско-преподавэтельско состава Л.ЯИ им. В. И. Ульянова (Ленина) в 1985-1989 гг. ...

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отраже в семи публикациях , в том числе в-трех авторских свидетельствах.

Структура и объем работы. Диссертационная рабо.та состоит введения, четырех разделов с выводами, заключения и двух приложении Основной текст работы изложен на 108 страницах машинописного текста Работа содержит 52 рисунка, Ь таблице Список литературы включает ; наименования. .

' КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ

Во введении дана общая характеристика исследуемой проблем! приведено обоснование актуальности. темы работы и показана . < практическая значимость, перечислены основные научные поло-жени! выносимые нь защиту.

В первом разделе рассматривается задачи построения высокоточнс системы управления электроприводами 'наведения крупного радиотелеског и обосновывается целесообразность решения зтОй задачи срйдствш микропроцессорной техники. Разрабо тана структура задатчика 'интенсивности, обеспечивающего оптимальную отработку больших угловых рассогласований. Разработана структура нелинейного корректирующего устройс ва для уменьшения влияния момента трения. Основные сложности .создав высококачественной системы управления электроприводами наведем радиотелескопа обусловлены трудностями применения современных' методе теории управления, обеспечивающих демпфирование упругих колебант механической конструкции и высококачественную динамику при отработь

. • ь-

авляющих и возмушающих воздействий, а также: трудностями реализации жных нелинейных корректирующих устройств, устраняющих влияние не-е'иного характера трения, зазоров в кинематических передачах, огра-1ении "сигналов в регуляторах...Трудность, а иногда и невозможность ./щзации нелинейных, корректирующих устройств средствами аналоговой ники, а также сложность применения • современных методов теории авления, направленных на повышение точности наведения РГ диктует бходимость использования ЭВМ для.целей управления электроприводами едения радиотелескопа.

Применение ЭВМ в контуре управления открывает широкие можности внедрения методов., основанных на. современных методах рии управления, реализации сложных алгор.1гтмов управления.. Цифровые уляторы не только заменяют аналоговые, но - могут выполнять также олнихельные.функции, возлагавшиеся ранее на другие устройства или ершенно новые Функции, Так, реализация разраГютайного в данной юте ■ регулятора с- переключающейся структурой; задатчикз енсивности, содержащего нелинейные .элементы; о та!:же нелинейного оритма- для' компенсации, влияния момента трети значительно ющается' при использовании для. этих, целей цифровых алг оритмов, авления. Одной ■ из трудностей,' связанных с применением методой авления,- использующих расширенная объем информации об объекте, нется" неоОходимостъ в процессе наладки системы управлен1Я на ^тьнои. установке, .изменять' -значительное число параметров улятора', а'в .отдельных случаях и- наблюдателя. Включение ЗБМ в тур. управления позволяет автоматизировать процесс исследования и тропки .системы управления . электроприводами, а также процесс ¡лания оптимальных .регуляторов. Решение этой задачи особенно важно Копъектов параметры которых меняются во времени. • Применение ЗЕМ в контуре управления'значительно упрощает задачу нтификаиин объекта, позволяет автоматизировать процесс получения • частотных характеристик... Существенно облегчается процесс ледова'шга и настройки различных'алгоритмов управленгм. Появляется мощность оперативно1 форгсфовать широкий ноЗор входных, управляющих, действии, изменять, структуру »' параметра;регуляторов, входящих в тур управления, оптимизировать.. регулятор., исходя из заданного ггерия качества или ; переходного процесса, легко осуществляется, тродь за 'состоянием системы и фиксация, результатов отработки дных воздействий. Диалоговый режим работа и программная реалеация

ол i-jjiiimb управления обеспечивают высокую гибкость исследован различных структур регуляторов. На основе цифровых алгоритм упраг-л^ния могут быть построены системы управления лшых .типа Программное обеспечение без труда поддается корректировке ' как предпусковой период, так и в процессе эксплуатации системы.

Бо втором разделе рассмоторены мсаоды проектирования цИфров систем управления . непрерывными объектами. Разработан' структуры способ проектирования цифровых систем, управления, на. осно непрс-риьних прототипов, математическое описание которых; представле детаплизироьаниши структурными схемами. Обоснован блочный принци построения логическом схемы цифрового алгоритма управления.

Сложность расчета й исследований' цифровых систем, управлен непрерывными объектами состоит' в том, что объект ' управлен описывается дифференциальными уравнениями Или передаточными функции в области непрерывного, аргумента Р,,' а алгоритм работы ЭЗД разностными уравнениями или передаточными функциями от аргумента дискрет>юго преобразования Лапласа. В зависимости от того, в облас какого аргумента рассматривается вся система, методы .анализа синтеза цифровых систем управления можно разделить на методы, n¡ которых синтез системы выполняется в'предположении ее непрерывное^ а описание полученных при. этом непрерывных регуляторов преобразует« в описание аналогичных по своим свойствам цифровых регуляторов; методы, применяемые для синтеза цифровых регуляторовгбазирующиеся i преобразовании описания, непрерывного объекта в дискретное дальнейшем рассмотрении . и синтезе всей системы как дискретно! Существующие методы проектирования цифровых систем управления, основном предназначены для проектирования линеиных дискретных систе! результатом их применения является математическое . спнсаш дискретного регулятора в виде передаточной" функции:

z "+ а.гп~'+ . .. • + а . г * а„ у (z)=_i "-1_-

р . an+b.En"1+ .:. +b . z-tb„ 1 п-1 И

разностного уравнения

x(k)+a1*(k-l)+. ,.+anx(k-n):y(k)+b1y(l!-l)t. . ,+bny(k-n) ,

и в векторно-матричной форме

Х(г)г-А*Х(г)*П*и(г) :

е Аж, В*. Сж - .. дискретные матрицы. - объекта, входа и выхода, ответственно; х(г) , и(г), У(г) - векторы состояния,- входа и хода, соответственно. ",.-••

: При . реализации цифрового регулятора возникает трудности его стройки, связанные с тем, что в коэффициенты аА. дискретной редаточной функции и разностного уравнения цифрового регулятора, а -еже в. элементы дискретных /матриц А.ж, В*. С* векторно-матричного -евния входят комбинации ^параметров, благодаря чему варивция <ого-либо и!э .них будет, приводтъ. к изменению всех содержала его эффициентов. Поэтому изменение параметров- регулятора при его гтройке неизбежно, повлечет за собой необходимость пересчет всего {рового, регулятора. Это обстоятельство -затрудняет орГашеацип тцесса по настройке параметров'. /

■В; диссертационной-•'работе . разрабатывается структурный способ зектирования . цифровых регуляторов., лишенный- вышеперечисленных достатков.-- - Он', основан ■ на '- дискретной аппроксимации непрерывного -улятора.'-. математическое- .описание которого ■ представлено гелтизированноя структурной-.схемой.- - Конечное 'число элементарных ;нъев-, обраэуццнх' детализированную структурную.' схему, состоящую -интеграторовдиф{еренциа.торов:,' операции, суммирования, вычитания, :'шт-аб'ирован1!я,- ' вк'лкутавдую'■ - нелинейные характеристики,'.' создает, юшие 'предпосылки' для . отыскания, .ее дискретного /-аналога" путем ктановктг вместо ..непрерывных-. звеньев их дискретных аналогоа. ¡имуществамн: такого' подхода являются": "'полное раскрытие , внутренней ууктуры регуляторамаксимальное;.^приближение к. процессу аналогового . ¡елированйя,' что-' обеспечиваем применение' опыта' и. 'методов настройки, ¡рерывннх систем- управления. - .'Ограниченное' число элементарных, хранил/ в 'детализированной -.- структурной схеме создает хорошие ;дпосилкй . яля реализации цифрового- 'алгоритма управления в виде ■ора с.т-андзртн.ых прог.рш-цчных- модулей, Обеспечивается реализация еиных /. и нелинейных алгоритмов управления в зависимости .'. от одного,, математического , описания. .Основой структурного метода

-ь-

яьллекя дискретная аппроксимация - процесса . непрерывной интегрирования, влияшая на точность реализации отдельных цифровы замкнутых контуров и на точность, реализации регулятора. : в целом Использование цифровых интеграторов, снабженных 'фильтрами регулируемыми.частотными характеристиками- ' .

оТ р

W. (р) г ке ° s X{ I♦ стТ р), . ..

к .-....•. а . ■

дает возможноеTii за счет выбора' параметрой фильтра " регулирова точность ышрлкг.нмйции для каждого замкнутого Цифро&ого контура и дл регулятора в целим,. Передаточная функция цифрового интегратора i ф41льтром пршоретает вид:

' Т ( J2» 1 -cri • ':. - •

/.•' v*'^ -VfT^n—• ■ : ■

где Т^ - период. квантования, Tj .- постоянная интегрирования, х -коэффициент коррекции по амллкгуде, а коэффициент коррекции п< фазе.:Изменение значения коэффициентов коррекции.по фазе и амплитуд« позволяет реализовать ци^овце регуляторы, имеющие частотные характе ристики близкие к частотным характеристикамих аналоговых прототипов При реализации цифровой системы управления возникают искажений] связанные с преобразованием сигнала из ии^ювои формы в непрерывную, В диссертационной рабЬте реализован способ ■ уменьшения , этого вид( искажении за счет введения в прямой каная цифровой системы управлений коррек'П)ру1Ш|его эвена, вида ..' , : v. -V .

Д(*)=л ^ ¿¡л'а)- . .. 4« >;«•>)■•: Г.;;.;/

Приведены, диаграммы, - позволяющие ; ' шполшггь выбор першд£ дискретизации цифровой системы- Т0, обеспечийающего уровень искажение по сравнению с непрерывным аналогом не более 2° .и 1 дБ по фазовым у амплитудным частотным характеристикам, соответственно. . ,

Использование детализированной структурной схемы непрерывной гемы в:качестве исходного математического описания для получения юеого алгоритма управления предполагает проведение ряда этапов, ¡анных с ее: преобразованием в соответствующий алгоритм и машинную •рамму.' При перехоле от детализированной структурной схемы )ерывного. регулятора, к. ее. цифровому аналогу .используется )ческйя схема алгоритма, . выполненная по блочному принципу на >ве детализированном. .структурной схемы непрерывной системы, ¡начёние б'шков логической, схемы алгоритма сведено в единую •ему обозначении, отражающую логику Функционирования, заложенную в 1Лизйрованнои структурной схеме. Каждый блок соответствует 1ентврной операции ' на детализированной структурной схеме и :ывает определенноё математическое, логическое или нелинейное ■ношение, задайное аналитическикли графически. Входные и выходные именные блоков, ' соответствуют аналогичным . переменным в исходной Наличие, логической схемы ■ алгоритма является основой для роения программы, которая отражает разбиение, алгоритма на блоки, ¡едёние необходимых измерений, возможность тестирования алгоритма, юляет выполнять оценку затрат машинного времени. , ;

В ; третьем разделе . разрабатывается ' состав программного печения управляющего вычислительного комплекса, предназначенного разработки, реализации.» исследования цифровых алгоритмов лления. Управляющий . вычислительный комплекс обеспечивает шзашш. цифрового регулятора на основе структурного способа ктирования; возможность ручной подстройки параметров системы влени'я; автоматическую подстройку параметров в реальном масштабе ени* ■ возможность оценки, качества Функционирования цифровой емы управления путей вывода' на экране дисплея , печать .осциллограф' ходных характеристик. параметров.и показателен качества системы вления» возможность определения частотных характеристик объекта. .'Разрабйтанр^специальное программное обеспечение, организованное аде пакета: программ,, из: которого под . управлением операционной емы выполняется построение программы цифрового регулятора* Такая ншция делает пакет открытым и допускает введение новых роммнмх модулей отвечающих требованиям конкретной реализации, ва программного обеспечения делился на основные и вспомогательные раммные модуле Из основных модулей выполняется построение раммы. "регулятор'* в соответствии с логическое схемой алгоритма.

- ' -10-

Вспомогательные модули служат для организации реждаэв рабе связанных с задачами идентификации, - организацией работы автоматической настройке параметров регулятора,. . формировш управляющих воздействий специальной' формы и сервисными функций Ядром специального программного обеспечения является голо!; программа, включающая в себя набор вспомогательных- программ модулей и программу "регулятор". В головной программе организс выбор вспомогательной задачи в соответствии с • вводимым с пу; оператора идентификатором. . Вспомогательные . задачи имеют ни; приоритет. и выполняются в фоновом, разделе, , в оперативном раз/ решается • программа "регулятор", Зоновые программы ;выполнены алгоритмическом языке Фортран-4. Реализация, основных . программ модулей выполнена в Btwe макрокоманд,' имена которых совпадаю] наименованием основных , блоков логическом схемы алгоритма, - -позволяет сделать прямой переход от "логической • схемы к програ "регулятор". Программирование' заключается, в последовательной, зал макрокоманд в соответствии с „логикой преобразования сигнала логической схеме алгоритма. . - , : - .''

. При практической реализации систем управления сложными объект часто возникают ошибки, связанные с неточностями математическ описания объекта, на основе • которого. выполнен • синтез■ сист управления,. Это вызывает отличие - качественныхпоказателей' сист управления от ■ ожидаемых и приводит к необходжос,ти. настро! параметров регуляторов. При реализации сложных регуляторов-bikoki порядка ручная настройка параметров практически -трудно - осуществима диссертационной работе реализован 'механизм, .' обеспечиваю возможность автоматизации .-процесса настройки, параметров' слож! регуляторов. Эта задача-; решается • на/ основе •'сравнения .■'движе» исполнительного ' органа с. эталонным - 'движением ■ при :'минимизш квадратичного функционала ' - ":

«V" -т~ J" [ "э<ъ) " "H(t)]2dt ;- •

где jv - функционал, «3(t) - эталонное движение, . "„(t) - движен исполнительного органа, I - время'.оценки функционала.,'.'■■ ", ' ■.'.' - ■

В работе проведено исследование эффективности различных методов аметрической оптимизации при минимизации функционала Jv и выбран более эффективный для данного класса систем. В качестве эталонной ели использована модель, имеющая распределение корней харак-истического полинома в соответствии со стандартной формой терворта.

Эффективное проведение . идентификации объекта управления вйляет оперативно составить адекватное, математическое описание струкции радиотелескопа, определить влияние упругих свойств струкции на работу : автоматической системы управления ктроприводами наведения, оценить структуру системы, обеспечивающую окое качество наведения. Из многообразия существующих методов НТИФикации, на управляющем вычислительном комплексе реализован тотный метод, отличающийся большой наглядностью результатов и ичием.четкой связи между частотными и временными характеристиками, юнову вычисления логарифмических частотных характеристик положен оритн дискретной фильтрации Фурье. При представлении частотной актеристики в виде. вещественной - и(ш) и мнимой - V (и) частей их зь с амплитудной -А(и) и.разовой - *>(ш) частотными характеристика-определяется соотношениями:

Л—---. У(н) .

а(и)+Уа(*) р(н)=агс«в[ -рт^у ] ■

цедура вычисления вещественной и мнимой частотных характеристик, возбуждении объекта, синусоидальным сигналом О(1)=и0в1п(ы1), еделяется выражениями ,

2 • N^1 2 N-1

и 1=0 19 1=0

водится к умножению выходного сигнала у<' ь/ ), на ¿ап^-ь) и (ь^и, соответственно, и усреднению по ряду периодов. Здесь иа-литудное значение задающего сигнала, N - число измерений за один иод. ' ■

В четвертом разделе проведен расчет цифровой системы управления

электроприводами наведения азимутальной оси радиотелескопа РТ-7С основе структурного способа- проектирования. Выполнен вь коэффициентов фазовой-и амплитудной коррекции .цифровых интегратор Определены параметры корректирующего звена, используемого в пр? канале системы управления для компенсации ошибок, связанны) преобразованием сигнала из цифровой.. формы р непрерывную запаздыванием сигнала на время вычисления алгоритма управлеь Проведено сравнение частотных характеристик цифрового регулятор его аналогового прототипа, показана , их идентичность, в существен области частот. - .' "

Выполнен анализ эффектов . квантования по уровню на- оси цифро-аналогового моделирования ^. которое дает наиболее полный у всех эффектов квантования по уровню, присущих цифровой сист управления. -При этом - система управления . реализовывалась управляющем вычислительном комплексе, а' объект управления . представлен наборной схемон на аналоговой вычислительной машине.

Реализация, цифровой системы.управления осуществлялась на осн детализированной структурной схемы непрерывной многоконтурнои сист управления с подчиненным контуром регулирования тока'; со скорост подсистемой, построенной по -принципам модального . управления замкнутой через наблюдающее устройство; с задатчиком интенсивности входе. Для уменьшения влияния прения в системе использовано, цифро нелинейное корректирующее устройство; Экспериментальные, исследова проводились на действующем радиотелескопе РТ.-70.'

Исследование возможностей автоматической. , настроики парамет проводилось, в скоростной подсистеме. При выполнении оптимизации' трем параметрам, . время -, затрачиваемое на,- выход алгоритма экстремальную. точку составило порядка 5 кт. Значение функциона изменялось от 14400 в начальной точке до 262 в конечной точке. .

. Экспериментально подтверждено' эффективное действие; нелинеий корректирующего устройства, линеаризующего '.систему.: Также . на экспериментальное подтверждение ■ целесообразность ■ использова! задатчика интенсивности на входе системы'управления, что обеспечив! близкую, к оптимальной отработку больших;угловых рассогласовании, .

Комплекс исследований с радиометром направлен на оценку точно< наведения в картинной -плоскости. Точность оценивалась по сиги; радиометра, установленного в главном фокусе зеркальной системы, .1 программном слежении за; краем Голица. По'чуч^ннн^ - п-нмт'огрэ:

5оляют сделать вывод.о соответствии цифровой системы 'управления юваниям к точности наведения, оцениваемой по цифровому датчику плои связи. Проведенные испытания подтвердили работоспособность и 1кую эффективность, . разработанных схемных решений и специальных -раммных средств на- стадии исследования и реализации цифровых фитмов.управления.

В приложении П1 приведен протокол испытании разработанной юои системы управления электроприводами наведения радиотелескопа шметром зеркала 70 метров.

В приложении П? приведены тексты программ из состава специальных раммных |-редсгв для реализации и исследования цифровых систем уп-1ения, проектируемых на.основе непрерывного прототипа.

■. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. Разраоотан способ ' .проектирования цифровых регуляторов, ванный на. использовании непрерывного алгоритма управления, ставленного детализированной структурной схемой.. Такой подход оляет .выполнять, дискретную аппроксимацию непрерывного объекта вления .заменяя элементарные звенья детализированной структурной ы их дискретными аналогами. Точность дискретной аппроксимации лнруется коэффициентами фазовой и амплитудной коррекции цифровых граторов. ' •

2. .Разработан способ формирования логической схемы алгоритма ового регулятора но', блочному принципу с. организацией связи между амн через регистры ойщего назначения или промежуточные ячейки,

позволяет- вести программирование с. использованием макро-иотеки, в которой.; наименование макрокоманд . соответствует' анованню блоков логической схемы алгоритма.

3. Разработан реализуемый на штатной ЭВМ способ автоматической ройки. '• параметров регулятора с йспользованием методов парамет-:кои оптимизации, в реальном масштабе времени.

4. Разработан реализуемый на штатной ЭВМ способ идентификации ^та управления частотными методами,

5. Показана возможность уменьшения влияния момента трения на :твенные показатели системы упраления при использовании нелиней-

корректирующего устройства в. цифровой реализации системы управ-

ления.

6. Разработана цифровая реализация задатчика интенсивное использование которого на входе следящей системы обеспечивает Близ! к оптимальной отработку больших угловых рассогласований.

7. Эффективность разработанных в диссертационной работе цифро! алгоритмов управления, а : также эффективность разработан» программных средств по реализаций и исследованию этих алгорип подтверждена результатами экспериментальных исследований действующем радиотелескопе PI-70.

Публикации по теме диссертационной работы -

1. A.c.15136Q7 СССР, МКИ4 Н 02 Р 5/06, Устройство для управле1 скоростью, электропривода с компенсацией; момента сухого трет Басалаев Д.А., Белорукое Г.С., Постников Ю.В., Соколовский Г Л СоколинскИй С.Б.(СССР).- $ 4345813 / 24-07; Заявл. 21,12.«Т; ОпуОЛ, 07.10.89, Бюл. N 37 -2 С. , ..

2. A.c. 1361694 СССР, МКИ* Н 02 Р 5/06. Следящий злектроприво/ Басалаев Д.А., Белоруков Г.С. и др.(СССР).- N 3999001 / 24-07: Заян 2.01.86; Опубл. 23.12.87, Бюл, N 47 - 3 с. •

3. A.c. 915194 СССР, МКИ4 Н 02 Р 5/00. Устройство для управлем двухдвигательным электроприводом / Г,С. Белоруков,Г.Г. Соколовский Л.А.1удер (СССР).- N 2937393 / 24-07; Заявл.09.Об.80; 0пубЛ.23.03.е Бюл, N 11 -2 с. •

4. Автоматизация настройки системы управления электроприводом с упругостью, замкнутой через наблюдатель/ Д.А.Басалаев, Г.С.Белорукс Ю.В.Постников, Г.Г.Соколовский// Изв. 713ТИ: Сб.науч,тр./ Ленингр. электротехн. ин-т им. В.И. Ульянова (Ленина). -Д., 1987.- Вып. 384. С. 8 - 14. . ■

5. Белоруков Г.С., Иванов Трофимук Н.И. Цифровая систе управления упругим объектом // Изв.ДЭГИ: Сб. науч.тр./ Ленинграде« электротехн. ин-т им. В.И.Ульянова (Ленина).-, Д. ,. 1985,-ВыП.354, С. 55-61 ■

6.Целевые программные средства для задач цифрового управления з ктроприводом с упругостью/ Г.С.Белоруков..Е.Е.Иванов, Ю.В.Постников A.A.Цильман// Изв.Л31И: СБ. науч. тр. / Ленингр. электротехн. ин-т им. В.И. Ульянова (Ленина).-Д.,1984.-Вып.344. - С. 51-57.

7. Белоруков Г.С., Постников Ю.В., Соколовский Г.Г. Цифровая ре

оация системы управления электроприводом с упругостью при замыкании грез наблюдатель// Автоматизация производства -'Л.: Изд-во Ленингр. >с. ун-та, 1988.-Вып.7 - С. 111 -.124.. .

)дп. к печ.18.01.91 • Формат 60x84 1/16 Офсетная печать ;ч.л. 1,0 Уч.изд.л. 1,0 Тираж 100 экз.

ik.n 20. Бесплатно.

. Ротапринт /13111 197376, Ленинград, ул.Проф.Попова, 5