Моделирование времени при решении задач управления от ЦВМ в мехатронных системах

В данных системах объект управления – механическая система ,описываемая непрерывной системой дифференциальных уравнений. Эти уравнения должны интегрироваться совместно с уравнениями, описывающими датчики, ИО и алгоритмами управления, размещенными в управляющем устройстве – системной ЦВМ. Последняя работает дискретно с периодом h. При моделировании таких систем можно ограничится решением задач управления в реальном времени с заданным периодом h через устройство отсчета времени системной ЦВМ, занося в него уставку h.

Возможно моделирование и времени.

Необходимость моделирования времени возникает в двух случаях. В первом случае за отмеряемые интервалы времени h уравнения модели внешней среды (объекта управления, чувствительных элементов и исполнительных органов) не успевают решиться вследствие своей сложности. В этом случае можно, манипулируя устройством отсчета времени, «растянуть» реальное время до необходимых размеров. Это можно сделать, например, путем приостановки поступления меток времени на устройство отсчета времени ЦВМ до завершения решения уравнений модели внешней среды либо подачей на устройство отсчета времени меток времени с меньшей частотой.

Во втором случае быстродействие инструментальной машины моделирования наоборот велико настолько, что уравнении внешней среды решаются за время гораздо меньшее такта БЦВМ h. В этом случае возможен отказ от использования реальной системной БЦВМ в пользу ее эмуляции на инструментальной ЦВМ. При наличии быстрого эмулятора процесс моделирования будет протекать быстрее реального времени. И имитация реального времени достигается соответствующим подсчетом числа тактов БЦВМ с приданием каждому такту временного эквивалента.

При исследовании во времени процессов управления в таких системах и их характеристик необходимо отметить наличие трех характерных интервалов времени:

1.Период собственных колебаний системы. В нашем случае ракеты с цифровым АС.

T=

2.Шаг интегрирования численным методом уравнений движения.

3.Дискретность работы управляющей ЦВМ.

Кроме того для исследования качества процессов управления результаты необходимо анализировать не менее ,чем на 5 периодах собственных колебаний, если нет других характерных для задачи интервалов времени.

Учитывая отрицательное влияние на динамику управления движением дискретности работы управляющей ЦВМ, надо полагать ,что за один период собственных колебаний системы ЦВМ должна не менее 10-20 раз опросить процесс, чтобы правильно его воспроизвести.

Отношение между дискретностью работы ЦВМ и шагом интегрирования должно быть не менее 10 – 20.

Таким образом ,определившись с собственными частотами колебаний системы, можно выстроить предварительную схему моделирования времени. Рассмотренные три характерных интервала времени могут быть уточнены в процессе решения.

Рассмотренные положения, которые мы определим как моделирование текущего времени позволяют процесс управления системой моделировать не с частотой опроса датчиков со стороны системной ЦВМ равной ,например, 0.5 сек.а гораздо быстрее. При этом надо уметь моделировать дискретную работу системной ЦВМ.

Состав отчета

«Безопасное управление студенческим спутником»

1.Краткое описание задачи управления студенческим спутником.

2. Структурная схема системы управления студенческим спутником по каналу тангажа.

3.Графики изменения по времени параметров углового движения студенческого спутника по каналу тангажа отдельно в штатных и отдельно в нештатных вариантах его функционирования. Графики должны содержать переход на сброс накопленного кинетического момента маховика. А затем опять стабилизация на маховике с накоплением его угловой скорости.

4.Графики п.6 должны быть получены для возмущающих моментов разного знака.

5.Листинг программы с комментариями.

6.Интерфейс программы с пользователем с описанием.

7..Выводы и заключение.

ПРИЛОЖЕНИЕ