Файл: Шаталов, В. А. Применение ЭВМ в системе управления космическим аппаратом.pdf

Рис. 3. 36. К пропорциональному управлению:

Р ^ — тяга маршевого двигателя ракеты ;

Рт

между всеми звездами — целями (см. рис. 3. 35, в). Число таких

расстояний выражается формулой ----- ———, где пц — число

(Лц— 2)!2!

целей. Процесс обработки угловых измерений целесообразно, начинать при пц^ 3.

5. Согласование данных угловых измерений. Операция заклю­ чается в том, что БЦВМ находит в запоминающем устройстве информацию о тех звездах, угловые расстояния между которыми с точностью до ± &'0 совпадают с угловыми расстояниями, полу­

ченными при операции 4.

6.Установление связей внутри звездных пар. Пусть s3i, s32, s33 — номера трех обнаруженных звезд. Тогда номера пар обра­ зуют последовательность s3b s32; s3b s33; s32, <s33. Эти данные срав­ нением с хранящейся в ЗУ БЦВМ информацией позволяют окон­ чательно устранить неоднозначность в выборе опорных светил.

7.Ориентация КА. После идентификации (распознавания) опорных звезд по их координатам, хранящимся в ЗУ БЦВМ, определяется ориентация КА.

Задача ориентации решается обычно в реальном масштабе времени по мере накопления исходной информации.

3.6. СТАБИЛИЗАЦИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Стабилизация КА является одним из режимов ориентации и осуществляется тогда, когда в течение сравнительно длитель­ ного времени КА ориентируется в определенной базовой системе отсчета. Задача стабилизации состоит в поддержании заданной ориентации осей КА относительно базовой системы отсчета. Можно выделить в этом случае две задачи:

—стабилизация КА при работающей маршевой двигательной установке (на активных участках движения);

—стабилизация КА в свободном полете.

Рассмотрим в качестве примера первый случай.

110

Применение БЦВМ для реализации закона управления неиз­ бежно приводит к специфическим условиям работы системы управления в целом. Это обусловлено тем, что непрерывные сиг­ налы, поступающие с чувствительных элементов, необходимо кватовать по времени и уровню в устройстве ввода БЦВМ, а за­ тем преобразовывать в вычислителе в соответствии с принятым законом управления. Управляющие дискретные сигналы пере­ даются в выходное устройство БЦВМ для преобразования в непрерывную величину. Структурная схема устройства ввода (аналого-дискретного преобразователя) включает в себя следу­ ющие элементы (рис. 3. 37, а ):

—импульсный элемент, производящий квантование входной величины по времени;

—устройство квантования по уровню;

—кодирующее устройство.

Период дискретности Т0 (шаг квантования по времени) зави­ сит от частотных характеристик системы (см. рис. 3.37,6, в). Для выбора величины Т0 можно воспользоваться теоремой Котельникова, согласно которой функция <р (t), описывающая поведение динамической системы и содержащая максимальную частоту /шах, полностью определяется последовательностью ее

значений в точках, отстоящих по времени н а -----— с. Это

2 / шах

означает, что для представления функции <р(^) не нужно опре­ делять все ее значения, а достаточно иметь п —2/тах ее значений за время, равное 1 с. С выхода импульсного элемента дискретный сигнал хд[/гГо] поступает на вход устройства квантования уровня.

112

нал xqh[nT0], принимающий только фиксированные значения, раз­ личающиеся на целое число шагов квантования k. Шаг кванто­ вания определяется числом разрядов преобразователя и равен цене единицы младшего разряда. Огибающая xqh(t) квантован­ ного сигнала хчъ[пТ^\ будет иметь вид, приведенный на рис. 3. 38.

ние ошибки квантования определяется числом двоичных разря­ дов преобразователя и при разбиении преобразуемой величины на 214—218 элементарных квантов может не учитываться. При исследовании и формировании реальных систем эффектом кван­ тования по уровню можно пренебречь и входное устройство рас­ сматривается как импульсная цепь (рис. 3.39), в которой сигнал квантуется только по времени.

Собственно БЦВМ преобразует поступающую на ее вход информацию в управляющие входные сигналы. Преобразование осуществляется в соответствии с заложенной в БЦВМ програм­ мой вычислений. Очевидно, что расчет управляющих функций ведется за некоторый временной интервал Дт, величина которого определяется объемом вычислений и быстродействием машины. Если считать, что запаздывание ЦВМ Дт (время с момента ввода данных до выдачи результатов), то структурную схему непосредственно ЦВМ можно представить в виде последователь­ но включенных дискретного фильтра и звена запаздывания (рис. 3.40). Запаздывание Дт при исследовании системы может быть учтено изменением передаточной функции КА как объекта управления.

Для реализации в цифровой вычислительной машине уравне­ ния управления должны быть преобразованы к форме, описы­ вающей поведение системы в дискретные моменты времени

113