The 23 reference contexts in paper R. Simonyants P., Р. Симоньянц П. (2016) “Обеспечение качества процессов управления в релейной системе без датчика скорости // Ensuring Control Processes Quality in Relay System Without Speed Sensor” / spz:neicon:technomag:y:2014:i:0:p:152-178

  1. Start
    3095
    Prefix
    Например, релейная система управления ориентацией и стабилизации КА, использующая в качестве ВОС апериодическое звено (АОС), уже с 1960-х годов широко применялась на многих зарубежных и отечественных КА
    Exact
    [1, 6-11]
    Suffix
    , в том числе и на КА, созданных под руководством В.Н. Челомея. АОС обеспечивает высокую экономичность в режиме автоколебаний с малыми длительностями импульсов и устойчивость по начальным условиям в достаточно широкой области значений.
    (check this in PDF content)

  2. Start
    3686
    Prefix
    Актуальность вопроса. В настоящее время интерес к релейным системам управления без датчиков скорости, резко возрос. Известный специалист в области космической техники Н.Н. Севастьянов 1) в работах
    Exact
    [2, 3]
    Suffix
    справедливо утверждает, что использование на КА бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС) и цифровых управляющих машин (БЦВМ) позволяет минимизировать приборный состав, вес и потребление энергии.
    (check this in PDF content)

  3. Start
    4458
    Prefix
    На примере спутника связи «Ямал-200» Севастьянов подтвердил возможность и целесообразность построения в современных системах управления КА на базе БИНС режимов ориентации без датчиков угловой скорости. На аппарате «Ямал-200» было решено использовать новые, но уже апробированные научно-технические подходы
    Exact
    [2]
    Suffix
    . При этом управление осуществляется по информации о значениях углов, измеряемых звёздным датчиком, и значениях угловой скорости, вычисляемых БЦВМ в процессе реального движения КА. К внедрению таких подходов, как отмечает автор, побудили катастрофические отказы ДУС – прибора «ГИВУС» (разработчик – НИИ ПМ им.
    (check this in PDF content)

  4. Start
    5011
    Prefix
    Кузнецова), случившиеся в процессе эксплуатации КА «Ямал-201». Разработка алгоритма поддержания орбитальной ориентации без использования ДУС в контуре управления была одной из основных целей и диссертационной работы
    Exact
    [4]
    Suffix
    . При этом информация о скорости движения заменялась расчётной оценкой на основе показаний датчиков углового положения. В научной литературе встречаются работы, в которых авторы предлагают, казалось бы, иной подход к построению релейного управления с неполной информацией об управляемом процессе.
    (check this in PDF content)

  5. Start
    5339
    Prefix
    При этом информация о скорости движения заменялась расчётной оценкой на основе показаний датчиков углового положения. В научной литературе встречаются работы, в которых авторы предлагают, казалось бы, иной подход к построению релейного управления с неполной информацией об управляемом процессе. Так, в
    Exact
    [5]
    Suffix
    , используют системы с «переменным гистерезисом». Предусмотрено управляемое изменение границ зоны гистерезиса в зависимости от уровня входного сигнала. Однако такие системы, по существу, сводятся к системам с ВОС, поскольку для изменения границ зоны гистерезиса в них вместо ДУС также используется информация, формируемая внутри контура системы управления.
    (check this in PDF content)

  6. Start
    6210
    Prefix
    управлением с широтно-импульсной, частотно-импульсной модуляцией (ШИМ, ЧИМ), а также с широтно-частотно-импульсной модуляцией (PWPF – сокращение английских слов PulseWidth, Pulse-Frequency). Опубликовано большое число исследований динамических свойств как непрерывных, так и дискретных систем управления ориентацией КА с PWPF. При этом, как показано, например, в
    Exact
    [16]
    Suffix
    , степень приближения дискретного управления к непрерывной системе может быть сколь угодно большой, даже если частота дискретизации принимается относительно малой. В [21] представлены некоторые результаты исследований дискретного управления КА с ВОС без ДУС при использовании гироскопических исполнительных органов.
    (check this in PDF content)

  7. Start
    6389
    Prefix
    При этом, как показано, например, в [16], степень приближения дискретного управления к непрерывной системе может быть сколь угодно большой, даже если частота дискретизации принимается относительно малой. В
    Exact
    [21]
    Suffix
    представлены некоторые результаты исследований дискретного управления КА с ВОС без ДУС при использовании гироскопических исполнительных органов. В качестве примера рассмотрены мини-спутники массой 100-500 кг на орбитах с высотой 550-800 км.
    (check this in PDF content)

  8. Start
    7074
    Prefix
    С 60-х годов 20 столетия по настоящее время интерес к проблеме синтеза релейного управления с ВОС не ослабевает. Многие годы системы с ВОС в форме PWPF-модулятора используют для сброса кинетического момента
    Exact
    [19]
    Suffix
    , для повышения точности установившихся режимов, снижения расхода топлива и энергии [20], для управления ориентацией и стабилизации деформируемых КА и подавления упругих колебаний [1518].
    (check this in PDF content)

  9. Start
    7174
    Prefix
    Многие годы системы с ВОС в форме PWPF-модулятора используют для сброса кинетического момента [19], для повышения точности установившихся режимов, снижения расхода топлива и энергии
    Exact
    [20]
    Suffix
    , для управления ориентацией и стабилизации деформируемых КА и подавления упругих колебаний [1518]. В течение нескольких десятилетий многие исследователи стремились повысить эффективность аналитических методов исследования этих систем.
    (check this in PDF content)

  10. Start
    7278
    Prefix
    Многие годы системы с ВОС в форме PWPF-модулятора используют для сброса кинетического момента [19], для повышения точности установившихся режимов, снижения расхода топлива и энергии [20], для управления ориентацией и стабилизации деформируемых КА и подавления упругих колебаний
    Exact
    [15- 18]
    Suffix
    . В течение нескольких десятилетий многие исследователи стремились повысить эффективность аналитических методов исследования этих систем. Однако до сих пор проблема обеспечения качества процессов управления решена не в полной мере.
    (check this in PDF content)

  11. Start
    8174
    Prefix
    В связи с актуальностью вопроса и новыми возможностями реализации управления при помощи современных бортовых вычислительных средств, возникла необходимость сформулировать основные принципы практически неизвестного читателям метода диаграммы совмещений
    Exact
    [6]
    Suffix
    , показав его высокую эффективность в решении проблемы синтеза и простоту применения в инженерной практике. В частности, покажем, что надлежащим выбором ВОС в системе релейного управления без датчика скорости можно реализовать желаемый (с точки зрения качества процесса) закон выключения управляющего воздействия как функцию фазовых координат (линию выключения на фазовой поверхно
    (check this in PDF content)

  12. Start
    8940
    Prefix
    Подобные результаты, по располагаемой автором информации, в научной литературе публикуются впервые. Для реализации управления без использования датчика скорости, релейный элемент (РЭ) общего вида охвачен внутренней обратной связью (ВОС)
    Exact
    [6-10]
    Suffix
    . Управляющий сигнал  на входе РЭ аддитивно формируют два сигнала: сигнал с датчика положения x и корректирующий сигнал ВОС z. ВОС представляет собой некоторое устройство, формирующее корректирующую функцию zZ как реакцию на скачкообразный входной сигнал (где – относительное время, отсчитываемое от момента включения РЭ).
    (check this in PDF content)

  13. Start
    12327
    Prefix
    Так, в системах с апериодической обратной связью (АОС) используется электрическая RC-цепь, на выходе которой сигнал zt описывается уравнением    dz Tzk Ft dt , (4) где TRC. Возможно применение n цепей  1  n zzqtt, например, в
    Exact
    [7]
    Suffix
    2n. Упрощенная математическая модель позволяет представить динамические процессы управления в наглядной и физически понятной форме. В то же время, она достаточно точно отражает реальные движения.
    (check this in PDF content)

  14. Start
    15123
    Prefix
    Для заданной области начальных значений 00,xy, выбрав такое yk, которое обеспечивает наилучший переходный процесс, получают предельный цикл , не удовлетворяющий требованиям экономичности. Противоречивость требований по качеству переходных и установившихся режимов вынуждает выбор yk осуществлять компромиссно. В работе
    Exact
    [15]
    Suffix
    предложен иной подход, с применением регулятора переменной структуры. Он управляет раздельно движениями «в большом» и «в малом». Такой подход и будем подразумевать, рассматривая варианты как без ДУС, так и с ДУС.
    (check this in PDF content)

  15. Start
    15766
    Prefix
    системы с ДУС для случая:   5 2 00 0000000maxmax 1, 454 10; 0, 5 ; 0,1 ; 0; ,:,,; 0, 047.      oo сек ahgc x yx yFyyy  (10) Выбрано значение 12ykc, обеспечившее процесс без скользящего режима. За 1-й виток колебаний скорость гасится (11yyy) в 4,5 раза, за второй – в 5 раз. Численное моделирование выполнялось с помощью программы «Model»
    Exact
    [13]
    Suffix
    . Теперь рассмотрим вариант с ВОС, без ДУС. Для устойчивого движения системы по скручивающейся траектории, в управляющий сигнал  (3) введен корректирующий сигнал ВОС z. Это привело к повышению порядка динамической модели до 3.
    (check this in PDF content)

  16. Start
    16077
    Prefix
    Для устойчивого движения системы по скручивающейся траектории, в управляющий сигнал  (3) введен корректирующий сигнал ВОС z. Это привело к повышению порядка динамической модели до 3. Скачки переключения функции (2) происходят на фазовых поверхностях
    Exact
    [8]
    Suffix
    :  1,32,4 , ,: , 1, 4 , , 0, 1, , .         F Lx zcx y zx y z Fcch   (8) Повышение порядка системы делает трудной задачу её исследования точными методами, например, методом точечных отображений [9,10,14].
    (check this in PDF content)

  17. Start
    16323
    Prefix
    Скачки переключения функции (2) происходят на фазовых поверхностях [8]:  1,32,4 , ,: , 1, 4 , , 0, 1, , .         F Lx zcx y zx y z Fcch   (8) Повышение порядка системы делает трудной задачу её исследования точными методами, например, методом точечных отображений
    Exact
    [9,10,14]
    Suffix
    . Однако проблема резко упрощается, если учесть обычно вполне справедливое допущение о пренебрежении малой величиной 0z функции z к моменту включения РЭ (условие обнуления). При его выполнении поверхности 1,3:,,Lx y z совпадают с линиями 1,3:Lx.
    (check this in PDF content)

  18. Start
    16944
    Prefix
    Условие обнуления может выполняться при сколь угодно большом числе дополнительных степеней свободы. В частности, при n переменных ВОС апериодических цепей  1  n zzqtt. Эту особенность использовали, начиная с М.В. Попова
    Exact
    [8]
    Suffix
    , все авторы работ [7-11], исследовавшие системы с ВОС. В аналоговых системах требуемую степень обнуления сигнала можно обеспечить введением в контур ВОС параметрического управления. В цифровых контурах все эти вопросы решаются алгоритмически, поэтому проблем с формированием функций z и их обнулением практически не существует.
    (check this in PDF content)

  19. Start
    16966
    Prefix
    Условие обнуления может выполняться при сколь угодно большом числе дополнительных степеней свободы. В частности, при n переменных ВОС апериодических цепей  1  n zzqtt. Эту особенность использовали, начиная с М.В. Попова [8], все авторы работ
    Exact
    [7-11]
    Suffix
    , исследовавшие системы с ВОС. В аналоговых системах требуемую степень обнуления сигнала можно обеспечить введением в контур ВОС параметрического управления. В цифровых контурах все эти вопросы решаются алгоритмически, поэтому проблем с формированием функций z и их обнулением практически не существует.
    (check this in PDF content)

  20. Start
    17925
    Prefix
    Требование по экономичности автоколебаний сводится к обеспечению наперёд заданной величины длительности управляющего импульса . По  легко выбрать характеристики ВОС ,kh. В случае АОС имеем аналитическое выражение, связывающее параметры АОС с 
    Exact
    [6]
    Suffix
    . Задавшись kh (из условий обеспечения устойчивости в заданной области начальных условий), можем вычислить T:  1 ln1  T  hk. (9) Однако требования по длительности импульса в предельном цикле – необходимое, но не достаточное условие обеспечения качества динамических режимов.
    (check this in PDF content)

  21. Start
    18595
    Prefix
    Как и в случае системы с ДУС, в системе с ВОС требования по экономичности автоколебаний и требования по качеству переходных процессов противоречивы и решаются компромиссно. Непротиворечивые решения этого вопроса можно получить применением регулятора с переменной структурой
    Exact
    [15]
    Suffix
    , либо выбором ВОС, путём наложения на форму и параметры переходной функции z определённых требований. Последнее ни одним из известных методов в достаточно полной мере получить не удавалось.
    (check this in PDF content)

  22. Start
    22095
    Prefix
    Отметим, что полученная картина переходного процесса в скользящем режиме типична для релейных систем стабилизации КЛА с АОС. Например, аналогичный процесс исследовал методом точечных преобразований А.Ф. Фролов в работе
    Exact
    [13]
    Suffix
    . а) б) Рис.5. Переходные процессы в системе с АОС: а) I - в скользящем режиме; II - без скользящего режима; б) фрагмент траектории скольжения Проанализируем результат. (Все обозначения, используемые ниже, поясняются на рис. 5.
    (check this in PDF content)

  23. Start
    26664
    Prefix
    Алгоритм припасовывания ориентирован на такое сопряжение дуг траекторий, которое обеспечивает целостность динамического процесса. Прототипом алгоритма операции припасовывания может служить диаграмма Кёнигса-Ламерея в теории точечных отображений
    Exact
    [14]
    Suffix
    . В результате топологических преобразований получаем поверхность, обладающую как свойствами фазовой плоскости, так и свойствами диаграммы Кенигса-Ламерея. Тогда задача исследования динамики рассматриваемой релейной системы с ВОС (выше второго порядка) сводится к построению решений на плоскости с той же степенью сложности, что и методом точечных отображений для систем второго порядка.
    (check this in PDF content)