Состав моделей внешней среды.

1) Модель углового движения СС по каналу тангажа.

2)Модель датчика углового положения, модель датчика угловой скорости. Эти модели могут быть очень простыми – возвращать системной ЦВМ значения угловых координат и скорости их изменения, полученных от модели движения.

3) Модель ИО – двигатель-маховик с насыщением.

4) Модель ИО системы разгрузки – ракетные управляющие двигатели с релейным управлением.

Эти модели должны также обеспечивать имитацию нештатных ситуаций:

-имитировать отсутствие ответа на запрос,

-имитировать выдачу неправильного ответа(не изменяющегося по времени) – «залипание».

Схема управления угловым положением спутника в канале тангажа.

Маховик – ускорение на разгон

Спутник – нос вниз (- )

Маховик – ускорение на торможение

Спутник – нос вверх(+ )

Схема системы управления. Смотри приложение.

Требования к реализации многозадачности.

Программы - модели внешней среды, необходимые для отладки ,и программы управления, как задачи реализуются в одном ПК.

Эти модели должны разрабатываться независимо от управляющих программ и реализовываться как потоки разных процессов, взаимодействующих между собой.

Для реализации данной задачи не допускается использование одного многопоточного процесса.

Модели датчика углового положения (ДУП) и датчика угловой скорости (ДУС) возможно реализовать в специальном процессе моделей датчиков, каждая своим потоком. Аналогично могут быть реализованы обе модели исполнительных органов.

Уравнение углового движения спутника - математическая модель углового движения

При описании динамики объектов управления механических систем краеугольным камнем является второй закон Ньютона. Для применения 2-го закона Ньютона, необходимо задать некоторую систему координат, относительно которой будут определяться скорость, положение, направление сил, действующих на объект.

Со школы известен закон Ньютона в форме:

или ,

здесь F – вектор сил, действующих на объект,

m – масса объекта,

- вектор ускорения.

Применительно к вращательному движению объекта относительно точки центра масс 2-ой Закон Ньютона записывается в виде

Здесь Jо – момент инерции относительно центра вращения(цм).

- угол поворота спутника по тангажу.

M – момент сил, действующих относительно Ц.М.

Моменты инерции для тел простой формы шара, параллепипеда и т.п. приведены в справочниках. Для тел произвольной формы момент инерции может быть подсчитан по известным методикам. Мы будем рассматривать момент инерции спутника относительно центра масс, как заданную константу.

Запишем модель углового движения спутника с вращающимся маховиком по каналу тангажа.

Jо =Mв-Myпр (1)

Здесь управляющий момент от маховика:

Mупр=Jмх ) (2)

Подставим 2 в 1.

Здесь - угловое ускорение маховика Jо и Jмх – моменты инерции спутника и маховика. Начальные условия: t = 0,

Здесь управляющее воздействие определяется значением ,которое формируется как функция от отклонений угла и угловой скорости.

Воздействия от других действующих относительно ц.м. моментов

момент от системы разгрузки. Когда система разгрузки не работает . Когда система разгрузки работает Мр – функция от .

Mв – возмущающий момент относительно центра масс

Значения . Поэтому можно пренебречь по сравнению и тогда:

При работе маховика до начала его разгрузки и движения спутника.

= (3)

Здесь -управляющая координата – угловое ускорение вращения маховика, определяемая законом управления(4).