Министерство образования Российской Федерации

Государственное учреждение высшего профессионального образования

«Самарский государственный технический университет»

Кафедра «Электронные системы и информационная безопасность»

Управление в системах дистанционного зондирования Земли

Методические указания к лабораторным работам

Самара 2004

Составитель: И.В. Тихомиров

УДК 681.32

Управление в системах дистанционного зондирования Земли: Метод. указ. к лаб. раб. / Самарский гос. техн. ун-т; Сост.Тихомиров И.В.Самара, 2004. с.

Исследуются различные режимы работы систем дистанционного зондирования Земли.

Методические указания рассчитаны на студентов специальностей 220600, 075400 и других родственных специальностей.

Табл. 2. Ил. 12. Библиогр.: 9 назв.

Печатается по решению редакционно-издательского совета СамГТУ

1. Цель работы

Целью работы является изучение методик расчета основных режимов работы систем дистанционного зондирования Земли (СДЗЗ) и проведение аналитического и численного (на ПЭВМ) их исследования.

Основные сведения из теоретического курса

1.1. Структурная схема системы управления

Система управления СДЗЗ является существенно нелинейной и представлена ниже (рис. 1).

Здесь обозначены: О.Р. – объект регулирования, который с точки зрения механики представляет собой абсолютно твердое тело, имеющее 3 степени свободы во вращательном движении и 3 степени свободы в поступательном движении. В данном случае рассматривается система стабилизации по 1 каналу вращательного движения. Кроме того, объект регулирования представляет собой инерционную массу, на которую не действуют демпфирующие и восстанавливающие моменты, т.е. моменты, зависящие от угловой скорости и угла поворота объекта регулирования. С точки зрения теории автоматического управления объект регулирования представляет собой двойное интегрирующее звено.

Инерционные свойства объекта регулирования определяются моментом инерции, который приближенно может быть оценен как , где m – масса объекта регулирования, кг; L – длина объекта регулирования, м.

На объект регулирования действует возмущающий момент М_в, создающий возмущающее ускорение . Основными составляющими возмущающего момента являются аэродинамический возмущающий момент, возникающий за счет действия остаточной атмосферы, и гравитационный возмущающий момент. В данной работе для простоты они принимаются постоянными по величине.

Далее в систему входят гироскопический датчик угловой скорости (ДУС) с крутизной характеристики К₂ и гироскопический датчик

угла (ДУ) с крутизной характеристики К₁ . Выходные сигналы с этих датчиков формируют аргумент управления

(1)

Далее в систему входит регулятор Р, являющийся существенно нелинейным звеном, имеющим зону нечувствительности (при U<U₁) и зону насыщения (при U>U₂).

Последним звеном является исполнительный орган (ИО) с коэффициентом передачи . Управляющее ускорение, создаваемое исполнительными органами на объект регулирования:

, (2)

где М_у – управляющий момент, I₀ – момент инерции.

В качестве исполнительных органов в СДЗЗ используются управляющие реактивные двигатели (УРД) и силовой гироскопический комплекс (СГК).

Управляющий момент, создаваемый УРД Му=Рl, где Р – тяга двигателя, - плечо силы тяги. Управляющий момент, создаваемый СГК, равен гироскопическому моменту:- гироскопический момент, создаваемый СГК;. Здесь- кинетический момент ротора гироскопа,I₀₂ – момент инерции ротора, ₁ – угловая скорость собственного вращения, ₂ – угловая скорость прецессии.

В зависимости от величины управляющего напряжения U возможны следующие режимы работы исполнительных органов (И.О.): в зоне нечувствительности – режим молчания; в зоне насыщения – режим залипания (непрерывный режим) работы исполнительных органов; в линейной зоне – импульсный режим работы с заданным коэффициентом заполнения импульсного режима , где_и – минимальная длительность включения исполнительных органов (_{и УРД}=30 мс, _{и СГК}=10 мс), _П – длительность паузы, зависящая от .

Таким образом, можно оценить минимальный импульс по скорости, создаваемый системой И.О.: =_у_и.