Кафедра301 Рациональное управление объектами теория и приложения

При обнаружении дестабилизации электромаховичного привода (признак

определения вида дестабилизации параметров усилителя мощности. Последовательность выполнения процедуры определения вида дестабилизации УМ регламентируется алгоритмом «Определение вида дестабилизации УМ».

Начало

Ввод данных: n;k;N;m;uЗ;кУМ;p

n:= 0; k: = 0; N: = 10; p: = 0,8;

m:= 0,9

uУМ (k) = uˆУМ (k)− uУМ (k)

n:= n+1

Нет

k ≥ pN

Да

Анализ отказов и восстановление работоспособности

Конец

Рисунок 2.22 – Схема алгоритма определения обрыва Uпит

70

Техническая реализация процедуры определения обрыва питания возможна при наличии в базе данных следующих параметров:

1) p – коэффициент доверия;

2) кум – коэффициент передачи УМ;

3) n – текущее число измерений;

4) N – заданное число измерений в интервале диагностирования; 5) k – число измерений с признаком дестабилизации.

Диагностирование УМ

Конец

Рисунок 2.23 – Схема алгоритма диагностирования отсутствия uз

71

Техническая реализация алгоритма диагностирования отсутствия задающего напряжения возможна при наличии в базе данных следующих параметров:

1)τ – длительность импульса ШИМ сигнала;

2)T – период ШИМ сигнала;

3)кум– коэффициент преобразования УМ;

4)ˆuз – эталонная величина задающего напряжения;

5)ˆuум – эталонная величина выходного напряжения УМ;

6)uум – величина выходного напряжения контролируемого УМ;

7)uум – величина дестабилизации выходного напряжения УМ;

8) n – текущее число измерений параметра uум ;

9)N – число всех измерений uум в интервале диагностирования;

10)к1 – число измерений с признаком обрыва цепи τ/T;

Техническая реализация алгоритма «Диагностирование кум» возможна при наличии в базе данных следующих параметров:

1)кум – коэффициент преобразования УМ;

2)ˆuз – эталонная величина задающего напряжения;

3)ˆuум – эталонная величина выходного напряжения УМ;

4)uум – величина выходного напряжения контролируемого УМ;

5)uум – величина дестабилизации выходного напряжения УМ;

10) p – коэффициент доверия.

72

Начало

Ввод данных: к;n;N;p;δ;uЗ(k)

к:= 0;n:= 0;N:= N;p:= p;

δ:= δ;uЗ(k):= uˆЗ

uУМ (k) = uˆУМ (k)− uУМ (k)

n:= n+1

Анализ неисправностей и восстановление работоспособности

Конец

Рисунок 2.24 – Схема алгоритма диагностирования кум

73

Исходные данные для реализации алгоритма «Диагностирование ДМ+ТГ»:

1)кум,Тдм,ктг – коэффициенты преобразования двигателя-маховика,

тахогенератора и постоянная времени двигателя-маховика;

2) T0 – период квантования, выбирают из условий Tдм >> Т0 ;

5) n1 – количество измерений с признаком «Норма» параметра uтг (k +1) в интервале диагностирования;

6)к2 – количество опросов с признаком «Не норма» параметра uду(k + 2);

7)n2 – количество опросов с признаком «Норма» параметра uду(k + 2) на

интервале диагностирования;

8)N1 +n1 – интервал диагностирования;

9)p1 – коэффициент доверия результатов диагностирования параметра

uтг (k +1);

10)p2 – коэффициент доверия результатов диагностирования параметра

uду(k + 2);

11)uтг (k +1) – выходное напряжение тахогенератора;

12)uду(k + 2) – выходное напряжение датчика углового перемещения

объекта (платформы).

Начало

Анализ признака отказов УМ

Рисунок 2.26 – Схема алгоритма восстановления работоспособности при дестабилизации параметров усилителя мощности

75

2.6 Моделирование алгоритмов диагностирования и восстановления работоспособности электромаховичного привода

Методы диагностирования и восстановления работоспособности электромаховичного привода исследовали в среде Simulink при выполнении следующих операций:

1)моделирование движения в номинальных и нештатных режимах функционирования;

2)введение в функциональные элементы дестабилизирующих воздействий;

3)диагностирование работоспособности с глубиной до вида дестабилизирующего воздействия;

4)восстановление работоспособности с использованием избыточных ресурсов;

5)визуализация параметров, отражающих физическое состояние привода. Разработанную модель реализуют с помощью модели электромаховичного

привода и его эталонной модели, блока обнаружения, поиска места, определения вида дестабилизации и блока восстановления работоспособности.

Электромаховичный привод – это исполнительный элемент в составе системы автоматической стабилизации малого космического аппарата. Управляющий момент, создаваемый маховичным механизмом, формируют в промежутке времени изменения угловой скорости двигателя-маховика. В режиме постоянной угловой скорости маховичный механизм на состояние объекта управления влияния не оказывает. По этой причине основное внимание при исследованиях уделяли переходным процессам при работе привода в номинальных и нештатных режимах функционирования.

Работу по исследованию функционирования электромаховичного привода в среде Simulink условно подразделяют на два этапа.

На первом этапе рассматривали и анализировали поведение только выходного сигнала uтг (t) при изменении коэффициентов преобразования усилителя мощности, двигателя-маховика, тахогенератора, питающих напряжений и постоянной времени двигателя-маховика.

На втором – была решена основная задача – обеспечение глубины диагностирования до определения вида дестабилизации и восстановления работоспособности вследствие имеющихся избыточных ресурсов.

На рисунке 2.27 показана полная блок-схема моделирования движения электромаховичного привода в номинальных и нештатных режимах функционирования.

76

Блок-схема содержит:

1)модель электромаховичного привода;

2)эталонную модель электромаховичного привода (ЭМ);

3)модель блока диагностирования (БД);

4)модель коммутатора;

5)модель блока параметрической подстройки.

Модель электромаховичного привода представлена отдельными элементами: усилителями мощности – основным (УМОСН) и резервным (УМР), двигателем-маховиком (ДМ) и тахогенератором (ТГ).

Эталонная модель электромаховичного привода приведена одним элементом (ЭМ).

Блок диагностирования состоит из модулей диагностирования (МД), которые обеспечивают последовательное диагностирование от обнаружения наличия дестабилизации до места и вида дестабилизации.

Блок параметрической подстройки компенсирует дестабилизацию параметров усилителя мощности, двигателя маховика, тахогенератора.

Для исследования режимов функционирования в нештатных ситуациях в конструкцию модели электромаховичного привода (рисунок 2.28) введены дополнительные блоки, позволяющие в любой момент времени вводить дестабилизацию.

Так, для моделирования нештатной работы усилителя мощности в модель введены элементы дестабилизации задающего сигнала uз(t) и коэффициента преобразования кум.

Моделирование нештатной работы двигателя-маховика реализуется аналогично: путем дестабилизации коэффициента преобразования кдм и

постоянной времени Tдм .

Модель тахогенератора позволяет изменять его коэффициент преобразования ктг .

Эталонная модель реализована передаточной функцией соединения «УМ+ДМ+ТГ».

Контролируемые параметры электромаховичного привода и эталонной

поступающих в блок диагностирования, в котором осуществляется обработка сигналов в целях выявления причин дестабилизации.

77

78

Рисунок 2.28 – Модель электромаховичного привода и эталонная модель

Структура блока диагностирования состоит из модулей диагностирования, каждый из которых имеет свое функциональное назначение в иерархии процедуры идентификации дестабилизации: обнаружение, поиск места и определение вида дестабилизации.

Модули диагностирования соединяются в процессе диагностирования в зависимости от дестабилизирующего воздействия.

79