8.2.3. Расчет реакции гироскопа на заданный тестовый входной сигнал
Цель данного этапа исследований –
увидеть, как меняется сигнал на выходе
гироскопа
при
быстрых (резких) и медленных (плавных)
изменениях измеряемой угловой скорости
.
Для проведения такого анализа задается некоторый тестовый закон изменения входного сигнала по времени и рассчитываются реакции линейной и нелинейной моделей гироскопа на этот сигнал.
Для реализации этого этапа должна быть создана программа, показанная на рис. 15.
Входной тестовый сигнал формируется с использованием блока Signal Builder (Построитель сигнала), который берется из раздела Sources (Источники сигналов), и Gain (усилитель сигнала), который берется из раздела Math Operations (Математические действия).
Чтобы сравнивать входной сигнал и соответствующие ему выходы линейной и нелинейной моделей, все три сигнала строятся на одном графике. Такое построение достигается с использованием блока Mux (см. рис. 16).
Рис. 16. Программа моделирования для анализа реакции гироскопа на тестовый сигнал
Входной тестовый сигнал формируется в окне блока Signal Builder. Вид этого сигнала, который предлагается рассмотреть в работе, показан на рис. 17. Сигнал задается на интервале времени, равном 10 сек. Сигнал состоит из 5 линейных участков, показанных на рисунке.
Формирование сигнала в этом окне выполняется в следующей последовательности:
На линейке команд окна выбираем кнопку Axes/Change time range (Оси/Изменить интервал времени) и задаем требуемый интервал времени моделирования (в нашем случае от 0 до 10 сек).
Командой Axes/Set Y display limit (Задать диапазон отображения сигнала по оси Y) задаем диапазон возможных значений сигнала на выходе блока.
Нажав на клавиатуре клавишу Shift и кликнув мышью на оси времени, намечаем точки изломов на линейных участках сигнала.
Двигая с помощью мыши точки или участки между точками, формируем требуемый профиль входного тестового сигнала.
Рис. 17. Окно для формирования тестового сигнала блока Signal Builder и форма тестового сигнала
Чтобы сравнивать входной и выходные сигналы на одном графике, в программе используется блок Mux из раздела Signal Routing. Этот блок используется для объединения трех скалярных сигналов (входа и двух выходов гироскопа) в один векторный сигнал, состоящий из трех компонент, который подается в блок построения графиков Scope.
Образец полученных графиков изменения входа и выходов гироскопа по времени показан на рис. 18. Получив графики и зарисовав их, следует проанализировать и объяснить наблюдаемое расхождение кривых на каждом из участков.
Рис. 18. Образец графика при анализе реакции гироскопа на тестовый сигнал
8.2.4. Моделирование функционирования скоростного гироскопа с оцененными параметрами модели
Целью данного этапа исследований является сопоставление переходных процессов на выходе модели гироскопа, заданной в виде «черного ящика», и аналогичной модели с параметрами, оцененными на этапах 1 2 выполнения задания. В результате сопоставления можно увидеть, насколько точно были оценены параметры модели гироскопа по результатам расчета статической характеристики и переходных процессов.
Для получения графиков следует сформировать программу моделирования, показанную на рис. 19. В этой программе используются две модели гироскопа: заданная и тестирующая. Параметры тестирующей модели rate gyro test model задаются в окне настройки, показанном на рис. 20.
С помощью составленной программы (см. рис. 19) сопоставим переходные процессы в системе. При значительном расхождении следует добиться приблизительного соответствия графиков переходных процессов в нелинейных моделях варьированием значения постоянной времени и коэффициента демпфирования гироскопа в окне настройки тестовой модели.
Рис. 19. Программа для проверки правильности оценки параметров модели гироскопа
Рис. 20. Окно настройки параметров тестовой модели скоростного гироскопа