Широкодиапазонные поворотные стенды с цифровыми системами управления и навигационными приборами в качестве чувствительных элементов для контроля измерителей угловой скорости - Автореферат

Широкодиапазонные поворотные стенды с цифровыми системами управления и навигационными приборами в качестве чувствительных элементов для контроля измерителей угловой скоростиВ современном точном приборостроении наземные испытания измерителей угловых скоростей и блоков на их основе требуют применения поворотных стендов, задающих с высокой точностью и стабильностью вращение с постоянной или изменяющейся по определенному закону угловой скоростью в широком диапазоне (от 0,01 до 10000°/с). Настоящая диссертационная работа посвящена разработке новых схемотехнических решений построения широкодиапазонных поворотных стендов с цифровыми системами управления (ЦСУ), где в качестве инерциальных чувствительных элементов (ИЧЭ) применяются различные навигационные приборы, а именно измерители угловых скоростей и кажущихся ускорений. Введение ЦСУ позволит стендам выйти на новый уровень точностных характеристик, а также в случае необходимости позволит изменять динамические свойства стендов путем перепрограммирования цифровой части их регуляторов. Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи: · разработка схемотехнических решений построения стендов нового поколения - стендов с ЦСУ и ИЧЭ; Смена ИЧЭ не ведет к изменению конструкции и функциональной электроники стенда, а обеспечивается за счет подстройки коэффициентов цифровой части регулятора в ЦСУ стенда;Стенд работает в двух режимах задания угловых скоростей: 1-й - от 0,1 до 30°/с (с управлением по сигналам ДУС и триады акселерометров, измеряющих тангенциальное ускорение точек их крепления к платформе стенда), 2-й - от 30 до 1200°/с (с управлением по сигналам двух триад акселерометров, измеряющих тангенциальное и центростремительное ускорения). 1) управление приводным двигателем и сигналами цепей обратных связей ИЧЭ реализуется на базе единого процессорного модуля, находящегося в системе управления стенда. Преимущество реализации схемотехнических решений на основании первого варианта построения стендов с цифровыми системами управления заключается в том, что использование единого процессора в системе управления позволяет синхронизировать сигналы чувствительных элементов по частоте и более эффективно использовать алгоритмы комплексирования выходной информации для формирования сигнала управления двигателем. Реализация второго варианта построения стендов позволяет использовать в их системах управления различные классы измерителей угловой скорости и кажущегося ускорения, серийно выпускаемые промышленными предприятиями. Это позволяет расширить диапазон задания угловых скоростей до 10 000°/с и использовать стенд как миниатюрную центрифугу для контроля параметров акселерометров.В рамках диссертации были получены следующие результаты: 1) разработаны два варианта построения широкодиапазонных стендов с ЦСУ, в соответствии с которыми предложено три схемотехнических решения построения стендов с различными навигационными приборами в качестве ИЧЭ; 3) сформулирована задача синтеза комплексного цифрового регулятора стенда и предложен метод ее решения путем нахождения составляющих этого регулятора, представленного регуляторами измерительных контуров (контуров ИЧЭ) и регулятором контура стабилизации (контур управления приводным двигателем), для чего проведена процедура синтеза регуляторов ИЧЭ с ЦСУ на базе метода LQD-оптимизации, цифровой фильтрации и теории наблюдающих устройств минимальной размерности типа Люенбергера. Показано, что методика синтеза носит общий характер и применима к любому схемотехническому решению построения стенда, представленному в работе. 4) проведена численная реализация систем управления ИЧЭ и широкодиапазонных стендов с ЦСУ в двух режимах работы, а также анализ всех систем в частотной и временной областях.

2. Основное содержание работы