Автоматизована система управління сканувальною антенною системою

Abstract

На основі методу структурних схем синтезована система управління сканувальною антенною системою, яка являє собою частковий випадок слідкуючої системи, що на основі заданих координат регулює розузгодження між необхідними і поточними значеннями кутів азимуту і місця. Важливою особливістю сканувальних систем є постійний рух виконавчих механізмів під час виконання завдань цільового призначення. Тому нелінійності елементів навігаційної системи можуть призводити до суттєвого погіршення якості виконання завдань сканування. У роботі обґрунтовано структурну схему сканування за одним каналом, визначено її математичний опис. На першому етапі було проведено аналіз стійкості функціонально мінімальної системи. Було визначено необхідність інтегрування схеми з послідовно увімкненим регулятором швидкості пропорційно-інтегрально-диференційної дії і сигналом зворотного зв’язку, що знімається з тахометра на осі двигуна. Проведено моделювання контуру швидкості для аналізу його стійкості і здатності зберігати свої властивості при відхиленні параметрів від розрахункових значень або варіаціях налаштування параметрів регулятора. Було побудовано загальну схему сканувальної системи, до якої було введено нелінійний елемент. У якості нелінійного елемента було обрано спрощену модель волоконно-оптичного гіроскопа з областю нечутливості. З метою перевірки виконання вимог у перехідному та в установленому режимах роботи, а також для оцінки похибки системи при дії на неї реальних впливів було проведено модельний експеримент. Результати моделювання показали високу якість роботи синтезованої системи. Було досліджено похибки регулювання при відсутності нелінійного елемента, а також при його наявності при варіації значення ширини області нечутливості. Визначено, що високі значення ширини області нечутливості можуть призводити до зриву управління, що необхідно враховувати при обґрунтуванні вимог до подібних систем.Based on the method of structural schemes, the control system of the scanning antenna system is synthesized, which is a special case of the tracking system, which, based on the given coordinates, controls the mismatch between the necessary and current values of the azimuth and elevation angles. An important feature of scanning systems is the constant movement of actuators when performing tasks of the intended purpose. Therefore, the nonlinearity of the elements of the navigation system can lead to a significant deterioration in the quality of the scan tasks. The article substantiates the block diagram of scanning on one channel, its mathematical description is determined. At the first stage, an analysis of the stability of a functionally minimal system was carried out. The need was identified for integrating the circuit with a sequentially connected speed controller of proportional-integral-differential action and a feedback signal taken from the tachometer on the axis of the engine. The speed loop was modeled to analyze its stability and ability to maintain its properties when the parameters deviate from the calculated values or the controller parameter settings are varied. A general scheme of the scanning system was built into which a nonlinear element was introduced. As a nonlinear element, a simplified model of a fiber-optic gyroscope with a deadband was chosen. In order to verify compliance with the requirements in transitional and established operating modes, as well as to evaluate the error of the system when exposed to real effects, a model experiment was conducted. The simulation results showed the high quality of the synthesized system. The control errors were investigated in the absence of a nonlinear element, as well as in its presence with a variation in the value of the width of the deadband. It is determined that high values of the width of the dead zone can lead to a breakdown of control, which must be taken into account when substantiating the requirements for such systems.