Повна версія

Головна arrow Техніка arrow СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО УПРАВЛІННЯ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ВСТУП

Останнім часом результати космічних досліджень все ширше проникають в різні види людської діяльності: зв'язок, метеорологія, захист навколишнього середовища, сільське господарство, спеціальні виробничі процеси, наприклад отримання нових матеріалів, та ін. [11.

Ракетно-космічна техніка (РКТ) безперервно розвивається, реалізуються всі більш глобальні програми досліджень, і, як наслідок цього, удосконалюється управління космічними апаратами (КА).

Управління являє комплекс взаємопов'язаних дій, спрямованих на досягнення мети польоту з максимально можливою ефективністю, безпекою та надійністю. Управління КА здійснюється, як правило, за допомогою бортових систем автоматичного управління (БСАУ), екіпажем КА або наземними космічними комплексами і персоналом, що обслуговують політ.

Проектування апаратури систем автоматичного управління для роботи в екстремальних умовах

КЛАСИФІКАЦІЯ CAV І VBK

В даний час в управлінні виробничими підприємствами широко використовуються автоматизовані системи управління (АСУ), які мають на увазі автоматизацію і комп'ютеризацію збору і обробки даних про діяльність підприємства і, як правило, включають в свій склад людини-оператора або особа, яка приймає рішення (ОПР).

Основним завданням технічних засобів АСУ є звільнення людини-управлінця від рутинної роботи зі збору інформації про стан об'єкта управління і його компонентів, а також звільнення від механічних дій на зміну стану виконавчих механізмів, т. Е. На початковому і кінцевому етапах циклу управління.

Широке поширення отримали автоматизовані системи управління технологічними процесами (АСУ ТП), службовці для оперативного управління технічними установками в промисловості і забезпечують зниження трудомісткості виробництва і якості продукції, що виготовляється.

Поряд з АСУ для управління технічними засобами, наприклад виробами РКТ, використовуються автоматичні системи управління (фактично роботи). Щоб не плутати автоматизовані системи управління (АСУ) і автоматичні системи управління, останні будемо називати системами автоматичного управління (САУ).

Створення САУ передбачає, що всі рішення закладені заздалегідь в алгоритмах функціонування, які реалізуються в програмах обчислювальних засобів, що входять до складу САУ. В результаті в процесі роботи рішення приймаються апаратурою автоматично, без втручання людини.

Частина 1. Створення CAV

Всі системи - і АСУ, і САУ - мають близьку структуру в частині апаратного забезпечення і включають в свій склад підсистеми:

  • - сенсорні, т. Е. Датчики, що дають інформацію про стан процесу (температурі, концентрації і т. Д.);
  • - центральну інтелектуальну частину, як правило, включає до свого складу ЕОМ, провідну обробку цифрової інформації;
  • - виконавчі механізми (виконавчі органи (ІС), що змінюють положення регуляторів, що впливають на процес).

Узагальнююча структурна схема АСУ приведена на рис. 1.1.

Узагальнена структура АСУ

Мал. 1.1. Узагальнена структура АСУ

Для введення даних в ЕОМ між ЕОМ і сенсорами (датчиками), що дають інформацію в аналоговому вигляді (струм, напруга, частота), вводять аналогово-цифрові перетворювачі

j Проектування апаратури систем автоматичного управління

I_ для роботи в екстремальних условіях_I

(АЦП), а між ЕОМ і АЛЕ вводять цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП).

В АСУ передбачається, що оператор працює з ЕОМ і отримує інформацію в обробленому і систематизованому вигляді, що, по суті, і є основним завданням автоматизації. На основі цієї інформації через виклик необхідних програм оператор вводить вказівки (уставки) в ЕОМ, яка видає відповідні команди і впливу через ЦАП на ІВ.

У структурі САУ можна виділити центральну ланку - обчислювальні засоби спільно з АЦП і ЦАП. У середовищі розробників САУ прийнято об'єднувати ці кошти в самостійну підсистему - керуючий обчислювальний комплекс (НВК), для бортових застосувань виробів ракетно-космічної техніки (РКТ) його називають БУВК.

Всі системи (АСУ та САУ) можна розділити на 2 види: стаціонарні та мобільні. Класифікація систем управління (СУ) із застосування наведена на рис. 1.2.

Класифікація СУ по застосуванню

Мал. 1.2. Класифікація СУ по застосуванню

Системи управління стаціонарними об'єктами - це, як правило, АСУ (АСУ виробництвом або окремими механізмами, наприклад верстатами з числовим програмним управлінням (ЧПУ)).

Частина 1. Створення CAV

Системи управління рухомими об'єктами (мобільні СУ). Об'єктами можуть бути робототехнічні комплекси (РТК), в тому числі з дистанційним управлінням, в яких інформація від АЦП або відеозображення передається через радіотракт. Як приклад можна привести РТК «СУРА», який був створений для ліквідації наслідків Чорнобильської аварії на базі важкого трактора Т-500 Чебоксарского заводу промислових тракторів (ЧЗПТ), і САУ розробки ФГУП «НВО автоматики» [2].

В САУ рухомими об'єктами, як правило, входять дві ЕОМ, одна з яких (бортова) встановлюється на «об'єкті», збирає, «ущільнює» інформацію від АЦП або відеокамер і направляє в канал зв'язку. Після прийому команди від оператора по радіоканалу бортова ЕОМ передає управління через ЦАП на виконавчі органи мобільного засобу або механізми маніпуляторів робота з урахуванням їх фактичного стану за інформацією встановлених в них датчиків зворотного зв'язку, наприклад бульдозерної лопати. Друга керуюча ЕОМ - ЕОМ загального призначення (ЕОМ ОН) - розташовується поза об'єктом, але може бути розміщена на своєму мобільному засобі, наприклад на автомобілі підвищеної прохідності УРАЛ 365, з частково герметичним кузовом (кузов умовно герметичний (КУНГ)), на його шасі, і «обслуговує» оператора. У таких кузовах розміщують апаратуру наземної частини систем управління ракет носіїв при роботі на технічних позиціях полігонів. Узагальнена структурна схема АСУ автоматизованої системи дистанційного керування (АСДУ) приведена на рис. 1.3. При створенні АСДУ необхідно вирішувати складну задачу, пов'язану з внесенням затримок в управління через запізнювання в каналах передачі даних по радіо-лінії.

Узагальнена структура АСДУ

Мал. 1.3. Узагальнена структура АСДУ

Окремий клас становлять повністю автоматичні системи - системи автоматичного управління (САУ), де всі рішення по управлінню приймаються в бортовий ЕОМ - прикладом такого об'єкта може бути побутової робот або робот-розвідник (наприклад, місяцехід або розвідник хімічно зараженої або радіоактивної місцевості при техногенних катастрофах на виробництвах хімічної, нафтогазової або атомної промисловості). Причому для роботів при ліквідації наслідків аварій на об'єктах атомної промисловості повинна вирішуватися завдання забезпечення їх радіаційної стійкості.

Великий самостійний клас складають САУ об'єктами ракетно-космічної техніки, як власне ракетами, так і космічними апаратами. У цих системах можна виділити два напрямки: системи цивільного (коммерческоЧасть 1. Створення CAV

го) застосування, а також САУ РКТ, створювані в інтересах оборонного комплексу. Прикладом останніх є САУ для виробів, що стартують з коштів морського базування, зокрема з підводних човнів (ПЛ) [2], роль яких видно з табл. 1.1.

Тріада стратегічних озброєнь

Таблиця 1.1

Міжконтинентальні балістичні ракети наземного базування

Морські стратегічні ядерні сили

стратегічна

авіація

США

Росія

США

Росія

США

Росія

14,3%

28,6%

50%

50%

35,7%

21,4%

Реалізація САУ залежить від умов експлуатації, які пов'язані з об'єктом управління і зовнішніми впливають факторами, параметри яких наведені в табл. 1.2.

Умови експлуатації, пов'язані із зовнішніми впливають факторами

Таблиця 1.2

параметр

Умови експлуатації

нормальні

Екстремальні

Температура навколишнього середовища, ° С

від +15 до +25

від -40 до +50

Механічні дії:

1. Лінійні перевантаження, g

одиниці

до 150

2. Вібрація:

- амплітуда, g

0,1

більше 0,5

- частота, Гц

від 10 до 100

від 1 до 100 (ШСВ)

3. Удари:

відсутні

- амплітуда, g

10 ... 15

- тривалість, мс

1 ... 5

Проектування апаратури систем автоматичного управління _ для роботи в екстремальних условіях_

Закінчення табл. 1.2

Умови експлуатації

параметр

нормальні

Екстремальні

Іонізуюче випромінювання:

1. Фонове випромінювання (характерно для побутових умов, особливо в гірській місцевості):

- потужність дози, Р / с

до 10 12

10 12 .. 10 13

- доза, Р

30

10 5 .. 10 6

2. Импульсное випромінювання ЯВ:

Відсутнє

- потужність дози, Р / с

5х 10 5 .. 5х 10 6

- доза, Р

Про

'Про

про

- флюснс нейтронів, п ° / см 2

до 10 14

Перелік питань лля самоконтролю

  • 1. У чому основна відмінність САУ і АСУ?
  • 2. Яка нова підсистема вводиться в АСУ з дистанційним управлінням?
  • 3. Які завдання в АСДУ вирішують бортові обчислювальні засоби і ЕОМ поста управління?
  • 4. Який діапазон температур навколишнього середовища при роботі в нормальних умовах?
  • 5. Чи працює побутова апаратура і механізми (телевізори, пилососи) в радіаційних полях, і якщо працюють, то чому ці поля викликані?
  • 6. Наведіть приклад застосування робототехнического комплексу для ліквідації наслідків аварій.
  • 7. За якою структурою доцільно створювати системи управління робототехнічними комплексами (як САУ або як АСУ)?
  • 8. Які, на Вашу думку, основні складності дистанційного керування роботами, і зокрема місяцеходом

Частина 1. Створення CAV

або роботом для ліквідації аварій з радіоактивним зараженням місцевості?

  • 9. Яким механічних впливів можуть піддаватися САУ?
  • 10. Якими засобами знижується рівень впливу вібрацій на апаратуру?
  • 11. Чи можливо застосовувати амортизатори для зниження рівня вібрацій на апаратурі підсистем інерціальної навігації, і зокрема гироскопических приладів?
 
<<   ЗМІСТ   >>