Аннотация
Рассмотрены особенности проектирования системы автоматического управления двигателя-маховика системы ориентации и стабилизации космического аппарата. Представлены алгоритмы обработки данных микросхемы 1310НМ025 производства АО «ПКК «Миландр», работающей в режиме следящего аналого-цифрового преобразователя сигналов синусно-косинусного вращающегося трансформатора с формированием кодов угла и скорости. Эта микросхема применена в качестве источника сигнала обратной связи по частоте вращения астатической системы управления динамическим моментом. Приведенные алгоритмы позволяют расширить разрешающую способность выходной координаты микросхемы, не ограничивая при этом входные сигналы по частоте вращения датчика. Два измерительных канала микросхемы настроены на разную разрешающую способность и принимают одинаковые модулированные сигналы указанного трансформатора, используемого в качестве датчика положения ротора. Таким образом, с помощью предлагаемого алгоритма сигналы двух измерительных каналов сведены с расширением разрядной сетки искомого сигнала частоты вращения при максимально возможной для микросхемы 1310НМ025 разрешающей способности. По отдельному алгоритму определено количество переполнений первого (точного) канала по сигналам второго (грубого) канала в момент включения прибора. При помощи этого же алгоритма проведен контроль правильности формирования частоты вращения в целом. Рассмотренная система реализована на полностью отечественной элементной базе. Программная реализация алгоритмов выполнена с использованием языка описания цифровой аппаратуры Verilog HDL. Разработанный макет формирователя сигнала частоты вращения и всей системы управления динамическим моментом двигателя-маховика с обратной связью по скорости прошел лабораторные испытания с положительными результатами.
Ключевые слова
Измерение частоты вращения, астатическая система управления, управляющий двигатель-маховик, программируемая логика, следящий аналого-цифровой преобразователь, динамический момент, ускорение, отечественная элементная база, система ориентации и стабилизации космического аппарата, вращающийся трансформатор, датчик положения ротора, цифровая система управления, сведение сигналов измерительных каналов, повышение разрядности.
1. Иосифьян А.Г. Электромеханика в космосе. М. : Знание, 1997. 64 с.
2. Ишлинский А.Ю. Ориентация, гироскопы и инерциальная навигация. М. : Наука, 1976. 670 с.
3. Игнатов А.И., Давыдов А.А., Сазонов В.В. Анализ динамических возможностей систем управления малым космическим аппаратом, построенных на базе двигателей-маховиков. М., 2005. (Препринт / ИПМ им. М. В. Келдыша РАН; № 47).
4. Бронов С.А., Марарескул А.В. Автоматизированное проектирование электромеханических систем : учеб. пособие по теоретической подготовке. Красноярск : СФУ, 2009. 122 с.
5. Шрейнер Р.Т. Системы подчиненного регулирования электроприводов : учеб. пособие для вузов. Екатеринбург : Изд-во ГОУ ВПО «Рос. гос. проф.-пед. ун-т», 2008. 279 с.
6. Моделирование моментов нагрузки электродвигателей в MATLAB Шрейнер Р.Т. [и др.] // Молодой ученый. 2010. Т. 1. № 8(19). С. 6–12.
7. Якимовский Д.О. Повышение точности управления моментом двигателя-маховика // Гироскопия и навигация. 2008. № 3(62). С. 46–52.
8. Цифровой астатический электропривод систем ориентации и стабилизации космических аппаратов / Н.Н. Балковой [и др.] // Доклады ТУСУР. 2014. № 3(33). С. 168–175.
9. Балковой Н.Н., Михальченко Г.Я. Эталонная цифровая модель управляющего двигателя-маховика системы ориентации и стабилизации космического аппарата // Доклады ТУСУР. 2014. № 3(33). С. 161–167.
10. Балковой Н.Н. Анализ особенностей применения двигателей-маховиков с компенсацией собственных помеховых моментов // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 3. С. 203–210.
11. Микросхема преобразователя сигналов датчиков перемещения 1310НМ025, К1310НМ025, К1310НМ025К. Спецификация. Версия 2.1.0 от 14.03.2019 [Электронный ресурс]. URL: https://ic.milandr.ru/products/atsp_i_tsap/ 1310nm025/#docs _tab, свободный.
12. Ошибки в микросхемах 1310НМ025. 1310НМ025 Errata Notice. Версия от 07.06.2019 [Электронный ресурс]. URL: https://ic.milandr.ru/products/atsp_i_tsap/1310nm025/#docs_tab, свободный.