Микроконтроллерное управление локальным корректором азимутального телескопа

Микропроцессорные системы мониторинга, диагностики и управления

Qв - общешахтный расход воздуха. Исходя из соблюдения требований энергозатрат на проветривание, предложена модель

N

Р = ^RiQi  тт i=1

Внедрение новых элементов АСУ ТП шахты ведет к изменениям в структуре управления и функций. Учитывая эти требования и непрерывность управляемых процессов, модель должна обеспечивать устойчивое и надежное управление расходом воздуха. Данная модель для управления проветриванием не решает задачи стабилизации параметров воздухораспределением.

Существует алгоритм диспетчерского управления воздухораспределением по коэффициентам обеспеченности

*

Коб = ,

где Qi- реальный, а Qi - требуемый расход воздуха в 1-ой горной выработке.

Без модели воздухораспределения можно добиться результата, опираясь на оперативные данные от датчиков, реализуя обратную связь по отклонениям. Недостатком является увеличение времени обработки требуемого воздухораспределения. Созданные эмпирические зависимости повышают быстродействие системы, избежав многократного решения сетевой задачи. Но эмпирические зависимости линейны и имеют локальный характер, что снижает их точность.

Пространственная распределённость шахтных вентиляционных сетей приводит к тому, что адекватное описание процессов распределения воздуха в ней требует применения дифференциальных уравнений в частных производных и граничных условий, которые в полном объеме и составить не удается, не говоря уже о том, чтобы их оперативно решать на управляющей ЭВМ. Дифференциальные уравнения представляют интерес для решения задач анализа и синтеза систем управления воздухораспределением.

Методом последовательной (непрерывной) идентификации получена параметрическая адаптивная модель, у которой изменяются параметры при неизменной структуре. По результатам измерений можно перейти от априорных данных к апостериорным на основе предыдущих измерений и выполнять аппроксимацию процесса управления.

Ю.В. Чернухин, М.В. Якопов

МИКРОКОНТРОЛЛЕРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЛОКАЛЬНЫМ КОРРЕКТОРОМ АЗИМУТАЛЬНОГО ТЕЛЕСКОПА

В докладе анализируются результаты модернизации макетного образца локального корректора несмитовского фокуса (ЛКН), предназначенного для устойчивого автоматического удержания (автогидирования) изображения наблюдаемой звезды в центре щели спектрографа большого азимутального телескопа (БТА). Конструкция БТА, весом в несколько сотен тонн, движется по двум осям альтазимутальной монтировки с переменными скоростями и ускорениями. Спектр собственных частот конструкции таков, что при корректировке положения телескопа возбуждаются колебания конструкции, следствием которых являются колебания центра изображения звезды на входе спектрографа.

С целью устранения этого недостатка БТА был разработан и введен в опытную эксплуатацию макет ЛКН [1] в виде программной автоматической системы. Однако эта программная система управляет двигателями ЛКН по одному шагу, ожидая ответа устройства управления, что приводит к неоправданным затратам времени. Как следствие

Известия ТРТУ

Тематический выпуск

этого, система в целом не обладает достаточным быстродействием и не способна компенсировать весь спектр частот колебания телескопа.

В связи с этим была поставлена задача разработки системы управления ЛКН, в которой управляющая программа распараллеливает процессы автогидирования и управления ЛКН.

В результате проведенных исследований по разработке такой альтернативной системы было принято решение о целесообразности построения системы управления ЛКН на основе микроконтроллера AT90S8515. Связано это с тем, что 8-разрядные высокопроизводительные RISC-микроконтроллеры общего назначения производства Atmel Corp., объединенные общей маркой AVR, обладают высокой скоростью работы и мощной системой команд. Решающую роль в выборе данной основы системы управления ЛКН сыграло соотношение “цена - производительность - энергопотребление”.

В процессе модернизации ЛКН и разработки новой системы управления им были произведены следующие доработки:

1) замена шаговых двигателей FB-20-4-1B с шагом 15 градусов на двигатели ДШР-39 с шагом 1,8 градуса;

2) замена элементной базы на современную, основанную на 8-битовом микроконтроллере AT90S85315 с использованием мощных MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) на выходном каскаде;

3) проведена разработка алгоритма управления ЛКН;

4) разработаны программы управления приводами ЛКН на ассемблере микроконтроллера AT90S8515.

В результате произведенной модернизации стало возможным:

• увеличить быстродействие системы и, как следствие, компенсировать высокочастотные колебания телескопа;

• в результате замены двигателей на более точные, в сочетании с разработанным алгоритмом управления, удалось избежать применения механических редукторов, имеющих люфты, и, тем самым повысить надежность и долговечность системы;

• использование микроконтроллерного управления позволило повысить точность управления приводами ЛКН, что, в свою очередь, привело к улучшению оптических характеристик системы.

Результаты исследований и опытной эксплуатации на БТА позволяют предположить, что медленное гидирование всем телескопом через АСУ в комплексе с быстродействующим локальным корректором максимально компенсирует спектр частот колебания телескопа. Процесс автогидирования фиксировался в файлах. Последующее сравнение с полученными ранее записями обычного ручного гидирования наблюдателем позволяет сделать вывод, что программа в среднем действует на уровне опытного наблюдателя.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Иванов А.А., Панчук В.Е., Шергин В.С. Препринт Специальной астрофизической обсерватории РАН. -2001. №155.

Ю.Б. Верич

МЕТОДИКА СИНТЕЗА УЗКОПОЛОСНЫХ КИХ-ФИЛЬТРОВ В СИСТЕМЕ

MATLAB

Введение. Несмотря на то, что теория и методы цифровой обработки сигналов интенсивно развиваются с середины 60-х годов, проблема реализации узкополосных