Экзаменационные вопросы по курсу «Датчики и системы управления»

Экзаменационные вопросы по курсу «Датчики и системы управления»

1. Постановка задачи автоматической стабилизации положения активного экзоскелета человека. Сенсорная и силовая часть системы управления.

2. Математическая модель отклонения корпуса человека в сагиттальной плоскости. Составление уравнение Лагранжа для одной обобщенной координаты, характеризующей угловое отклонение корпуса от вертикали. Линеаризация уравнений движения корпуса в малой окрестности вертикального положения.

3. Методика составления уравнений Лагранжа для многозвенной механической системы с n обобщенными координатами, характеризующими угловое отклонение элементов системы от вертикали. Линеаризация уравнений движения многозвенной механической системы в малой окрестности вертикального положения.

4. Оценка обобщенных координат и скоростей с использованием датчиков инерциальной информации (акселерометров и гироскопов), датчиков внешней информации (оптикоэлектронных, дальномерных и др.), датчиков сигналов мозговой и мускульной активности.

5. Математическая модель чувствительного элемента датчика инерциальной информации с чувствительным элементом в виде материальной точки в упругом подвесе. Математическая модель одноосевого акселерометра. Относительное движение материальной точки в одноосном упругом подвесе. Оценка кажущегося ускорения по измерению обобщенной координаты материальной точки в одноосевом упругом подвесе.

6. Гироскопы класса обобщенного маятника Фуко. Методика составления уравнений Лагранжа для чувствительного элемента гироскопа в виде материальной точки в двухосевом упругом подвесе на подвижном основании. Ось чувствительности гироскопа.

7. Решение дифференциальных уравнений, описывающих малые свободные колебания чувствительного элемента гироскопа в виде материальной точки в двухосевом упругом подвесе на подвижном основании. Элементы орбиты колебаний материальной точки.

8. Режим вынужденных малых колебаний материальной точки в двухосевом упругом подвесе. Стационарный резонансный режим колебаний материальной точки на неподвижном и подвижном вращающемся основании. Построение амплитудно-фазочастотных характеристик. Оценка угловой скорости основания по малым колебаниям материальной точки в двухосевом упругом подвесе.

9. Влияние угловой скорости основания, малой неравной жесткости упругого подвеса и демпфирования на малые колебания чувствительного элемента.

10. Метод осреднения Ван-дер-Поля. Медленно изменяющиеся переменные Ван-дер-Поля. Применение метода Ван-дер-Поля для исследования решения дифференциальных уравнений чувствительного элемента гироскопа в режиме свободных колебаний.

11. Метод Крылова – Боголюбова. Медленно изменяющиеся переменные – амплитуды и фазы колебаний. Динамика чувствительного элемента гироскопа на подвижном основании в мягком резонансном режиме вынужденных колебаний.

12. Методика Страбла для исследования решения слабо нелинейных колебательных систем.

13. Метод многих масштабов для исследования решения дифференциальных уравнений.

14. Методы оценки параметров математической модели чувствительного элемента гироскопа по экспериментальным амплитудно-фазочастотным характеристикам.

15. Методы статистической обработки измерительной информации датчиков инерциальной и внешней информации. Методика комплексной обработки измерительной информации гироскопов, акселерометров, дальномеров, средств спутниковой и радионавигации.

16. Алгоритмы управления в виде обратной связи по оценке вектора состояния системы.

Зав. кафедрой И.В. Меркурьев