📄Работа №200696
Тема: ТРЕХОСНЫЙ ГИРОСТАБИЛИЗАТОР ДЛЯ ВЫСОКОМАНЕВРЕННОГО ОБЪЕКТА, ПОСТРОЕННЫЙ НА БАЗЕ ДИНАМИЧЕСКИ НАСТРАИВАЕМОГО ГИРОСКОПА
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Автоматика и управление
Объем:
76 листов
Год:
2018
Просмотров:
48
4355
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ И ВЫБОР КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 8
2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТГС 12
2.1 Вывод уравнений движения ТГС 12
2.2 Уравнения движения и передаточные функции цепи стабилизации .... 20
3 СОЗДАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ТГС 24
3.1 Выбор конструктивных составляющих системы 24
3.2 Варианты предварительной и окончательной компоновки ТГС 43
4 ПАРАМЕТРЫ ТГС 49
4.1 Определение возмущающих моментов по осям стабилизации 49
4.2 Определение параметров цепи стабилизации 51
4.3 Выбор и анализ корректирующего контура 52
5 ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ТГС 55
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 62
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 63
ПРИЛОЖЕНИЯ 65
ПРИЛОЖЕНИЕ А 65
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 67
ПРИЛОЖЕНИЕ В 69
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 70
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 71
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 72
ПРИЛОЖЕНИЕ К 73
ПРИЛОЖЕНИЕ Л 74
ПРИЛОЖЕНИЕ М 75
ПРИЛОЖЕНИЕ Н 76
ПРИЛОЖЕНИЕ 0 77
ПРИЛОЖЕНИЕ П
1 АНАЛИЗ И ВЫБОР КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 8
2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТГС 12
2.1 Вывод уравнений движения ТГС 12
2.2 Уравнения движения и передаточные функции цепи стабилизации .... 20
3 СОЗДАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ТГС 24
3.1 Выбор конструктивных составляющих системы 24
3.2 Варианты предварительной и окончательной компоновки ТГС 43
4 ПАРАМЕТРЫ ТГС 49
4.1 Определение возмущающих моментов по осям стабилизации 49
4.2 Определение параметров цепи стабилизации 51
4.3 Выбор и анализ корректирующего контура 52
5 ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ТГС 55
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 62
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 63
ПРИЛОЖЕНИЯ 65
ПРИЛОЖЕНИЕ А 65
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 67
ПРИЛОЖЕНИЕ В 69
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 70
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 71
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 72
ПРИЛОЖЕНИЕ К 73
ПРИЛОЖЕНИЕ Л 74
ПРИЛОЖЕНИЕ М 75
ПРИЛОЖЕНИЕ Н 76
ПРИЛОЖЕНИЕ 0 77
ПРИЛОЖЕНИЕ П
📖 Аннотация
В данной работе представлено проектирование и исследование трехосного гиростабилизатора (ТГС) для высокоманевренного объекта, основанного на использовании динамически настраиваемого гироскопа. Актуальность исследования обусловлена возрастающими требованиями к точности и надежности систем стабилизации в условиях экстремальных динамических нагрузок современной авиационной и ракетной техники, где необходимо обеспечить неизменное положение чувствительных элементов навигационных и прицельных систем. Основными результатами являются разработанная кинематическая схема, трехмерная модель конструкции с массой 17,47 кг, а также математическая модель динамики системы. В ходе анализа определен коэффициент усиления цепи стабилизации (K=1552) и параметры корректирующего контура, обеспечивающие заданную точность стабилизации в 2 угловые минуты при угловой скорости дрейфа 1,145°/час, при этом доказано незначительное влияние перекрестных связей. Научная значимость заключается в развитии методик моделирования гироскопических систем, а практическая – в создании конструкторской документации и верифицированной модели, пригодной для дальнейшей оптимизации. Теоретической основой послужили работы А.Н. Лысова по теории гироскопических стабилизаторов, В.А. Бесекерского в области теории автоматического регулирования, а также Е.А. Никитина, рассматривающего элементы гироскопических приборов.
📖 Введение
Развитие современной авиационной и ракетной техники характеризуется значительным ростом скорости, высоты полета и маневренности летательных аппаратов. Огромные технические успехи в области создания современных самолетов, ракет и космических кораблей стали возможными в связи с использованием достижений аэродинамики, двигателестроения и автоматизации процессов управления летательными аппаратами.
Основные задачи по управлению летательным аппаратом решаются с помощью гироскопических приборов и систем, точность работы которых определяет эффективность действия самолетов, ракет и космических кораблей. Кроме того, на гироскопические системы возлагаются сложные задачи по стабилизации и управлению целым рядом специальных бортовых систем.
Существует большое разнообразие приборов и устройств, требующих стабилизации во время движения объекта - объектов стабилизации. К ним относятся, в частности, чувствительные элементы инерциальных систем управления подвижными объектами (ракетами, самолетами, подводными лодками и т.п.), головки самонаведения, танковые прицелы и другие.
В любом случае стабилизация сводится к определению параметров углового положения платформы с установленными на ней приборами и выработке соответствующих сигналов управления, обеспечивающих требуемое положение платформы в выбранной системе координат.
Платформа, предназначенная для размещения объектов стабилизации и гироскопов, обеспечивающих ее стабилизацию в совокупности с некоторыми элементами автоматики, называется гироскопическим стабилизатором (ГС).
По типу применяемых гироскопов гиростабилизаторы разделяются на ГС с двухстепенными гироскопами и ГС с трехстепенными гироскопами. В свою очередь ГС с двухстепенными гироскопами можно разделить по типу подвеса гироскопов: ГС с гироскопами на шарикоподшипниковом подвесе, на поплавковом, воздушном, магнитном подвесах и т.п. Гиростабилизаторы с трехстепенными гироскопами делятся на ГС с бескарданными гироскопами и ГС на базе гироскопов с кардановым подвесом.
По роли гироскопа в процессе стабилизации ГС можно разделить на:
1) Силовые ГС. В этом типе ГС возмущающие моменты уравновешиваются гироскопическим моментом и моментом, создаваемым приводом разгрузки. Постоянные или медленно изменяющиеся моменты уравновешиваются в основном моментом привода разгрузки, а знакопеременные, особенно быстро изменяющиеся, уравновешиваются как приводом разгрузки, так и гироскопическим моментом, а при высоких частотах изменения момента еще и инерционным моментом самой платформы. Для силовых ГС требуются гироскопы с высоким кинетическим моментом;
2) Индикаторно-силовые ГС. Данные типы ГС близки по кинематической схеме к силовым типам ГС. Однако компенсация возмущающего момента в них обычно происходит за счет двигателя разгрузки. В качестве чувствительного элемента может выступать поплавковый интегрирующий гироскоп, а также датчик угловой скорости;
3) Индикаторные ГС. Гироскопический момент практически не участвует в непосредственной компенсации возмущающих моментов, и их подавление определяется в основном приводом разгрузки, который должен выбираться из условия уравновешивания всех составляющих возмущающего момента. В данных ГС гироскоп является только измерителем (индикатором) отклонения платформы от требуемого положения. Чувствительным элементом является динамически настраиваемый гироскоп или трехстепенный гироскоп.
По числу степеней свободы платформы различают одноосные, двухосные и трехосные ГС.
Одноосные ГС стабилизируют то или иное устройство только относительно одной оси.
Двухосные ГС стабилизируют приборы и устройства относительно двух осей.
Трехосные ГС - пространственная стабилизация полезной разгрузки.
Трехосные ГС часто называют гиростабилизированными платформами (ГСП).
Целью данной работы является разработка конструкции трехосного гироскопического стабилизатора (ТГС) для высокоманевренного объекта, а также исследование динамических характеристик спроектированного гиростабилизатора.
Для реализации поставленной цели следует выполнить следующие задачи:
1) Выполнить анализ кинематической схемы ТГС;
2) Вывести уравнения движений ТГС;
3) Получить уравнения цепи стабилизации и ее передаточные функции;
4) Определить параметры цепи стабилизации;
5) Выбрать корректирующий контур;
6) Получить динамические характеристики ТГС;
7) Разработать конструкторскую документацию в соответствии с ЕСКД.
Основные задачи по управлению летательным аппаратом решаются с помощью гироскопических приборов и систем, точность работы которых определяет эффективность действия самолетов, ракет и космических кораблей. Кроме того, на гироскопические системы возлагаются сложные задачи по стабилизации и управлению целым рядом специальных бортовых систем.
Существует большое разнообразие приборов и устройств, требующих стабилизации во время движения объекта - объектов стабилизации. К ним относятся, в частности, чувствительные элементы инерциальных систем управления подвижными объектами (ракетами, самолетами, подводными лодками и т.п.), головки самонаведения, танковые прицелы и другие.
В любом случае стабилизация сводится к определению параметров углового положения платформы с установленными на ней приборами и выработке соответствующих сигналов управления, обеспечивающих требуемое положение платформы в выбранной системе координат.
Платформа, предназначенная для размещения объектов стабилизации и гироскопов, обеспечивающих ее стабилизацию в совокупности с некоторыми элементами автоматики, называется гироскопическим стабилизатором (ГС).
По типу применяемых гироскопов гиростабилизаторы разделяются на ГС с двухстепенными гироскопами и ГС с трехстепенными гироскопами. В свою очередь ГС с двухстепенными гироскопами можно разделить по типу подвеса гироскопов: ГС с гироскопами на шарикоподшипниковом подвесе, на поплавковом, воздушном, магнитном подвесах и т.п. Гиростабилизаторы с трехстепенными гироскопами делятся на ГС с бескарданными гироскопами и ГС на базе гироскопов с кардановым подвесом.
По роли гироскопа в процессе стабилизации ГС можно разделить на:
1) Силовые ГС. В этом типе ГС возмущающие моменты уравновешиваются гироскопическим моментом и моментом, создаваемым приводом разгрузки. Постоянные или медленно изменяющиеся моменты уравновешиваются в основном моментом привода разгрузки, а знакопеременные, особенно быстро изменяющиеся, уравновешиваются как приводом разгрузки, так и гироскопическим моментом, а при высоких частотах изменения момента еще и инерционным моментом самой платформы. Для силовых ГС требуются гироскопы с высоким кинетическим моментом;
2) Индикаторно-силовые ГС. Данные типы ГС близки по кинематической схеме к силовым типам ГС. Однако компенсация возмущающего момента в них обычно происходит за счет двигателя разгрузки. В качестве чувствительного элемента может выступать поплавковый интегрирующий гироскоп, а также датчик угловой скорости;
3) Индикаторные ГС. Гироскопический момент практически не участвует в непосредственной компенсации возмущающих моментов, и их подавление определяется в основном приводом разгрузки, который должен выбираться из условия уравновешивания всех составляющих возмущающего момента. В данных ГС гироскоп является только измерителем (индикатором) отклонения платформы от требуемого положения. Чувствительным элементом является динамически настраиваемый гироскоп или трехстепенный гироскоп.
По числу степеней свободы платформы различают одноосные, двухосные и трехосные ГС.
Одноосные ГС стабилизируют то или иное устройство только относительно одной оси.
Двухосные ГС стабилизируют приборы и устройства относительно двух осей.
Трехосные ГС - пространственная стабилизация полезной разгрузки.
Трехосные ГС часто называют гиростабилизированными платформами (ГСП).
Целью данной работы является разработка конструкции трехосного гироскопического стабилизатора (ТГС) для высокоманевренного объекта, а также исследование динамических характеристик спроектированного гиростабилизатора.
Для реализации поставленной цели следует выполнить следующие задачи:
1) Выполнить анализ кинематической схемы ТГС;
2) Вывести уравнения движений ТГС;
3) Получить уравнения цепи стабилизации и ее передаточные функции;
4) Определить параметры цепи стабилизации;
5) Выбрать корректирующий контур;
6) Получить динамические характеристики ТГС;
7) Разработать конструкторскую документацию в соответствии с ЕСКД.
✅ Заключение
Выпускная квалификационная работа посвящена проектированию трехосного гиростабилизатора для высокоманевренного объекта на базе динамически настраиваемого гироскопа.
Было выбрано расположение осей стабилизации относительно осей объекта и чувствительных элементов на платформе.
С помощью пакета КОМПАС-3В была спроектирована SD-модель ТГС, массово- центровочные параметры которой представлены в таблице 4.
Таблица 4 - Массово-центровочные параметры модели
Параметр Значение
Масса прибора, кг 17,47
Момент инерции по оси наружной рамы, Н ■ см ■ с2 25,20
Момент инерции по оси внутренней рамы, Н ■ см ■ с2 3,58
Момент инерции по оси платформы Н ■ см ■ с2 0,87
Габариты, мм 0438 X 466
Выведены и получены уравнения движения трехосного гиростабилизатора.
Определен коэффициент усиления цепи стабилизации К = 1552 Н-^ (по
передаточной функции и заданной статической ошибки). Была выбрана структура
и рассчитаны параметры корректирующего контура системы: Wkk(p)
В ходе исследования динамики ТГС были получены значения
перерегулирования по каналу стабилизации: с1 = 0; &2 = 0; &3 = 0.
По графикам переходных процессов была получена точность ГС 2 угл. мин, удовлетворяющая техническому требованию, с угловой скоростью дрейфа «1(О = 1,145 °/час- Для вывода оценки влияния перекрестных связей на точность ГС были рассмотрены реакции постоянных возмущающих моментов раздельно по каналам на точность стабилизации. Действительно, перекрестные связи имеют малое влияние на динамику ТГС.
В пакете КОМПАС- 3D разработана конструкторская документация в соответствии с ЕСКД.
Было выбрано расположение осей стабилизации относительно осей объекта и чувствительных элементов на платформе.
С помощью пакета КОМПАС-3В была спроектирована SD-модель ТГС, массово- центровочные параметры которой представлены в таблице 4.
Таблица 4 - Массово-центровочные параметры модели
Параметр Значение
Масса прибора, кг 17,47
Момент инерции по оси наружной рамы, Н ■ см ■ с2 25,20
Момент инерции по оси внутренней рамы, Н ■ см ■ с2 3,58
Момент инерции по оси платформы Н ■ см ■ с2 0,87
Габариты, мм 0438 X 466
Выведены и получены уравнения движения трехосного гиростабилизатора.
Определен коэффициент усиления цепи стабилизации К = 1552 Н-^ (по
передаточной функции и заданной статической ошибки). Была выбрана структура
и рассчитаны параметры корректирующего контура системы: Wkk(p)
В ходе исследования динамики ТГС были получены значения
перерегулирования по каналу стабилизации: с1 = 0; &2 = 0; &3 = 0.
По графикам переходных процессов была получена точность ГС 2 угл. мин, удовлетворяющая техническому требованию, с угловой скоростью дрейфа «1(О = 1,145 °/час- Для вывода оценки влияния перекрестных связей на точность ГС были рассмотрены реакции постоянных возмущающих моментов раздельно по каналам на точность стабилизации. Действительно, перекрестные связи имеют малое влияние на динамику ТГС.
В пакете КОМПАС- 3D разработана конструкторская документация в соответствии с ЕСКД.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.