Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ПРИНЦИПЫ И УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ
КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ В ИНЕРЦИАЛЬНОМ
ПРОСТРАНСТВЕ 8
1.1 Устройства управления положением 8
1.1.1 Реактивные двигатели 9
1.1.2 Двигатели-маховики 10
1.1.3 Силовые гироскопические устройства 12
1.2 Виды механических передач 13
1.2.1 Зубчатые передачи 14
1.2.2 Червячные передачи 14
1.2.3 Планетарные передачи 16
1.2.4 Волновые механические передачи 17
1.2.5 Фрикционные передачи 18
1.2.6 Передача винт-гайка (шариковая передача) 18
1.3 Рулевые машины принципы и требования 20
1.3.1 Гидравлические рулевые машины 20
1.3.2 Электрогидравлические рулевые машины 22
1.3.3 Электрические рулевые машины 24
1.3.4 Требования к динамике рулевого привода как
исполнительного элемента системы стабилизации 28
1.3.5 Заключение 31
2 ПЛАТА УПРАВЛЕНИЯ ПОВОРОТА ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ
СОПЛА РАКЕТЫ 32
2.1 Описание работы платы 33
2.1.1 Блок питания платы 34
2.1.2 Блок управления платы 37
2.1.3 Блок связи и прошивки 42
2.1.4 Блок контроля на наличие неисправностей 44
2.2 Выбор абсолютного энкодера 47
2.2.1 Принцип действия преобразователей 51
2.2.2 Основные характеристики 52
2.2.3 Типы выходных сигналов и рекомендуемые схемы
подключения 53
2.2.4 Способы выдачи данных 55
2.2.5 Характеристики выбранного абсолютного энкодера 57
3 РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ 59
3.1 Расчёт DC/DC преобразователя 59
3.2 Расчёт питания драйверов 63
3.3 Расчёт номиналов силовых ключей 64
3.3.1 Расчёт теплового режима силовых ключей 68
3.4 Расчёт токоограничивающих резисторов для светодиодов 70
3.5 Расчёт стоимости одной платы 71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 73
ПРИЛОЖЕНИЕ А 75
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 76
ПРИЛОЖЕНИЕ В 78
В двадцать первом веке всё чаще и чаще начинают задумываться об оптимизации каких-либо технологических процессов, вычислительной техники и иных, нужных человечеству приборов и механизмов. Придумать что-то действительно новое порой кажется трудной задачей, однако, людям стоит обращать внимание на то, что уже было сделано, и заставить это работать по- новому. С развитием микропроцессорной техники, многие механизмы и вычислительные машины были заменены и улучшены, но многое еще осталось не низменным. Этот вопрос остается актуальным и для авиационной техники.
Микропроцессорная техника сейчас активно вошла в нашу жизнь. Универсальность, гибкость, простота проектирования аппаратуры, практически неограниченные возможности по усложнению алгоритмов обработки информации - все это обещает микропроцессорной технике большое будущее. Микропроцессоры используются как в бытовых приборах для простейшей обработки сигналов и формирования команд, так и в сложнейших измерительных системах для цифровой обработки сигналов.
Для того чтобы преодолеть земное притяжение, ракете необходим большой запас топлива, при этом, чем больше топлива загружено, тем большее расстояние можно преодолеть, однако масса ракеты существенно увеличивается. Поэтому данный вопрос является решающим при создании ракет и остальных летательных аппаратов.
Целью выпускной квалификационной работы, является оптимизация рулевого управления электропривода сопла ракеты за счёт смены аналоговой системы управления на цифровую, которая позволит достичь снижения массогабаритных размеров, затрачиваемых на систему управления в корпусе ракеты. Данное техническое решение позволит использовать разработанную плату в широком спектре модельного ряда ракетостроения.
В соответствие с поставленной целью, необходимо решить следующие задачи:
Аналитические задачи
1 Изучить научную литературу, объясняющую принципы и устройство управления положением космических объектов в инерциальном пространстве, принципы создания умных электрических цепей и создания плат, основы силовой электроники, а также устройство абсолютных энкодеров.
2 Провести анализ возможных вариантов модернизации и оптимизации ныне существующей системы управления поворотом сопла ракеты.
Проектные задачи
1 Рассчитать необходимые номиналы элементов платы управления исполнительным органом поворота сопла ракеты.
2 В соответствии с ГОСТ 28884-90 и рядом E24 с допуском ±1% подобрать необходимые номиналы радиоэлементов платы управления исполнительным органом поворота сопла ракеты.
3 Продемонстрировать готовую печатную плату схемы управления исполнительным органом поворота сопла ракеты.
4 Произвести экономический расчет и предоставить оценочную стоимость реализации данной работы.
Предмет исследования - силовая электроника.
Объект исследования - плата управления исполнительным органом поворота сопла ракеты.
Степень разработанности в литературе - при создании системы управления летательными аппаратами, вопрос уменьшения массогабаритных размеров ставился неоднократно и всегда являлся решающим при проектировании готового решения управления исполнительным органом поворота сопла или других элементов ракеты. Но конкретного технического решения, дающего возможность снизить вышеуказанные показатели за счёт внедрения микропроцессорной техники, на сегодня в научной литературе не приведено.
Научная новизна - заключается в снижении массогабаритных размеров механизма управления поворотом сопла ракеты, за счёт перехода от аналоговой техники к микропроцессорной, данный подход, позволит взглянуть на работу механизма управления по-новому. Представленное техническое решение позволит использовать разработанную плату в широком диапазоне задач, поскольку появляется возможность с лёгкостью менять управляющую программу в соответствии с поставленной целью. А также, станет возможным серийное производство данного управляющего элемента.
Не стоит забывать, что данная работа будет полезным не только для учебных целей, но и для научной и оборонной деятельности страны.
В результате проектирования, была изучена научная литература как отечественных писателей, так и зарубежных, произведен анализ возможных вариантов модернизации и оптимизации ныне существующей системы управления поворотом сопла ракеты.
Разработана плата управления, выполнен расчет номиналов, в соответствие с ГОСТ 28884-90, произведён подбор необходимых радиоэлементов. Был проведён экономический расчёт.
По результатам выпускной квалификационной работы, была изготовлена и предоставлена схемотехническая карта и печатная плата. Можно с уверенностью сказать, что представленная модель управления является оптимальной на сегодняшний день и отвечает всем заявленным требованиям надёжности, экономичности и простоты использования.
