ВВЕДЕНИЕ 6
1 ВЫБОР И АНАЛИЗ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 8
2 РАЗРАБОТКА ИНДИКАТОРНОГО ДВУХОСНОГО ГС 15
2.1 Составление математической модели двухосного гиростабилизатора ... 15
2.2 Влияние перекрестных связей на параметры двухосного ГС 19
2.3 Передаточные функции канала гиростабилизатора 20
2.4 Определение внешних моментов и параметров цепи стабилизации 21
2.5 Принцип работы автономной ОЭС на базе ДГС 24
2.6 Конструирование ДГС 27
2.7 Описание комплекта документов проекта 34
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДГС 37
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 40
БИБЛИОГРАФИЧЕЧКИЙ СПИСОК 41
ПРИЛОЖЕНИЯ 42
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КАНАЛА ГС 42
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. СБОРОЧНЫЙ ЧЕРТЕЖ ТГ 43
ПРИЛОЖЕНИЕ В. СБОРОЧНЫЙ ЧЕРТЕЖ ГС 44
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. СБОРОЧНЫЙ ЧЕРТЕЖ ГС 45
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. СБОРОЧНЫЙ ЧЕРТЕЖ ГС 46
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. РАБОЧИЙ ЧЕРТЕЖ ПОЛУОСИ ГС 47
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. РАБОЧИЙ ЧЕРТЕЖ ЗАЩИТНОЙ КРЫШКИ ГС 48
ПРИЛОЖЕНИЕ З. 3D МОДЕЛЬ ГС 49
ПРИЛОЖЕНИЕ И. 3D МОДЕЛЬ ТГ 50
Приборы, основанные на использовании свойств гироскопа, называют гироскопическими приборами. Под гироскопом подразумевает быстровращающийся относительно оси симметрии ротор, одна из точек которого неподвижна [2]. Они предназначены для определения параметров, характеризующих движение и положение объектов, на которых они установлены.
Вышеуказанные приборы применяются для создания систем стабилизации, которые свою очередь применяются в навигационных устройствах и системах управления летательных аппаратов (ЛА). Для этого создается стабилизируемая в пространстве платформа. Стабилизацию платформы можно осуществить как по одной оси, так и по нескольким осям сразу. Одно из технических решений основано на гироскопической стабилизации. Такие системы сокращенно принято называть гиростабилизаторами.
Гиростабилизатор (ГС) — гироскопическое устройство, предназначенное для стабилизации отдельных объектов или приборов, а также для определения угловых отклонений основания и для обеспечения необходимого положения платформы в выбранной системе координат. Гиростабилизаторы различают по принципу стабилизации: силовые, индикаторно - силовые, индикаторные; по типу привода и разгрузочных устройств: электромеханический, гидравлический, газовый, с реактивными соплами и двигателями; по кинематическим схемам: одноосные, двухосные, трехосные. Системы гироскопической стабилизации различных видов применяются в навигационных устройствах и системах управления кораблей и ЛА, а также в системах ориентации антенн, телескопов и других приборов, установленных на движущихся объектах.
Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) становятся незаменимыми во многих сферах деятельности человека. Эксплуатационные возможности современных БПЛА определяются не только их лётно-техническими характеристиками, но и возможностями комплекса бортового оборудования (КБО). Основными системами наблюдения в КБО являются оптико-электронные системы (ОЭС). К проектированию вышеуказанных систем предъявляются особенно жесткие требования, так как ОЭС определяет эффективность КБО. Гиростабилизированная оптико-электронная система для БПЛА служит для круглосуточного наблюдения за местностью и измерения дальностей до обнаруженных объектов.
За счет применения специально разработанной гиростабилизированной платформы и набора различных информационных датчиков оператор получает качественные изображения объектов наблюдения в самых сложных метеоусловиях, а также при сильной вибрации, возникающей при движении носителя.
Принимая во внимание развития беспилотных летательных аппаратов, было принято решение о разработке оптико-электронной системы для БПЛА, главным требованием для которой являлись небольшие размеры и вес.
Цель выпускной квалификационной работы: разработка двухосного гиростабилизатора для автономной оптико-электронной системы наблюдения, построенного на базе трехстепенного гироскопа.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Описать принцип работы двухосного гиростабилизатора.
2. Составить математическую модель ДГС.
3. Выполнить анализ влияния перекрестных связей.
4. Получить передаточные функции канала ГС.
5. Определить внешние возмущающие моменты по осям стабилизации и параметры цепи стабилизации.
6. Выполнить моделирование динамики ГС.
7. Разработать конструкторскую документацию.
В дипломной работе разработан двухосный гиростабилизатор для автономной оптико-электронной системы наблюдения для летательного аппарата. С помощью прикладного пакета КОМПАС 3D разработана 3D модель и определены следующие характеристики:
• масса гиростабилизатора - 2,9 кг.;
• габариты гиростабилизатора - 207х 0111х070 мм;
• моменты инерции: по оси наружной рамы: ] z= 0.2 2 Н ■ с м ■ с 2;
платформы: Jy= 0.1 7 Нс м^с2.
Составлена математическая модель двухосного гиростабилизатора и получены передаточные функции канала стабилизации гиростабилизатора. и выполнен анализ влияния линейных перекрестных связей на динамику гиростабилизатора. Коэффициент усиления цепи стабилизации К = 9 5 5 Н-С^ был определен с помощью передаточной функции канала стабилизации ГС и статистической ошибки, заданной в техническом задании. Выбраны структура и параметры корректирующего контура системы - 1Ак к(р) = 1+0 002^. Исследование динамики двухосного гиростабилизатора позволило нам получить следующие значения перерегулирования по двум каналам стабилизации соответственно: ог = 1 5 % , ст2= 3 %. Полученная на графиках переходных процессов точность гиростабилизатора угл. мин удовлетворяет техническому требованию.
Разработанная система может устанавливаться на пилотные и беспилотные летательные аппараты самолетного и вертолетного типов. Она очень компактна - ее вес не превышает 5 килограммов. Прибор содержит два информационных канала и комплектуется набором из лазерного дальномера, телевизионного и тепловизорного каналов. Корпус прибора имеет достаточно высокую степень защиты.
