АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ВЫБОР И АНАЛИЗ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 8
1.1 Принцип работы волнового твердотельного гироскопа 9
1.2 Принцип работы ДГС 11
1.3 Вывод уравнений движения ДГС 13
Вывод по главе один 17
2 РАЗРАБОТКА ИНДИКАТОРНО ГИРОСТАБИЛИЗАТОРА 18
2.1 Составление математической модели двухосного гиростабилизатора . 18
2.2 Влияние перекрестных связей на параметры двухосного ГС 23
2.3 Передаточные функции канала гиростабилизатора 24
2.4 Определение внешних моментов и параметров цепи стабилизации 26
2.5 Принцип работы астродатчика на базе ДГС 28
2.6 Конструирование ДГС 29
2.7 Описание комплекта документов проекта 32
2.8 Выбор и расчет датчика угла 35
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДГС 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 47
ПРИЛОЖЕНИЯ 49
ПРИЛОЖЕНИЕ А 49
Создание ракетно-космических систем потребовало решения многих сложнейших научных и технических задач. Разработка проблем ракетнокосмической техники явилась мощным толчком в развитии многих областей науки. Системы управления ракетно-космическими комплексами и космическими летательными аппаратами представляют собой сложные автоматизированные системы, уникальные по своей точности и многообразию выполняемых ими задач.
С развитием современной авиационной и ракетной техники увеличились требуемые характеристики высоты полёта, скорости, маневренности и т.д. Основные задачи управления летательными аппаратами решаются с помощью гироскопических приборов и систем. Точность гироскопических приборов определяет, на сколько эффективной будет работа летательных и космических аппаратов. Также на гироскопические системы возлагаются задачи по стабилизации и управлению специальных бортовых систем. Требования к высокой точности стабилизации бортовых систем и тяжёлые условия их эксплуатации привели к созданию гироскопических стабилизаторов [4].
Гиростабилизатор (ГС) - это гироскопическое устройство, предназначенное для стабилизации отдельных объектов или приборов, а также для определения угловых отклонений объектов [1].
Инерциальные системы управления подвижными объектами (ракетами, самолётами и т.д.) требуют стабилизации положения чувствительных элементов с высокой точностью. В системах управления баллистическими ракетами ньютонометры обычно стабилизируют относительно неподвижной в пространстве системы координат, в системах управления другими подвижными объектами, как правило - относительно некоторой вращающейся систем координат [4].
Стабилизация заключается в определение параметров углового положения платформы с приборами и в соответствии с этим выработки сигналов управления, обеспечивающих требуемое положение платформы в выбранной системе координат.
В настоящее время для определения параметров положения платформы, в большинстве случаев, используются гироскопы.
Также ГС используются и для измерения угловых отклонений объектов, то есть выполнять роль систем ориентации. ГС бывают одноосные, двухосные, трёхосные.
Цель выпускной квалификационной работы: проектирование двухосного гиростабилизатора для астрокоррекции малого космического аппарата .
Решаемые задачи:
- анализ технического задания;
- выбор расположения осей стабилизации относительно осей объекта и чувствительных элементов на платформе;
- вывод уравнений движения гиростабилизатора и их анализ;
- определение возмущающих моментов;
- определение параметров цепи стабилизации и выбор структуры и параметров корректирующего контура;
- моделирование динамики гиростабилизатора;
- разработка конструкторской документации.
В выпускной квалификационной работе разработан двухосный гиростабилизатор для астрокоррекции малого космического аппарата. С помощью прикладного пакета КОМПАС 3D разработана 3D модель и определены следующие характеристики:
- масса гиростабилизатора - 6 кг.;
- габариты гиростабилизатора - 219x0283x0302 мм;
- моменты инерции: по оси наружной рамы: ]z = 34 Н • см • с2;
платформы: Jy = 84,6 Н • см • 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 = 1655 Н-см был определен с помощью передаточной функции канала стабилизации ГС и статистической ошибки, заданной в техническом задании. Выбраны структура и параметры
1 + 0.2Р
корректирующего контура системы - 1Акк (р) = . Исследование динамики
XX х . . X V. ' 1 + 0.02?
двухосного гиростабилизатора позволило нам получить следующие значения перерегулирования по двум каналам стабилизации соответственно: п’1 = 32,9%, tf2 = 13,4%. Полученная на графиках переходных процессов точность гиростабилизатора а = 2 угл. мин удовлетворяет техническому требованию.
Разработанная система может устанавливаться на малые космические аппараты. Конструкция данного прибора позволяет, ориентировать и стабилизировать объект одновременно, так же преимущество данной конструкции достаточно малые габариты. Корпус прибора имеет достаточно высокую степень защиты.
