АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 8
1 РУЛЕВЫЕ МАШИНЫ 11
1.1 Электрогидравлические рулевые машины 11
1.2 Электропневматические рулевые машины 13
1.3 Электрические рулевые машины 15
1.4 Выбор рулевой машины 17
1.5 Требования к динамике рулевого привода 17
2 ТРЕБОВАНИЯ К ПРИВОДУ РУЛЕВОЙ МАШИНЫ 20
2.1 Требования по моменту 20
3 ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ДВИГАТЕЛЯ 22
3.1 Определение передаточного отношения редуктора 23
4 РАСЧЁТ НОМИНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДВИГАТЕЛЯ 30
5 ПОСТРОЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ 42
6 МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ПРИВОДА 44
6.1 Настройка контура регулирования скорости 54
6.2 Настройка контура регулирования угла 57
7 РАЗРАБОТКА ЭЛ. СХЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 63
7.1 Функциональная схема электропривода 63
7.2 Разработка электронного блока управления 64
7.3 Разработка силового инвертора 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 70
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 71
ПРИЛОЖЕНИЕ А ЭЛ. СХЕМА СИЛОВОГО ИНВЕРТОРА 73
Рулевые приводы предназначены для поворота или перемещения органов управления и в основном представляют достаточно сложные замкнутые автоматические системы, относящиеся к классу силовых следящих приводов.
С увеличением скоростей полёта повышаются требования к быстродействию как системой управления в целом, так и к входящим в неё исполнительным устройствам - рулевым приводам. С повышением быстродействия систем управления скоростных высокоманевренных ЛА рулевой привод оказывает всё более сильное влияние на динамику систему управления. В этом случае рулевой привод не может рассматриваться как безынерционный элемент системы управления даже на первоначальных этапах её проектирования и расчёта.
Существует несколько видов рулевых машин:
• Электрогидравлические
• Электропневматические
• Электрические
Но как известно, для космического летательного аппарата электрогидравлические и электропневматические рулевые привода применяются не так часто, как электрические, так как последние более выгодны как по энергетическим, так и по массовым показателям. А это огромное преимущество перед другие приводами. Поэтому, в данной работе более подробно рассматривается только электрический рулевой привод.
К электроприводу, так же как и к любому техническому объекту, предъявляются технические требования. Приведём лишь список этих требований, а в дальнейшем рассмотрим их более детально:
• Быстродействие;
• Качество;
• Точность;
• Требования по надежности;
ЮУрГУ - 130302.2020.716.01 ПЗ ВКР Лист
8
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
• Совместимость;
• Энергетическая эффективность.
Все эти требования очень важны. Не выполнение хотя бы одного из них может привести к неработоспособной системе, которая может привести к катастрофическим последствиям.
Теперь немного поговорим о маршевом двигателе. По сути, это основной и один из самых главных двигателей космического летательного аппарата, который используется для того, чтобы привести аппарат в движение. Он работает до того момента, пока аппарат не достигнет своей цели или пока не настанет конец активного участка полёта. Управление полётом же осуществляется благодаря регулированию направления вектора тяги ракетного двигателя.
Маршевые двигателя делятся на разные категории. Рассмотрим некоторые из них:
• Жидкостные ракетные двигатели;
• Ионные двигатели;
• Турбовинтовой двигатель;
• Твердотопливные ракетные двигатели;
• Гибридные ракетные двигатели.
Теперь разберёмся более подробно, какие цели и задачи выпускной квалификационной работы.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка электропривода для регулирования направления вектора тяги маршевого двигателя космического летательного аппарата.
Аналитической задачей является изучение научной литературы (в частности статью, которую мы, скажем так, оптимизируем), которая объясняет принципы и устройство управления положением космических объектов в инерциальном пространстве, принципы выбора электрических двигателей, а также передаточного числа редуктора и принципы настройки системы автоматического управления электропривода.
Проектные задачи:
1) Выбор параметров привода - требуемой добротности и мощности двигателя.
2) Оценочный расчёт двигателя для определения приближённых его габаритов,
массы и момента инерции.
3) Моделирование процесса отработки заданного угла за заданное время и уточнение параметров двигателя.
4) Разработка силовой части электроники.
5) Синтез регулятора и моделирование динамических процессов.
В результате расчётов и моделирования был разработан электропривод для регулирования направления вектора тяги маршевого двигателя космического летательного аппарата. В конечном итоге был рассчитал двигатель и передаточное число редуктора; промоделировал механическую часть электропривода и убедился, что мои расчёты были верны; настроил контуры регулирования угла и скорости; разработал принципиальную электрическую схему системы управления электропривода.
