АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 9
1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О МЕЖДУНАРОДНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ
СТАНЦИИ 11
1.1. Эксплуатация международной космической станции 11
1.2. Электроснабжение станции 14
2. ВЫБОР ТИПА ЭЛЕКТРОПРИВОДА ДЛЯ СИСТЕМЫ ОРИЕНТАЦИИ
СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ 17
2.1. Принцип действия и устройства двигателя постоянного тока с
возбуждением от постоянных магнитов 17
2.2. Принцип действия, устройство синхронного двигателя с
возбуждением от постоянных магнитов 20
2.3. Сравнительный анализ двигателя постоянного тока и синхронного
двигателя с возбуждением от постоянных магнитов 23
3. ВЫБОР, ОПТИМИЗАЦИЯ И ОЦЕНКА РЕДУКТОРА ПО КРИТЕРИЮ
БЫСТРОДЕЙСТВИЯ И ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ 26
3.1. Выбор оптимального коэффициента передачи редуктора по
критерию быстродействия 26
3.2. Оптимизация передаточного числа редуктора по критерию
энергоэффективности 28
3.3. Оценка необходимости ограничения ускорения электропривода
систем ориентации солнечных батарей 29
4. НАСТРОЙКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
СИСТЕМ ОРИЕНТАЦИИ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ 34
4.1. Расчёт параметров эквивалентной машины постоянного тока 34
4.2. Расчёт регуляторов контуров тока, скорости и положения 37
4.3. Проверка системы управления по частотным характеристикам 41
4.4. Разработка программного кода системы управления 42
4.5. Модель бездатчикового векторного электропривода на СДПМ для
СОСБ 44
4.6. Экстремальная система ориентации солнечных батарей 45
5. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
ЭЛЕКТРОПРИВОДА 47
5.1. Блок питания 47
5.2. Блок управления 50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 54
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 55
ПРИЛОЖЕНИЕ А 58
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 59
ПРИЛОЖЕНИЕ В 61
Электромеханический привод представляет собой целую систему, предназначенную для того, чтобы привести в движение рабочие органы различных машин и управлять этим движением.
Электропривод нашел широкое применение, на сегодняшний день его используют практически во всех сферах человеческой деятельности, но есть такие сферы, где без электропривода просто не обойтись, например, ракетостроение.
Система ориентации солнечных батарей предназначена для наведения панелей солнечных батарей на Солнце. За счет этого космический аппарат будет получать энергию для полного электроснабжения. Наведение выполняется путем поворотов и последующего поддержания требуемой ориентации в пространстве корпуса космического аппарата, средствами системы управления движением и поворота солнечных батарей, электромеханическими приводами, относительно корпуса космического аппарата.
Целью данной работы является разработка электропривода, выполняющего функцию ориентации солнечных батарей космического аппарата.
Такой электропривод должен отвечать основным требованиям: обладать меньшим размером, легко управляться и иметь высокий КПД. А система управления данного электропривода должна обладать точностью и низким энергопотреблением.
Предъявляемым требованиям в достаточной мере соответствует выбранный тип электропривода и разработанная система управления.
Актуальность и практический аспект данной выпускной квалификационной работы заключается в разработке электропривода не типичной конструкции и повышенной надежности для осуществления работы в космическом пространстве.
В соответствии с поставленной целью, необходимо решить следующие задачи:
1. Провести сравнительный анализ двигателя постоянного тока и синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов.
2. Провести расчёт параметров электропривода и настройку его системы автоматического управления.
3. Разработать программу системы управления для частотного преобразователя, к которому подключен синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов.
4. Произвести разработку принципиальной электрической схемы электродвигателя
В результате выпускной квалификационной работы был разработан электропривод для системы ориентации солнечных батарей космического аппарата согласно требованиям, предъявляемым к выполнению технологического процесса.
Был осуществлен расчёт параметров эквивалентной машины постоянного тока и расчёт регуляторов контура тока, скорости и положения для настройки системы автоматического управления электропривода.
Было проведено математическое моделирование с использованием программного пакета Jigrein.
Была выполнена разработка принципиальной электрической схемы электропривода для поддержки СОСБ в сервисе EASYEda.
Задачи выпускной квалификационной работы решены. Поставленные цели достигнуты.
