АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ПРИВОДЫ РУЛЯ НАПРАВЛЕНИЯ 8
1.1 Описание руля направления 8
1.2 Виды приводов руля направления 9
1.3 Требования к системе электропривода 16
2 СОЗДАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ 17
2.1 Математическое описание электродвигателя 18
2.2 Математическое описание редуктора 27
2.3 Математическое описание регулятора 30
2.4 Полная структурная схема системы 33
3 ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ 35
3.1 Настройка системы 35
3.2 Результаты моделирования 48
4 ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ И РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 50
4.1 Выбор микроконтроллера 50
4.2 Выбор конденсаторов 51
4.3 Выбор резисторов 51
4.4 Выбор микросхем 52
4.5 Выбор преобразователей 53
4.6 Разработка принципиальной электрической схемы 53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 57
В настоящее время наиболее перспективное направление формирования систем управления летательными аппаратами является электрические рулевые приводы. Они обеспечивают выгодные энергетические и массогабаритные показатели. В отечественном авиастроении большое распространение получили двигатели постоянного тока.
Целью данной выпускной квалификационной работы является исследование и моделирование электропривода руля направления летательных аппаратов.
Актуальность темы заключается в возможности исследования системы управления электропривода руля направления, настройки регуляторов в системе в зависимости от предъявленных требований.
Привод рулевых поверхностей самолета - совокупность устройств, отклоняющих рулевые поверхности по командным сигналам пилота, формирующих данные сигналы управления, обеспечивающих ручное и автоматическое пилотирование, а также статическую и динамическую устойчивость.
Конструкция привода определяется компоновкой летательного аппарата, его органов управления, задачами и требованиями, предъявляемыми к системе управления, необходимой статической и динамическое точности, надежности и рядом других факторов.
Преимуществом летательных аппаратов с полностью электрифицированным оборудованием и единой системой электроснабжением является отсутствие системы трубопроводов системы гидропитания, что улучшает эксплуатационные характеристики.
Математическая модель системы электропривода будет построена в среде MATLAB Simulink, там же будут сняты необходимые осциллограммы.Электропривод состоит из: электродвигателя, который выполняет электромеханическое преобразование энергии, механического компонента, который передает механическую энергию рабочему органу, и системы управления, которая обеспечивает достаточное управление процессом для технического задания.
Характеристики электродвигателя и возможности системы управления определяют работоспособность механизма, точность выполнения команд, динамическую нагрузку электрической машины и другие факторы. Однако, нагрузка на механическую часть системы, условия движения, точность передач влияют на работоспособность двигателя и системы управления, так что электрические и механические компоненты электропривода образуют электромеханическую систему с тесно взаимодействующими элементами.
Задачи выпускной квалификационной работы:
- Изучение работы руля направления;
- Обзор применяемых приводов в системах управления рулем направления;
- Создание математической модели в среде MATLAB Simulink;
- Исследование результатов моделирования.
В данной выпускной квалификационной работе было проведено исследование и моделирование электропривода руля направления летательных аппаратов. В ходе работы были изучены принципы работы рулей направления, виды приводов в системах управления, проанализированы их достоинства и недостатки. Также было обосновано применение электроприводов в данных системах в соответствии с актуальными направлениями в самолетостроении.
В работе было проведено математическое описание системы электропривода и на основании этого построена математическая модель системы в среде MATLAB Simulink.
Математическая модель была настроена в соответствии с требованиями к приводу с помощью ПИД-регулятора. Для этого были подобраны оптимальные коэффициенты регулятора. Полученные переходные характеристики были проанализированы. Переходная характеристика системы отрабатывает заданный угол в соответствии с требованиями по скорости, времени и перерегулирования.
На основании математической модели и подобранной элементной базы была разработана электрическая принципиальная схема узла печатного управления и узла печатного коммутации для данной системы.
В результате выполнения работы стало ясно, что электрические рулевые приводы являются перспективным направлением, так как они обеспечивают выгодные энергетические и массогабаритные показатели, а также являются надежными и простыми в эксплуатации.
