АННОТАЦИЯ 2
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ 5
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ И ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ТЕРМОКАМЕРЫ 8
1.1 Построение физической модели 11
1.2 Разработка функциональной схемы 14
2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ ДЛЯ КЛИМАТИЧЕСКОЙ КАМЕРЫ 16
2.1 Выбор элементной базы для климатической камеры 16
2.2 Построение вентилятора климатической камеры в среде CAD 30
2.3 Разработка математической модели системы 31
3 ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УПРАВЛЕНИЯ КК 40
3.1 Проверка устойчивости системы 40
3.2 Построение структурной схемы 43
3.3 Моделирование разработанной системы 45
4 РЕАЛИЗАЦИЯ 54
4.1 Выбор программированного логического контроллера 54
4.2 Выбор и подключение технологической сети 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 69
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ А 76
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 7 7
ПРИЛОЖЕНИЕ В 86
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 90
К настоящему моменту времени автоматические и автоматизированные системы повсюду, самолеты, корабли, автомобили и даже дома без них уже никуда. Но для многих из них необходим гироскоп, например для автомобиля и телефона, наиболее популярные и распространённые на данный момент - оптические и электромеханические гироскопы.
Для испытаний гироскопа можно использовать климатические камеры, они бывают стационарные или вращающиеся. Климатическая камера позволяет точно моделировать агрессивное воздействие окружающей среды.
В России область разработки климатических камер была утеряна в девяностых годах прошлого века, и только последние 10 лет данная область разработки вновь становится актуальной. А для получения практических навыков во время обучения, создаются лаборатории и лабораторные стенды. Данная разработка является углублением теоретических знаний с получением технологии разработки объекта.
Разрабатываемая климатическая камера является частью системы приборов: поворотного динамического стенда, пульта управления системой и климатической камеры.
В ходе выпускной квалификационной работы, будут рассмотрены основные этапы разработки автоматической тепловой камеры, для испытательного стенда по испытанию гироскопических приборов. При выполнении ВКР будут рассмотрены обе части работы: теоретическая и практическая. Теоретическая часть для исследования других технических решений, выборки своего, выбора компонентов системы. Практическая часть необходима для реализации устройства. Исследования в практической части выполнены следующими методами: исследование на устойчивость проведено методом Гурвица, система промоделирована в среде моделирования VISSIM, ПИД (пропорционально-интегрально-дифференциальный) регулятор подобран Методом Циглера-Николса, с дополнительной ручной настройкой.
Цель ВКР: разработать автоматическую климатическую камеру для испытаний навигационных приборов.
Задачи ВКР:
а) разработать физическую модель климатической камеры;
б) разработать функциональную схему управления климатической камеры;
в) выбрать элементную базу;
г) разработать математическую модель климатической камеры;
в) найти область устойчивости разомкнутой системы;
д) разработать структурную схему ;
е) исследовать систему в программе VISSIM;
ж) подвязать протокол Modbus;
з) проанализировать результаты работы в целом.
В ходе выпускной квалификационной работы были проработаны 4 раздела разработки автоматизированной климатической камеры и рассмотрены два пирамиды АСУ ТП.
В первом разделе были рассмотрены два технических решения климатической камеры, была разработана физическая модель объекта и разработана функциональная схема управления объекта управления.
Во втором разделе рассмотрен нижний уровень АСУ ТП: произведен выбор элементной базы климатической камеры, построение вентилятора в CAD системе Solid Edge, для получения момента инерции. При выборе элементной базы были подобраны: двигатель; датчики влажности, температуры; вентилятор. Составлена математическая модель системы.
В третьем разделе была проведена работоспособность системы с помощью проверки устойчивости по критерию Гурвица. По математической модели была составлена структурная схема, которая была построена в среде моделирования VISSIM. По результатам моделирования введен ПД регулятор, который обеспечил нулевое перерегулирование, время регулирования составило 1,04 секунды, а статическая ошибка соответствует требованиям ТЗ и меньше 1%.
В четвёртом разделе был произведен выбор отладочной платы STM32F3Discovery, выбран протокол передачи данных по сети Modbus RTU. Реализовано приложение для физического тестирования устройства Modbus.
