Оптимальний позиційно-слідкуючий електропривод оптичного телескопа - Автореферат

Вперше отримано аналітичні залежності параметрів оптимальних за нагріванням двигуна траєкторій зміни координат (струму і швидкості) в процесі позиціювання з врахуванням обмежень координат прискорення і ривка, які є компромісним варіантом відносно швидкодії і нагрівання і використання яких дає змогу забезпечити технічні і функціональні вимоги до роботи ОТ. Розроблено САК електроприводом ОТ зі змінною структурою, що визначається режимами роботи - позиціювання і слідкування, яка відрізняється від існуючих новим поєднанням способів керування та законом автоматичного перемикання її структури, що дозволило забезпечити необхідні показники в статичних і динамічних режимах роботи ОТ. Удосконалено закон керування навантажувальною машиною стенда на базі математичної моделі динаміки механічної частини ОТ, який забезпечує моделювання реального моменту інерції ОТ відносно азимутальної осі та зміну його величини під час руху труби відносно кутомісної осі, а також дозволяє фізично моделювати реальні значення активного і реактивного навантажень, що дає змогу вдосконалити експериментальні дослідження і випробування ЕП наведення ОТ. Розроблено алгоритм і компютерні програми для розрахунку і дослідження параметрів оптимальних за нагріванням двигуна траєкторій зміни координат ЕП наведення ОТ з автоматичним вибором одного із трьох характерних випадків, що дало можливість автоматизувати процес розрахунку вказаних траєкторій і в результаті знизити перегрівання двигуна на 37% (порівняно з неоптимальним керуванням) при збільшенні часу позиціювання до 10%. Серед наукових праць, які опубліковано зі співавторами, автору належить: [1] - аналіз методів синтезу САК позиційними ЕП, що працюють в режимі слідкування; [3] - розроблення в середовищі MATLAB/Simulink математичних моделей САК, синтезованої в результаті АКР, реальним ЕП телескопа з релейними регуляторами координат; [4] - розроблення алгоритму керування навантажувальною машиною стенда для моделювання параметрів реального телескопа, розроблення в середовищі MATLAB/Simulink математичної моделі динамічної моделі реального телескопа; [5, 6] - участь у розвязанні оптимальної за нагріванням задачі визначення діаграм струму і швидкості з врахуванням різної кількості обмежень координат ЕП, побудова математичних моделей в пакеті MATHCAD; [7] - розроблення і дослідження позиційно-слідкуючої САК зі зміною структурою, що визначається режимами роботи ОТ; [9] - застосування системи автоматичного керування зі змінною структурою для керування безредукторним безконтактним ЕП; [10] - участь у проведенні експериментальних досліджень на фізичній динамічній моделі механічної частини ОТ.З метою розробки та дослідження ЕП телескопа у науково-дослідній лабораторії СКБ ЕМС розроблений і виготовлений стенд АИК-3 з електромашинним агрегатом, який складається з тихохідних моментних двигунів: привідного (ПМД), електричної машини для імітації навантаження (НММ) і тахогенератора, що розташовані на одному вертикальному валі (діаметр порядку 1 м). Розроблена ДМ телескопа складається з обєкта випробування (ОВ) - ЕП наведення телескопа відносно азимутальної осі і динамічного функціонального аналога (ДФА), який еквівалентно з точки зору механічних навантаження на ЕП представляє трубу ОТ зі всією оптико-електронною системою, а також компоненти технологічного призначення і зовнішнє середовище. Тому повноцінні випробування САК можливо проводити на стенді, якщо за допомогою ДФА можливо створити на валі двигуна момент, який є сумарною діє усіх вище перелічених чинників. Ідентичність поведінки системи під час випробувань забезпечується ідентичністю моментів та координат положення: (10) де , - моменти виконавчого двигуна стенда та реального телескопа відповідно; аст(t), at(t)-кути повороту валу виконавчого двигуна стенда та реального телескопа відповідно; - час проведення одного циклу випробування. , отримано закон керування НММ стенда: (11) де , - відповідно моменти реактивного і активного статичних навантажень в реальному ОТ; - момент реактивного статичного навантаження стенда.У дисертаційній роботі, виходячи зі специфічних вимог об‘єкта та особливостей безредукторної реалізації ЕП великого ОТ, отримала подальший розвиток теорія оптимального за нагріванням двигуна керування позиційно-слідкуючим ЕП з врахуванням обмежень координат прискорення, ривка і перегрівання обмоток якоря двигуна, а також досліджено і обґрунтовано вибір раціонального варіанту оптимального за швидкодією керування, отриманого в результаті АКР, що працюють у ковзному режимі. Для забезпечення високих вимог до діапазону регулювання швидкості, статичної і динамічної точності наведення ОТ доцільно використовувати безредукторні ЕП з МД вбудованої конструкції, САК якими повинні розроблятися з використанням особливостей ЕП (м‘яка електромеханічна характеристика МД, мала електромагнітна стала часу, великий та змінний момент інерції) і специфічних вимог (жорсткі обмеження координат прискорення і ривка та перегрівання якірних обмоток). На основі проведеного аналі

1. Загальна характеристика роботи електропривод телескоп двигун автоматичний