Проектирование привода горизонтального канала наведения и стабилизации ОЭС - Дипломная работа

Автоматическое управление различными объектами приводит к необходимости разработки создания сложных систем, включающих в себя вычислительные машины, автоматические регуляторы, исполнительные устройства т.п. В системах управления широкое применение получили устройства с механическим выходом, т.е. автоматизированные приводы, в которых в подавляющем большинстве случаев перемещение выходного звена пропорционально (или равно) входной управляющей координате. При этом исполнительный двигатель должен преодолевать имеющиеся на выходном валу нагрузки (возмущающие воздействия) и развивать скорости и ускорения, обеспечивающие его слежение за входным управляющим воздействием, а система управления двигателем должна обеспечивать необходимую точность слежения, которые, как правило, должны обладать высокой динамической точностью. Требуемые динамические свойства привода и типичные законы изменения управляющих и возмущающих воздействий зависят от назначения системы управления в целом и функций, выполняемых в ней приводом.Автоматизация процессов управления различными объектами сопровождается широким использованием следящих приводов. Следящие приводы нашли применение во многих областях техники. Они используются в системах управления металлорежущими станками, металлургическими прокатными станами, шагающими экскаваторами, в системах управления манипуляторами, в моделирующих стендах, в системах управления объектами вооружения и т.д. Применение современных следящих приводов в военной технике является необходимым фактором, который способствует повышению тактико-технических характеристик систем слежения и ведения огня. Точность, скорость, качество и надежность работы современного вооружения при обеспечении боевой готовности армии и в боевых условиях играет важную роль в поддержании обороноспособности страны.Следящий привод, установленный на подвижном основании обычно замкнут по углу поворота нагрузки. С целью улучшения динамических характеристик он может содержать местную обратную связь по скорости двигателя или скорости нагрузки, компенсирующие связи по управляющему и возмущающему воздействиям. Анализ динамических возможностей и энергетических характеристик привода является важным этапом процесса проектирования, который следует проводить непосредственно после выявления технических требований к приводу. Если требуемые скорости и ускорения выше тех значений, которые способен обеспечивать привод, то попытки получения удовлетворительного функционирования привода введением каких - либо корректирующих устройств будут безуспешны. Корректирующие устройства предназначены для обеспечения требуемой точности привода и более полного использования его динамических возможностей.Определим угловые скорости и ускорения привода, моменты времени, когда они достигают экстремальных значений.(4.1) где , - время слежения от начала процесса до момента прохождения параметрового участка (ОУ); Графики, характеризующие закон движения представлены на рисунке 4.1. Максимальные значения характеристик горизонтального канала можно определить по следующим формулам: МАКС = V0/P, (4.4) где МАКС - максимальная угловая скорость. 2)Угловые колебания подвижного основания заданы гармоническим законом: (4.6) где A=50-амплитуда колебаний подвижного основания, - частота колебаний подвижного основания. fk=0,8На основании расчетов был выбран бесконтактный моментный электродвигатель с номинальным моментом 120 Нм. Сигнал управления электродвигателем - аналоговый, постоянного тока, двуполярный, общая точка электрически не связана с минусом источника питания 27 В. Блок обработки сигналов датчика угла выдает : 1) сигнал по положению ротора для обеспечения силового коммутатора ; 2) цифровой сигнал по углу поворота вала двигателя, при этом реализуется преобразователь угол - код, обеспечивающий измерение и выдачу в цифровую вычислительную систему (ЦВС) углов поворота вала с ошибкой не более 20 угловых секунд, разрядности не менее 16.Диапазон измерительных углов 0-360°, максимальная угловая скорость 66 об./мин. Обмен информацией между аппаратурой ДБМ и ЦВС производится по магистральному последовательному интерфейсу, при этом ЦВС выполняет функции контролера, а оконечное устройство (ОУ) входит в состав аппаратуры электродвигателя.Пространственная область применения следящих приводов может быть оценена путем построения зон предельных скоростей и ускорений приводов. Наглядное представление о зоне дает изометрическая проекция, построенная в трехмерном координатном пространстве (H, P, Dc), но чаще всего строят вертикальные и горизонтальные сечения зон. Вертикальное сечение представляет собой проекцию пространственной зоны на координатную плоскость (Н, Dc), вычисленную в предположении Р = const , Vo = const, Н = var, Dc = var. Горизонтальное сечение представляет собой проекцию пространственной зоны на координатную плоскость (Р, Dc), вычисленную в предположении Н = const, Vo = const, Р = var, Dc = var.Используя параметры двигателя из базы данных, определим параметры матмодели: скорость холостог

Содержание

Введение 6

1. Обоснование актуальности темы и постановка задачи 8

2. Обзор литературы по следящим приводам 10

3. Разработка алгоритма проектирования следящего привода 13

4. Определение зависимости скорости и ускорения наведения АОП от дальности 15

5. Расчет потребной мощности ЭДВ 18

6. Определение типа и параметров ЭДВ 19

Наименование характеристик 20

7. Расчет зон работы следящего привода 22

8. Определение параметров математической модели двигателя 24

9. Формирование скоростного контура привода ГН 29

10. Определение параметров корректирующих устройств скоростного привода 34

11. Формирование контура наведения и стабилизации с определением параметров корректирующих устройств 38

12. Определение точностных характеристик 47

13. Разработка конструкции и технология изготовления БУ следящего привода 50

13.1. Конструкция платы БУ привода 50

13.2. Технологическая часть 54

13.3. Расчет показателей надежности БУ следящего привода 56

14. Охрана труда и окружающей среды 59

14.1. Охрана труда 59

14.1.1. Анализ вредных и опасных производственных факторов. 59

14.1.2. Требования к производственному помещению. 60

14.1.3. Микроклиматические условия производственного помещения и вентиляция. 62

14.1.4. Требования к освещению производственного помещения. 66

14.1.5. Техника безопасности. 68

14.2. Охрана окружающей среды 71

15. Организационно-экономический раздел 77

15.1. Составление и расчет сетевого графика. 77

15.2. Расчет затрат на проектирование и изготовление следящего электропривода 85

Заключение 93

Библиографический список 94

Приложения 96

Реферат

Автоматическое управление различными объектами приводит к необходимости разработки создания сложных систем, включающих в себя вычислительные машины, автоматические регуляторы, исполнительные устройства т.п.

В системах управления широкое применение получили устройства с механическим выходом, т.е. автоматизированные приводы, в которых в подавляющем большинстве случаев перемещение выходного звена пропорционально (или равно) входной управляющей координате. Автоматизированные приводы с указанными свойствами относятся к классу следящих систем.

Выходной вал следящего привода с определенной степенью точности воспроизводит в виде механического перемещения входной управляющий сигнал. При этом исполнительный двигатель должен преодолевать имеющиеся на выходном валу нагрузки (возмущающие воздействия) и развивать скорости и ускорения, обеспечивающие его слежение за входным управляющим воздействием, а система управления двигателем должна обеспечивать необходимую точность слежения, которые, как правило, должны обладать высокой динамической точностью.

Требуемые динамические свойства привода и типичные законы изменения управляющих и возмущающих воздействий зависят от назначения системы управления в целом и функций, выполняемых в ней приводом. По этим признакам следящие системы могут быть разбиты на следующие группы: приводы систем автоматического сопровождения, приводы пусковых устройств, приводы устройств гиростабилизированных платформ, приборные приводы и т.д.

Данная работа посвящена проектированию привода системы, относящейся к классу систем автоматического сопровождения (САС). К этой группе относятся приводы широкого класса систем, предназначенных для слежения за объектами, перемещающимися в пространстве (приводы систем радиолокационных камер, оптических визиров, координаторов, астроориентиров). Требования к динамике определяются законом движения объекта и условиями наилучшей фильтрации случайной составляющей входного сигнала. Необходимо учитывать и значительные возмущения в виде «ветрового момента». Приводы, установленные на подвижном основании, должны обеспечивать высокую точность отработки угловых колебаний основания.

Основные задачи проектирования состоят в выявлении требуемых динамических свойств привода, в выборе исполнительного двигателя, обладающего нужными предельными динамическими возможностями, определении метода разработки системы управления, которая при максимальной простоте и надежности и минимальных габаритах и весе обеспечивает необходимую динамику и точность.

При проведении расчетов были использована пакеты прикладных программ MATHCAD 6.0 plus, MATHCAD 7.0 и MATHLAB 5.0.