Лабораторная работа часть 1. Описание методики эскизного проектирования мехатронной системы при ее модернизации

Лабораторная работа часть 1. Описание методики эскизного проектирования мехатронной системы при ее модернизации.

Важнейшая часть радиотелескопа - объект управления для приводов - зеркало антенной установки (АУ). Оно имеет две степени подвижности: по азимутальной оси в диапазоне ±172,5 град относительно направления “север - юг” и по угломестной оси в диапазоне ± 87,5 град относительно направления на зенит.

Общая масса вращающихся частей АУ составляет: 8 т по угломестной оси и 27 т по азимутальной оси.

Основные требования к системе приводов до и после модернизации представлены в табл. 1

Таблица 1.

Параметр	Азимут	Угол места
До модернизации	После модернизации	До модернизации	После модернизации
Диапазон скоростей	0 ÷ 205 угл.с./с	2,5 ÷ 9000 угл.с./с	0 ÷ 325 угл.с./с	2,5÷ 9000 угл.с./с
Диапазон ускорений	0÷ 20,5 угл.с./с2	0 ÷ 36 угл.с./с2	0 ÷ 32,5 угл.с./с2	0 ÷ 36 угл.с./с2
Ошибка наведения	≤ 10 угл.с.	≤ 2,5 угл.с.	≤ 10 угл.с.	≤ 2,5 угл.с.

 

При классическом варианте эскизного проектирования проводятся следующие стадии работы

1. Разработка функциональной схемы (энергетический расчет, определение силовой части привода, выбор датчиков, выбор и определение параметров УПУ)

2. Регулировочный расчет (анализ, а затем синтез системы управления)

3. Моделирование

Далее проводятся анализ технологической, экономической составляющих проекта, и другие дополнительные моменты.

При модернизации существующей системы, такой порядок действий не применим.

1. Определили причины модернизации.

Появилась новая задача- слежение за низколетящими орбитальными ЛА. Отсюда возникли новые требования к системе (см. табл. 1)

2. Недостатки старой схемы.

- использование ЭМУ не позволяет увеличивать коэффициент усиления до необходимого уровня, так как возникает неустойчивость (схема ЭМУ-ИД- высокий наклон ЛАЧХ)

- малый динамический диапазон ДПТ, за счет того, что по конструкции ротор ДПТ- медные проводники и коллекторный узел.

Исходя из этих недостатков и новых требований, используется в качестве ИД- асинхронный двигатель.

Выбранный двигатель определяет особенности дальнейших расчетов:

- существующий ряд асинхронных двигателей значительно уже, чем двигателей постоянного тока, так же необходимо учитывать специализированные требования к двигателю- как то встроенный тормоз и датчик скорости.

Таким образом дальнейший расчет сводится к выбору конкретного вида двигателя и редуктора и датчика положения (с учетом температурных особенностей.)

После проведения анализа новых требований к системе приводов были приняты следующие технические решения:

- Замена двигателей постоянного тока с управлением от электромашинных усилителей на современные специализированные асинхронные двигатели с управлением от векторных преобразователей частоты (ПЧ);

- Отказ от двухдвигательной схемы привода каждой оси с громоздким предварительным редуктором и переход на однодвигательную схему с диапазоном регулирования скорости 10000, с компактным одноступенчатым предварительным редуктором;

- Использование на осях АУ современных датчиков абсолютного отсчёта с разрешающей способностью в 1 угл.с.

На данном рисунке обозначено: 1- двигатели; 2 - фотоимпульсные датчики; 3 - электромагнитные тормоза.