Синтез активных систем низкочастотной виброизоляции для космических объектов

• Автор: Рыбак, Лариса Александровна
• Шифр специальности: 05.02.18
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 269 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1.

ОБЗОР ПЕРСПЕКТИВНЫХ СХЕМ АКТИВНОЙ ПОДВЕСКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПЛАТФОРМ

1.1. Общий характер динамических воздействий на платформы и требования к виброизоляции технологических платформ

1.2. Системы активных упругих подвесов

1.2.1. Упругая активная подвеска с механическими пружинами

1.2.2. Виброизолирующие опоры на основе управляемых электромагнитов

1.3. Активные системы виброизоляции кинематического принципа действия

1.3.1. Общие принципы устройства и действия

1.3.2. Устранение статических и стационарных относительных перемещений
1.3.3. Электрогидравлическая система
1.3.4. Электромеханическая система
1.3.5. Некоторые альтернативные решения для активной системы виброизоляции кинематического принципа действия
1.4. Выбор схемы и основных параметров электропривода, постановка
задачи исследования
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 2.
СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНОГО РЕГУЛЯТОРА ОДНОМЕРНОЙ СИСТЕМЫ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ КИНЕМАТИЧЕСКОГО ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ В НЕПРЕРЫВНОЙ ЧАСТОТНОЙ ОБЛАСТИ
2.1. Синтез оптимальных передаточных функций при совместном
действии случайных и детерминированных воздействий
2.1.1. Виброизоляция объекта относительно основания бесконечно большой массы
2.1.2. Виброизоляция объекта в виде абсолютно жесткой массы относительно основания конечной массы
2.1.3. Вывод рабочих формул
2.2. Выбор передаточных функций каналов обратных связей
электромеханической системы
2.2.1. Бесконечно жесткая характеристика электродвигателя
2.2.2. Учет электромеханической характеристики электродвигателя
2.2.3. Учет электромеханической характеристики электродвигателя и
эффекта самоторможения
2.2.4. Учет пассивного виброизолятора
2.3. Инвариантное управление с алгоритмом переключения как альтернативный нелинейный вариант
2.4. Учет ограничений на частотный диапазон действия привода
ВЫВОДЫ
ГЛАВА
ЦИФРОВОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОДНОМЕРНОЙ СИСТЕМОЙ
АКТИВНОЙ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ
3.1. Проблемы синтеза системы цифрового управления
3.2. Уравнения состояния и переходная матрица состояния
3.3. Модель дискретной системы с аналоговым объектом управления
3.4. 2-преобразование дискретных уравнений
3.5. Структура функции управления, запаздывание в измерениях
ВЫВОДЫ
ГЛАВА
СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНОГО ЦИФРОВОГО РЕГУЛЯТОРА
АКТИВНОЙ СИСТЕМЫ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ В ДИСКРЕТНОЙ
ЧАСТОТНОЙ ОБЛАСТИ
4.1. Переход от непрерывных оптимальных передаточных функций к дискретным алгоритмам
4.2.Синтез оптимальных передаточных функций
4.2.1. Виброизоляция относительно основания бесконечно
большой массы
4.2.2. Виброизоляция относительно основания конечной массы
4.3. Выбор передаточных функций каналов обратных связей
4.4. Синтез цифрового регулятора состояний с наблюдателем НО
4.5. Синтез оптимального цифрового регулятора состояний
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 5.
ИНВАРИАНТНЫЕ К ВОЗМУЩЕНИЯМ НЕЛИНЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ АКТИВНОЙ ВИБРОИЗОЛЯЦИЕЙ
5.1. Построение базовых управлений
5.2. Математическое моделирование системы управления
5.3. Инвариантное управление с оптимальными параметрами
5.4. Инвариантное управление с использованием наблюдателя
5.5. Цифровое управление, реализующее принцип минимума-
максимума относительных перемещений
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 6.
ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ ВИБРОИЗОЛИРОВАННЫХ ПЛАТФОРМ
6.1. Эквивалентная схема соединения двух блоков шестью стержнями с идеальными шаровыми шарнирами
6.2. Устойчивость статического положения стержневой системы
6.3. Определение функции изменения длины эквивалентных стержней в зависимости от схемы приводного механизма и построения типового модуля
6.4. Примеры устойчивых и неустойчивых конфигураций
6.5. Оптимальное проектирование конфигураций механизмов
6.6. Кинематический и кинетостатический анализ пространственных платформ
ВЫВОДЫ
ГЛАВА
СИНТЕЗ МНОГОМЕРНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
ВИБРОИЗОЛИРОВАННЫМИ ПЛАТФОРМАМИ В ПРОСТРАНСТВЕ
7.1.Уравнения движения для случая основания бесконечно большой массы
7.2.Уравнения движения для случая основания конечной массы
7.3. Синтез матрицы оптимальных передаточных функций
7.4. Определение передаточных функций каналов обратных связей методами полиномиальной алгебры
7.5. Управление при одномерных передаточных функциях для
отдельных механизмов
7.6. Инвариантное нелинейное управление отдельными механизмами
7.7. Синтез многосвязного управления для двумерной плоской задачи
ВЫВОДЫ
ГЛАВА
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АКТИВНЫХ СИСТЕМ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ КИНЕМАТИЧЕСКОГО ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ

Однако, частотный диапазон действия значительно уже и следует ожидать, что система будет работоспособной до частот не более 5-10 Гц.
Отличительной особенностью электромеханической системы является выполнение силового привода в виде электрической следящей системы, воздействующей на исполнительный механизм. Электрическая следящая система включает: усилитель, вращательный двигатель постоянного тока, датчики обратной связи и регулятор. Кроме того, наличие самотормозящейся пары в механизме передачи движения от двигателя к объекту, обеспечивает нечувствительность системы к возмущениям со стороны объекта, жесткую фиксацию при неработающем электродвигателе, что соответствует концепции системы виброизоляции кинематического принципа действия.
В первом приближении можно принять, что относительная скорость пропорциональна управляющему сигналу, т.е.
X -V = и.
Более глубокий анализ динамики потребует учета электромеханических и электромагнитных свойств электродвигателя, управляющей электрической цепи и самотормозящейся пары.
Выполнение исполнительного механизма в виде ходового винта и гайки с ходовой резьбой самотормозящегося типа и направляющего элемента, обеспечивающего отсутствие поворота гайки, приводит к схеме, рис. 1.9. Система виброизоляции расположена между объектом и вибрирующим основанием и состоит из акселерометров, датчика относительного перемещения, регулятора, усилителя мощности, электродвигателя постоянного тока, исполнительного механизма, состоящего из ходового винта и гайки, и направляющего элемента.
Акселерометры, располагаемые на объекте и основании, и датчик относительного перемещения, располагаемый между объектом и основанием, соединены со входом регулятора, выход которого связан со входом электрической следящей системы, состоящей из последовательно соединенных усилителя мощности и управляющей обмотки исполнительного двигателя, закрепленного на основании.
Электрические сигналы от акселерометров и датчика относительного перемещения поступают в регулятор, сигнал которого поступает на вход электрической следящей системы, управляющей поворотом ротора