Электромеханические системы регулирования усилий с комбинированным способом компенсации силы тяжести

• Автор: Дебда, Дмитрий Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 230 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ РЕЕУЛИРОВАНИЯ УСИЛИЙ
ПРИ СОЗДАНИИ СИСТЕМ КОМПЕНСАЦИИ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ
1.1. Существующие подходы и способы построения
систем управления усилиями в различных областях техники
1.2. Особенности построения, реализации и математического описания систем компенсации силы тяжести при имитации невесомости
1.3. Определение показателей качества моделирования
невесомости на стендах обезвешивания
1.4. Постановка задачи исследований
2. ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ И ФИЗИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ КОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМ КОМПЕНСАЦИИ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ
2.1. Особенности получения математических моделей электромеханических систем с упругими связями
2.2. Создание и исследование экспериментальной
комбинированной системы компенсации силы тяжести
2.3. Получение и исследование математических моделей
комбинированных систем компенсации силы тяжести
Выводы
3. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И СПОСОБЫ РЕАЛИЗАЦИИ СИЛОВОЙ ЧАСГИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ КОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМ КОМПЕНСАЦИИ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ
3.1. Особенности реализации механической части систем регулирования усилий в гренажных комплексах
для подготовки космонавтов к внекорабельной деятельност и
3.2. Многофакторный выбор параметров силовой части
систем вертикальных перемещений
Выводы
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ С ТРУКТУРЫ И ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ КОМБИНИРОВАННОЙ
СИЛОКОМПЕНСИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ
4.1. Постановка задачи и выбор метода синтеза исследуемой системы .
4.2. Разработка структуры системы регулирования усилий
4.3. Синтез управляющих устройств комбинированной силокомпенсирующей системы
4.4. Математическое моделирование и экспериментальное
исследование систем регулирования усилия
Выводы

5. МОДЕРНИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВА ОБЕЗВЕШИВАНИЯ • СКАФАНДРОВ ТРЕНАЖЕРА "ВЫХОД-2" С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
КОМБИНИРОВАННОЙ СИЛОКОМПЕНСИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ
5.1. Реализация комбинированной силокомпенсирующей системы тренажера "Выход-2"
5.2. Исследование электропривода вертикальных перемещений
с активной и комбинированной силокомпенсирующей системой .
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Повышение требований к производительности и надежности технологических установок, качеству выпускаемой продукции и энергосбережению обуславливает необходимость применения современных быстродействующих электроприводов (ЭП). В ряде случаев это может привести к попаданию резонансных частот механизма в полосу пропускания частот ЭП. В общем случае стандартные настройки регуляторов ЭП без учета упругих свойств механизмов приводят к появлению упругих колебаний, которые способствуют ухудшению качества или обрыву обрабатываемого материала, затрудняют реализацию высокого быстродействия современных ЭП, увеличивают динамические нагрузки элементов механических передач, что уменьшает срок их службы. Проведенные в работах [1-6] исследования показали, что в таких случаях необходимо расширять функциональные возможности систем управления ЭП и осуществлять управление усилиями в упругих механических передачах и обрабатываемом материале. Это обуславливает необходимость комплексного исследования электромагнитных и механических процессов в ЭП при создании систем управления усилиями. Исследования, выполненные отечественными учеными Борцовым Ю.А.. Квар-тальновым Б.В., Ключевым В.И., Соколовским Г.Г. и др., позволили разработать фундаментальные вопросы теории электромеханических систем (ЭМС) с упругими связями, определить основные пути их анализа и синтеза. В результате в металлургической, химической, целлюлозно-бумажной, горной промышленности нашли широкое применение системы управления усилиями, скоростью и положением механизма с учетом упругости механических передач и обрабатываемого материала. Задача регулирования усилий является актуальной и в настоящее время, но проводимые исследования систем ЭП с учетом упругих моментов и сил в большинстве своем относятся к горным машинам, летательным аппаратам и локомотивам [6-9], а также к промышленным роботам и манипуляторам [10-12].
Расширение областей применения систем регулирования усилий позволяет создавать нетрадиционные ЭП. В настоящее время сложные задачи высокоточного регулирования усилий и активного ограничения упругих колебаний необходимо решать при создании электромеханических систем компенсации силы тяжести (СКСТ). осуществляющих обезвешивание объектов. В таких системах объект обезвешивания должен двигаться в направлении и с ускорением, определяемым приложенным к нему

клады ваемых к объекту. Линейный регулятор усилия выдает сигнал управления в функции ошибки рассогласования. Релейный регулятор усилия позволяет осуществлять компенсацию сил сухого трения при трогании и движении объекта. Канал измерения скорости приводного устройства предназначен для компенсации действия про-тивоЭДС двигателя и составляющей вязкого трения в объекте регулирования. Поступающий на вход преобразователя напряжения суммарный сигнал управляет моментом приводного устройства, которое создает усилие в подвеске объекта обезветпива-ния, пропорциональное заданному значению.
Рис. 1.5. Функциональная схема активной СКСТ тренажера "Выход-2"
Проведенный обзор различных способов реализации систем моделирования невесомости позволяет определить достоинства и недостатки каждого способа, рациональные области их применения и возможные пути дальнейшего совершенствования.
1.2.4. Сравнительный анализ способов имитации невесомости
В настоящее время единственным способом, позволяющим получать психофизиологическое ощущение космонавтами реальной невесомости, является её моделирование в самолете-лаборатории. Кроме того, достоинствами этого способа можно считать возможность проверки малогабаритного штатного оборудования и отработки экспериментов в условиях невесомости, а также работу со штатным оборудованием скафандров и космической техники. Поэтому основной областью применения такого способа является отработка кратковременных операций космонавтов, например таких, как вхождение в скафандр.
При этом необходимо отметить следующие недостатки и ограничения на области применения самолетов-лабораторий: