Исследование и разработка системы управления телескопа на качающемся основании

• Автор: Тушев, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Исследование влияния морской качки на задающее воздействие телескопа
1.1 Преобразование неподвижной системы координат в систему координат осей вращения ОПУ
1.2 Описание модели задающего воздействия с компенсацией качки
1.3 Частные случаи задающего воздействия
1.4 Исследование задающего воздействия во всем диапазоне вращения осей телескопа
1.5 Выводы по главе
Глава 2. Возмущающие воздействия в условиях морской качки
2.1 Возмущения, действующие на оси телескопа на корабле
2.2 Возмущающие моменты, не зависящие от морской качки
2.3 Возмущения, вызванные качкой корабля
2.4. Математическое моделирование возмущающих воздействий, зависящих от морской качки
2.5 Выводы по главе
Глава 3. Математическая модель электропривода телескопа на качающемся основании
3.1 Зависимости момента инерции азимутальной оси телескопа от угла поворота угломестной оси
3.2. Полная математическая модель и модель без учета динамики момента инерции
3.3. Методика выбора математической модели электропривода телескопа для построения системы управления им
3.4. Выводы по главе
Глава 4. Исследование особенностей системы управления телескопа на качающемся основании
4.1 Система с постоянным моментом инерции
4.2 Система с переменным моментом инерции
4.3 Система с учетом динамики момента инерции
4.4 Экспериментальное исследование
4.5 Выводы по главе
Заключение
Список литературы
Введение
В настоящее время оптико-электронные средства (по традиции их часто называют оптическими телескопами) играют первостепенную роль в обнаружении и контроле космических объектов, особенно на больших удалениях. Несомненным достоинством оптических телескопов является возможность обнаружения удаленных объектов при солнечном или лазерном подсвете на фоне ночного или сумеречного неба, включая возможность обнаружения в инфракрасном диапазоне длин волн по их собственному тепловому излучению. Оптические телескопы обладают такими уникальными особенностями, как высокие точности определения угловых координат, возможность получения оптических изображений космических объектов и высокоточных фотометрических и спектрофотометрических измерений их оптического блеска [6, 11, 40].
Оптические телескопы могут быть установлены не только на неподвижном, но и на качающемся основании в условиях морской качки. В связи с наличием морской качки возникает распространенная задача стабилизации положения опорно-поворотного устройства телескопа относительно поверхности земли [41, 42, 43].
Для решения этой задачи обычно используется гиростабилизированная платформа. Гиростабилизированная платформа - силовое электромеханическое устройство, в состав которого входят гироскопы и специальные двигатели для преодоления воздействия на стабилизируемый объект внешних возмущающих моментов [12, 33].
Однако использование гиростабилизированной платформы для стабилизации положения осей опорно-поворотного устройства телескопа имеет ряд недостатков. Во-первых, платформа имеет ограниченную точность позиционирования, как правило, ниже, чем точность прецизионных электроприводов телескопа. Во-вторых, зачастую, гироплатформа имеет низкую полосу пропускания на уровне единиц Герц, что неприемлемо для

Глава 2. Возмущающие воздействия в условиях морской качки
2.1 Возмущения, действующие на оси телескопа на корабле
Внешнее возмущение является важным фактором, снижающим точность наведения ОПУ, которая зависит от его величины, частоты, нелинейности. Любые возмущающие моменты на осях ОПУ уменьшают максимально возможный динамический момент двигателя, что ограничивает реализуемые ускорения движения осей телескопа. Это, в свою очередь, снижает допустимый диапазон координат объекта, при которых возможно устойчивое наблюдение и сопровождение цели.
Обычно на осях опорно-поворотного устройства телескопа действуют возмущения следующих видов:
• момент трения;
• момент ветровой нагрузки;
• момент дисбаланса оси ОПУ.
Рассматриваемое опорно-поворотное устройство находится на палубе корабля в условиях морской качки. В связи с этим на осях ОПУ действуют дополнительные внешние возмущающие воздействий, вызванные только морской качкой. Эти моменты являются динамическими и зависят от параметров вращательных видов качки.
Одной из задач системы управления телескопом является парирование внешних воздействий с целью обеспечения заданной точности. Для оценки влияния указанных возмущающих моментов на точность наведения необходимо рассмотреть их подробнее и провести математическое моделирование, определить их характер и величину, сравнить по величине друг с другом. А также сделать вывод, каким видом возмущающего воздействия и при каких условиях можно пренебречь [5, 13, 28].