Исследование силового магнитоэлектрического преобразователя в системе управления электропривода оси сканирования трехосного телескопа

• Автор: Субботин, Дмитрий Андреевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 126 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ «НАПРЯЖЕНИЕ-УГОЛ ПОВОРОТА»
1.1 Основные режимы работы электропривода сканирования и их параметры
1.2 Известные системы сканирования
1.2.1 Системы лазерного сканирования
1.2.2 Системы тепловизионного наблюдения
1.3 Математические модели и динамические характеристики электромеханического преобразователя
1.3.1 Одномассовая модель системы «МЭП-механизм»
1.3.2 Двухмассовая модель системы «МЭП- механизм»
1.4 Демпфирование свободных колебаний оси ЭМП
2. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ СКАНИРОВАНИЯ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ, ЗАМКНУТОЙ ПО УГЛУ ПОВОРОТА ИСПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОСИ
2.1. Система подчинённого регулирования угла
2.1.1 Синтез подчинённой системы управления углового контура
2.1.2. Математическое моделирование процессов в угловом контуре
в режиме слежения за трапециидальным сигналом задания
2.2. Формирование альтернативных задающих воздействий для системы, замкнутой по углу поворота ротора
2.2.1. Формирование задающего воздействия в виде суммы
гармонических составляющих трапециидальной диаграммы сканирования.
2.2.2. Математическое моделирование процессов сканирования при
значении индуктивности обмотки управления Г=0.03Гн
2.2.3. Математическое моделирование процессов сканирования при
значении индуктивности обмотки управления Г=0.6Гн

2.2.4. Алгоритм формирования программной траектории с непрерывным во времени ускорением задавания
2.2.5. Математическое моделирование процессов сканирования при значении индуктивности обмотки управления 1=0.6Гн
3. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ СКАНИРОВАНИЯ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ, ЗАМКНУТОЙ ПО СКОРОСТИ ИСПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОСИ
ЗЛ. Системы управления, замкнутые по скорости исполнительной оси
3.1.1 Одноконтурные системы с П и ПД-регуляторами скорости
3.1.2 Двухконтурная система с ПД- регулятором во внутреннем контуре и двумя ПИ- регуляторам во внешнем
3.1.3 Двухконтурная система с ПД- регулятором во внутреннем контуре и ГТИ+И регуляторами во внешнем
3.2. Формирование задающего воздействия для системы, замкнутой по скорости
3.2.1. Формирование задающего воздействия с нулевыми значениями ускорения при смене рабочих участков диаграммы сканирования
3.2.2. Алгоритм формирования программной траектории с непрерывным во времени ускорением задавания для системы управления, замкнутой по скорости
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ОСИ СКАНИРОВАНИЯ
4.1. Функциональная схема электропривода оси сканирования
4.2. Экспериментальное исследование электропривода оси сканирования
ИКТ «Берет-06»
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Системы управления движением прецизионных электроприводов квантово-оптических комплексов нового поколения содержат энергетические и информационные подсистемы, отличающиеся разнообразием как
инфраструктур и элементной базы, так и внешних связей [1]-[4].
Основу системы наведения (СН) оси инфракрасного телескопа
составляют опорно-поворотное устройство (ОПУ) и силовые следящие электроприводы (ССЭГГ). Здесь рассматривается система наведения на основе трехосного ОПУ, с конструктивной схемой, представленной на рис.0.1.

ОПУ содержит азимутальную ось, угломестную ось и ось сканирова-ния. На каждой из осей расположен электроагрегат, содержащий элект-рический двигатель и датчики угла поворота и скорости двигателя.
ССЭП азимутальной и угломестной осей ОПУ системы наведения телескопа обычно должны удовлетворять следующим требованиям [5]:

СсИ л

к е г, *
—--------1----------н— и

*1 = п,

Л (I/V/ ] 2 К‘ ~ — Мс~~гМ

= С12-П, -С12-0,

и векторно-матричной математической моделью (1.1), где

' я кр '1 л
е_ 0 0 0 0 0 0 г 1 ^

К, / ка 1 0 0 0 1 0 О]
А А А А ~А а,
0 1 0 0 0 0 ,В = 0 0 0 ,У =
0 С, 2 0 0 -С, 2 0 0 0 0 М
0 0 0 1 0 0 0 0 1 о
V 0 0 0 А 0 1 0; ,0 0 А 0 ] ,«2 у

^ ы ^
Мс] ^с2 )
У - вектор состояния, элементами которого являются соответственно ток обмотки управления, скорость первой массы, угол поворота вала первой массы, момент упругой связи, скорость второй массы, угол поворота вала второй массы;
и - вектор внешних воздействий, элементами которого являются соответственно напряжение на обмотке управления МЭП и моменты статической нагрузки первой и второй массы соответственно.
На рис. 1.9 приведены результаты моделирования реакции тока г ( кривая 1 в масштабе 1:1), угла поворота а (кривая 2 в масштабе 10:1) и скорости П (кривая 3 в масштабе 5:1) двухмассовой модели «МЭП-исполнительная ось» на скачок напряжения управления и величиной 10 В. Моделирование проводилось на основе структуры рис. 1.8. с учетом индуктивности обмотки управления //=0.6 Гн и параметрах механизма: С|2=3.3*106, ^=18, Я2=218, полученных на