Создание и исследование электромеханических систем регулирования усилий стендов имитации невесомости

• Автор: Кравченко, Олег Александрович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 173 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ВОЗМОЖНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ
ИМИТАЦИИ НЕВЕСОМОСТИ В ЗЕМНЫХ УСЛОВИЯХ
1.1. Подходы и способы имитации невесомости в земных условиях
1.2. Электромеханические системы компенсации силы тяжести
1.3. Обзор существующих подходов к построению систем регулирования усилий в механических передачах электроприводов
1.4. Силоизмерительные устройства в системах регулирования усилий
1.5. Постановка задачи исследований
2. ПОДХОДЫ К ПОСТРОЕНИЮ И ИССЛЕДОВАНИЮ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ВЕРТИКАЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ОБЕЗВЕШИВАНИЯ
2.1. Определение показателей имитации невесомости
при реализации силокомпенсирующих систем
2.2. Определение рациональной силовой части электропривода
системы вертикального перемещения
2.3. Особенности построения и математического описания
систем регулирования усилия при компенсации силы тяжести
2.4. Создание и исследование физической модели системы
вертикального перемещения
2.5. Определение параметров обобщенной математической модели
системы вертикального перемещения
Выводы
3. СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ УСИЛИЯМИ
В ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ КОМПЕНСАЦИИ
СИЛЫ ТЯЖЕСТИ
3.1. Определение подходов и выбор метода синтеза исследуемой системы

3.2. Постановка и решение задачи синтеза оптимального управления усилиями в электромеханических системах компенсации силы тяжести
3.3. Синтез оптимального канала управления усилиями в упругих
передачах электромеханических систем
3.4. Математическое моделирование процессов регулирования усилий
в системах компенсации силы тяжести
3.5. Исследование возможности компенсации сил трения в системах
вертикального перемещения тренажерного стенда
Выводы
4. РЕАЛИЗАЦИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВЕРТИКАЛЬНОГО
ПЕРЕМЕЩЕНИЯ УСТРОЙСТВА ОБЕЗВЕШИВАНИЯ СКАФАНДРОВ
4.1. Конструктивное исполнение и функционирование устройства обезвешивания скафандров
4.2. Выбор элементов системы вертикального перемещения
и определение параметров её математической модели
4.3. Реализация канала оптимального регулирования усилия
в системе вертикального перемещения
4.4. Построение и реализация электропривода системы
вертикального перемещения
4.5. Статические показатели функционирования системы
вертикального перемещения
4.6. Экспериментальное исследование динамических процессов
в системе вертикального перемещения
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Наземная отработка динамики космических манипуляторов, кинетики процессов стыковки, раскрытия и сборки крупногабаритных космических конструкций (КГКК), предназначенных для работы в условиях частичной или полной невесомости, обучение космонавтов выполнению работ на космических станциях становятся всё более ответственным, трудоёмким и дорогостоящим этапом создания космической техники.
Опыт пилотируемой космонавтики показывает, что наиболее эффективным средством подготовки космонавтов к полётам на пилотируемых космических аппаратах являются тренажеры [1, с. 184-185]. Данное обстоятельство ставит вопросы их развития в число актуальных проблем, особенно в настоящее время, когда происходит переход к использованию для освоения космического пространства многосегментных орбитальных пилотируемых станций нового поколения. Такой станцией является создаваемая к 2002 году на основе национальных программ России, США и других стран международная космическая станция (МКС) "Альфа".
Повышение надежности космической техники определяет необходимость проверки её работоспособности в земных условиях [2]. Для этой цели необходимо создавать специальные стенды, которые позволяли бы воспроизводить динамику манипуляторов и КГКК с параметрами, близкими к работе в условиях невесомости [3].
Сложный процесс создания и развертывания МКС требует внесения корректив в существующие процессы подготовки космонавтов. Так, при сборке МКС необходимо будет осуществить большое количество работ на внешней поверхности станции - в открытом космосе - на удаление от нее, выполняемых непосредственно с участием космонавтов. Поэтому обучение космонавтов элементам внекорабельной деятельности (ВКД) в земных условиях с применением штатного технологического оборудования и скафандров при моделировании различных нештатных ситуаций является важной и актуальной задачей [1, с. 89-91].
Высокие требования к космической технике, необходимость повышения её управляемости при усложнении решаемых задач обуславливают необходимость разработки новой концепции её испытаний и совершенствования тренажерной базы подготовки космонавтов, способной обеспечить получение устойчивых навьпсов при ком-
Технические характеристики измерителей усилия
Таблица
Принцип действия
Ед. изм.
Т ензорезисторные
металличе-
ские
полупровод-
никовые
механическими
резонаторними
элементами
Магнитоупругие
с изменением магнитной проницаемости
анизотропные
Типичная схема исполнения

Номинальный диапазон силы
1СГ-5Т0

З-КГ-5-10'

Номинальный измерительный ход
0,050-1
0,020-0
0,100-0
0,100-0
0,020-0
0,030-0
Достижимый температурный коэффициент дрейфа нуля
%трад
0,001-0
0,005-0
0,005-0
0,020-0
0,010-0
0,003-0
Погрешность линейности

0,010-0
0,100-0
0,030-0
1,000-5
0,100-2
0,050-0
Достижимый класс точности для / = -10ч-40°С
0,025-0
0,100-0
0,100-0
1,000-2
0,400-2
0,100-0
Верхняя граница рабочей частоты без внешних масс

10"-5-Ю3
Зависит от колебаний резонаторного элемента