Электромеханические системы стендов обезвешивания, обеспечивающих подготовку космонавтов к деятельности на поверхности планет с пониженной гравитацией

• Автор: Киво, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ УСИЛИЯМИ ПРИ КОМПЕНСАЦИИ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ ТРЕНАЖЁРНЫХ КОМПЛЕКСОВ
1.1 Подходы и способы имитации движений космонавтов в условиях
невесомости и пониженной гравитации
1Л Л Имитация пониженной гравитации в земных условиях
1Л .2 Моделирование невесомости в С Л
1Л .3 Моделирование невесомости в гидролабораториях
1Л .4 Моделирование невесомости с использованием
электромеханических стендов обезвешивания
1.2 Особенности построения и реализации электромеханических
систем компенсации силы тяжести космонавтов
1.3 Сопоставление возможностей различных
электроприводов для реализации систем перемещения космонавтов
1.4 Постановка задачи исследования
2 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И СПОСОБЫ РЕАЛИЗАЦИИ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ СТЕНДОВ
ОБЕЗВЕШИВАНИЯ КОСМОНАВТОВ
2.1 Определение требований к стендам частичного
обезвешивания космонавтов
2.2 Способы реализации систем пространственных
перемещений космонавтов в рабочем поле тренажёра
2.2.1 Основные подходы к реализации стендов
обезвешивания космонавтов
2.2.2 Анализ силовых взаимодействий при реализации горизонтальных перемещений космонавтов в полярной
и декартовой системах координат

2.3 Определение силовой части
электромеханических силокомпенсирующих систем
2.3.1 Обоснование предельных типовых нагрузочных
диаграмм электроприводов
2.3.2 Методика определения рациональных параметров силовых каналов электроприводов стендов с частичным
обезвешиванием космонавтов
3 СПОСОБЫ И СРЕДСТВА СОЗДАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ МНОГОКООРДИНАТНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
УСИЛИЯМИ СТЕНДОВ ОБЕЗВЕШИВАНИЯ
3.1 Обоснование структуры и параметров
управляющего устройства стендов обезвешивания
3.1.1 Структура управления стендов обезвешивания
3.1.2 Обоснование применения обратных связей по ускорению двигателей в стендах с частичным обезвешиванием космонавтов
3.2 Исследование влияния обратных связей по ускорению на инерционные свойства электромеханических систем
вертикальных и горизонтальных перемещений космонавтов
3.2.1 Определение границ применения обратных связей по ускорению
3.2.2 Исследование влияния параметров электромеханической силокомпенсирующей системы на эффективность
обратной связи по ускорению
3.3 Оценка влияния обратных связей по ускорению
на работу систем вертикальных и горизонтальных перемещений
3.3.1 Получение обобщённого математического
описания силокомпенсирующей системы
3.3.2 Исследование частотных характеристик силокомпенсирующей системы при ведении обратных связей по ускорению
3.4 Особенности настройки управляющих
устройств в силокомпенсирующих системах

3.4.1 Особенности настройки регулятора усилия
3.4.2 Особенности настройки регулятора тока
3.5. Исследование одновременной работы СВП и СГП
космонавтов в рабочем пространстве тренажёра
4 СОЗДАНИЕ ПЕРСПЕКТИВНОГО ТРЕНАЖЁРА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ КОСМОНАВТОВ К РАБОТЕ
В УСЛОВИЯХ ПОНИЖЕННОЙ ГРАВИТАЦИИ
4.1 Конструктивные решения по реализации
перспективного тренажёра
4.2 Выбор силовой части системы управления
усилиями перспективного тренажёра
4.2.1. Выбор элементов силовой части СВП
перспективного тренажёра
4.2.2. Выбор элементов силовой части СГП
перспективного тренажёра
4.3 Выбор управляющей части системы управления
усилиями перспективного тренажёра
4.4 Экспериментальное исследование
динамических процессов в СКС стенда обезвешивания
4.5 Перспективы расширения функциональных
возможностей стендов обезвешивания
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

2 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И СПОСОБЫ РЕАЛИЗАЦИИ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ СТЕНДОВ ОБЕЗВЕШИВАНИЯ КОСМОНАВТОВ
2.1 Определение требований к стендам частичного обезвешивания космонавтов
Электромеханические системы моделирования невесомости должны при любых внешних воздействиях на объект обеспечивать требуемую точность компенсации гравитационных и других сил, препятствующих движению объекта во всех требуемых направлениях, оказывая при этом минимальное влияние на динамику обезвешиваемых объектов.
На основании анализа перспективных задач по подготовке космонавтов, а также анализа существующих требований к тренажёрам [8], особенностей построения и функционирования наиболее универсальных в настоящее время активных СКС стендов обезвешивания, были сформулированы основные требования, предъявляемые к электромеханическим тренажёрам для подготовки космонавтов в условиях полной невесомости:
- обезвешивание оператора в скафандре общей массой до 250 кг;
- сопротивление перемещению операторов не более 2 % от действующей силы тяжести;
- сила трогания не более 1 % от действующей силы тяжести оператора;
- перемещение обезвешиваемого объекта в любом направлении с линейной скоростью У0 не более 0,4 м/с и максимальным ускорением а0 до 0,2 м/с2.
Проведённый анализ показал, что требования к электромеханическим тренажёрам с активными СКС для подготовки космонавтов по лунной и марсианской программам, требующих частичного обезвешивания объектов, должны быть более высокими, т.к. перемещения космонавта на планетах имеют более высокую динамику, чем в невесомости.