Разработка методов и средств повышения энергетической эффективности автономных приводных систем управления мобильными объектами

• Автор: Геращенко, Анатолий Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 379 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ

. 1 АНАЛИЗ АВТОНОМНЫХ БОРТОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

СИСТЕМ И СИНТЕЗ СТРУКТУРЫ ОБОБЩЕННОЙ МОДЕЛИ I АВТОНОМНОГО ИСТОЧНИКА ЭНЕРГОПИТАНИЯ.

1.1. Обзорный функциональноструктурный анализ и классификация

накопительных энергетических систем применительно к задачам управления.

1.1.1. Функциональный анализ накопительных элементов.

1.1.2. Характеристики накопителей энергии

1.2. Анализ схем, синтез структур и характеристик бортовых источников энергопитания систем управления движением

автономных объектов

1.2.1. Анализ структур приводных систем с бортовыми источниками энергопитания.

1.2.2. Структура и характеристики бортовых химических источников тока.

1.2.3. Структура и характеристики бортовых емкостных источников энергопитания.
1.2.4. Структура и характеристики бортовых пневматических источников энергопитания.
1.2.5. Обобщенная модель и характеристики автономного бортового источника энергопитания
1.2.6. Метод энергетического анализа автономной приводной системы с источником ограниченного энергозапаса
Выводы к главе 1
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ И СХЕМ
НАКОПИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ НА СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ ЭНЕРГОПИТАНИЯ АВТОНОМНЫХ ПРИВОДНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ .
2.1. Разработка методов исследования влияния элементов силового канала на энергетическую эффективность автономных приводных систем управления.
2.2. Анализ процессов и синтез параметров широтноимпульсного и частотноимпульсного методов заряда суперконденсатора
2.3. Исследование процессов в электроприводной системе управления при энергопитании от химического источника
2.4. Исследование процессов в электроприводной системе управления при энергопитании от объединенного
источника энергопитания
2.5. Сравнительный анализ динамических и массогабаритных показателей автономных электроприводных систем управления
с различными источниками энергопитания
Выводы к главе
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И ИССЛЕДОВАНИЕ СРЕДСТВ СНИЖЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАТРАТ В АВТОНОМНЫХ ПРИВОДНЫХ СИСТЕМАХ
3.1. Анализ технических требований к автономным приводным
системам управления мобильными объектами.
3.2. Исследование и разработка алгоритмов управления следящим приводом, минимизирующих энергозатраты.
3.2.1. Оптимальное по быстродействию управление.
3.2.2. Квазиоптимальное управление
3.3. Исследование влияния степени жесткости механических характеристик исполнительных механизмов на энергетическую эффективность систем управления с автономными источниками энергопитания
3.4. Разработка математических моделей и исследование структур энергоэффективных следящих приводных систем движущихся автономных объектов
3.4.1. Функциональные схемы и математические модели приводов с волновым пневмодвигателем
3.4.2. Выбор устройства управления волновым пневмодвигателем.
3.4.3. Разработка силовых приводов с волновым пневмодвигателем для решения задач управления полетом планирующих парашютов.
Выводы к главе 3.
4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ ОСНОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОНОМНЫХ ПРИВОДНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ С ВЫСОКОЙ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬЮ.
4.1. Общие положения.
4.2. Основы проектирования энергоэффективных автономных приводных систем управления с использованием методов системного подхода.
4.3. Основы инженерного расчета релейного следящего привода
с ВПД для УПГС.
4.4. Разработка и анализ исполнительных устройств систем управления планирующими парашютами
Выводы к главе 4.
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ СОЗДАНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ АВТОНОМНЫХ ПРИВОДНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ДВИЖУЩИХСЯ АВТОНОМ1ШХ ОБЪЕКТОВ.
5.1. Методика проведения и результаты испытаний макетного
образца релейного следящего привода с ВПД для управления парашютными системами.
5.2. Результаты комплексных наземных испытаний автономной приводной системы управления планирующим
грузовым парашютом .
Выводы к главе 5.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Последний параметр является существенным, поскольку энергозапас источника только убывает если не применяются специальные меры, например, реализация режима рекуперации энергии, применение накопительных устройств. В математическом отношении ограниченный энергозапас источника приводит к тому, что уравнения, описывающие динамику системы с автономным источником, являются нелинейными. Накопители энергии образуют класс энергетических устройств с широким спектром функциональных возможностей. На основании ряда работ 7, , 0, 1, 4, 0, 7, 3, 2, 7, 3, 6, 1, 8 составлена классификация основных накопителей энергии Рис. Накопительная система состоит собственно из накопителя, запасающего энергию, источника энергопитания, зарядного устройства, обеспечивающего накопление энергии с наименьшими потерями и преобразовательного устройства, обеспечивающего различных потребителей необходимой энергией. Накопительные системы можно классифицировать по виду зарядного устройства, запасаемой энергии и областям применения. Рис. Все типы накопительных систем имеют свои характерные энергетические показатели, режимы работы, особенности конструктивного и схемотехнического решения, которые в основном определяются способом работы зарядных устройств. Известно 1, 3, что существует несколько основных направлений, областей применения накопительных систем, подразделяющихся на следующие группы классы. Группа демпфирующих накопителей. Накопители предназначены для аккумулирования избыточной энергии при отключении значительной части потребителей. Впоследствии накопленная энергия используется при пиковых нагрузках. В этом случае время заряда и время разряда могут иметь одинаковый порядок, а показатели энергии при заряде и разряде близки. В устройствах, где в кратковременном режиме импульсном идет потребление повышенной мощности, демпфирующие накопители улучшают устойчивость систем и являются в этом случае демпфирующими элементами между источниками энергии и потребителями, работающими в нестационарных режимах. Группа преобразователей энергии. Накопители энергии могут быть преобразователями трансформаторами энергии. Например, солнечную энергию преобразуют в электрическую, механическую в электрическую и т. Накопители энергии могут в определенных режимах обеспечивать преобразование необходимых параметров определенного вида энергии. Если в накопителе с , то из этого следует, что Рр Р,, т. Например, используя непрерывную подзарядку химических источников тока можно получить электрохимический генератор, превосходящий по своим характеристикам электрогенератор . Циклическая подзарядка емкостного накопителя стабилизирует характеристики первичного источника в широком температурном диапазоне . Существуют накопители механической энергии 0, 3, которые допускают взаимное преобразование кинетической и потенциальной форм энергии. Учитывая общие характеристики различных накопителей энергии, далее рассмотрим подробно согласование характеристик накопителей всех типов с параметрами первичных источников энергии, коммутационной аппаратуры и потребителей. Группа комбинированных накопителей или источников энергопитания, сочетающих свойства первой и второй групп для использования в САУ движущихся объектов, а также использование циклической подзарядки накопителя существенно расширяют область применения подобных устройств. Зарядные устройства накопителей энергии. В , 1 показано, что важнейшим энергетическим показателем зарядных устройств, который определяет их массогабаритные показатели, является КПД процесса зарядки накопителя, а, следовательно, и зарядного устройства. В автономных силовых системах управления в условиях ограничения на энергозапас очень важно проводить зарядку накопителей при минимальных потерях энергии, поэтому важно выбрать зарядное устройство, обладающее этим свойством , . Проблема теоретического и практического исследования процесса зарядки и схема технической реализации объединенной системы энергопитания являются актуальными. В данной работе рассмотрено влияние режимов работы накопителя на свойства системы при различных способах подзарядки накопителя.