Проектирование привода горизонтального канала
Наведения и стабилизации ОЭС
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ
Тула 1998г.
Содержание
Введение........................................................................................................... 6
1. Обоснование актуальности темы и постановка задачи............................. 8
2. Обзор литературы по следящим приводам............................................. 10
3. Разработка алгоритма проектирования следящего привода.................. 13
4. Определение зависимости скорости и ускорения наведения АОП от дальности........................................................................................................................ 15
5. Расчет потребной мощности ЭДВ............................................................ 18
6. Определение типа и параметров ЭДВ...................................................... 19
Наименование характеристик....................................................................... 20
7. Расчет зон работы следящего привода.................................................... 22
8. Определение параметров математической модели двигателя................. 24
9. Формирование скоростного контура привода ГН.................................. 29
10. Определение параметров корректирующих устройств скоростного привода........................................................................................................................ 34
11. Формирование контура наведения и стабилизации с определением параметров корректирующих устройств......................................................................... 38
12. Определение точностных характеристик............................................... 47
13. Разработка конструкции и технология изготовления БУ следящего привода 50
13.1. Конструкция платы БУ привода.......................................................... 50
13.2. Технологическая часть......................................................................... 54
13.3. Расчет показателей надежности БУ следящего привода.................... 56
14. Охрана труда и окружающей среды...................................................... 59
14.1. Охрана труда........................................................................................ 59
14.1.1. Анализ вредных и опасных производственных факторов.............. 59
14.1.2. Требования к производственному помещению............................... 60
14.1.3. Микроклиматические условия производственного помещения и вентиляция......................................................................................................................... 62
14.1.4. Требования к освещению производственного помещения.............. 66
14.1.5. Техника безопасности....................................................................... 68
14.2. Охрана окружающей среды................................................................ 71
15. Организационно-экономический раздел................................................ 77
15.1. Составление и расчет сетевого графика.............................................. 77
15.2. Расчет затрат на проектирование и изготовление следящего электропривода........................................................................................................................ 85
Заключение.................................................................................................... 93
Библиографический список........................................................................... 94
Приложения................................................................................................... 96
Реферат
Данный дипломный проект посвящен проектированию привода горизонтального канала наведения и стабилизации(ГКНиС) ОЭС и включает в себя расчет параметров двигателя привода, разработку скоростного и позиционного контура следящей системы, составление функциональной схемы и структурной схемы линейной математической модели следящего привода. Синтез системы производится исходя из требований по времени переброса и точности слежения за подвижным объектом в условиях воздействия качек на носитель следящей системы.
Конструкторско-технологический раздел включают в себя разработку конструкции печатной платы БУ привода, составление технологического процесса ее изготовления, производится расчет теплового режима работы платы и надежность эксплуатации устройства.
Большое внимание уделено охране труда и окружающей среды. Производится расчет параметров производства печатных плат БУ привода ГКНиС: количества людей, занятых непосредственно изготовлением изделий, размеров цеха, расстановка оборудования, вентиляции, освещения. Определяется категория пожаробезопасности производства, схема эвакуации людей при пожаре и расположение противопожарного оборудования
Экономической часть включает в себя составление сетевого плана проектирования и изготовления опытного образца привода ГКНиС ОЭС, расчет критического пути и себестоимости ОКР и стоимости опытного образца привода ГКНиС.
Введение
Автоматическое управление различными объектами приводит к необходимости разработки создания сложных систем, включающих в себя вычислительные машины, автоматические регуляторы, исполнительные устройства т.п.
В системах управления широкое применение получили устройства с механическим выходом, т.е. автоматизированные приводы, в которых в подавляющем большинстве случаев перемещение выходного звена пропорционально (или равно) входной управляющей координате. Автоматизированные приводы с указанными свойствами относятся к классу следящих систем.
Выходной вал следящего привода с определённой степенью точности воспроизводит в виде механического перемещения входной управляющий сигнал. При этом исполнительный двигатель должен преодолевать имеющиеся на выходном валу нагрузки (возмущающие воздействия) и развивать скорости и ускорения, обеспечивающие его слежение за входным управляющим воздействием, а система управления двигателем должна обеспечивать необходимую точность слежения, которые, как правило, должны обладать высокой динамической точностью.
Требуемые динамические свойства привода и типичные законы изменения управляющих и возмущающих воздействий зависят от назначения системы управления в целом и функций, выполняемых в ней приводом. По этим признакам следящие системы могут быть разбиты на следующие группы: приводы систем автоматического сопровождения, приводы пусковых устройств, приводы устройств гиростабилизированных платформ, приборные приводы и т.д.
Данная работа посвящена проектированию привода системы, относящейся к классу систем автоматического сопровождения (САС). К этой группе относятся приводы широкого класса систем, предназначенных для слежения за объектами, перемещающимися в пространстве (приводы систем радиолокационных камер, оптических визиров, координаторов, астроориентиров). Требования к динамике определяются законом движения объекта и условиями наилучшей фильтрации случайной составляющей входного сигнала. Необходимо учитывать и значительные возмущения в виде «ветрового момента». Приводы, установленные на подвижном основании, должны обеспечивать высокую точность отработки угловых колебаний основания.
Основные задачи проектирования состоят в выявлении требуемых динамических свойств привода, в выборе исполнительного двигателя, обладающего нужными предельными динамическими возможностями, определении метода разработки системы управления, которая при максимальной простоте и надёжности и минимальных габаритах и весе обеспечивает необходимую динамику и точность.
При проведении расчетов были использована пакеты прикладных программ МаthCAD 6.0 plus, МаthCAD 7.0 и MathLab 5.0.
Обоснование актуальности темы и постановка задачи
Автоматизация процессов управления различными объектами сопровождается широким использованием следящих приводов. Следящие приводы нашли применение во многих областях техники. Они используются в системах управления металлорежущими станками, металлургическими прокатными станами, шагающими экскаваторами, в системах управления манипуляторами, в моделирующих стендах, в системах управления объектами вооружения и т.д. Уже из этого краткого перечня видно, сколь значительно число задач, решение которых может быть возложено на следящие приводы.
Применение современных следящих приводов практически во всех областях хозяйства и промышленности, обусловлено необходимостью повышения качества выпускаемой продукции.
Применение современных следящих приводов в военной технике является необходимым фактором, который способствует повышению тактико-технических характеристик систем слежения и ведения огня. Точность, скорость, качество и надежность работы современного вооружения при обеспечении боевой готовности армии и в боевых условиях играет важную роль в поддержании обороноспособности страны.
Задачей данного дипломного проекта является проектирование и расчет следящего привода горизонтального канала наведения и стабилизации ОЭС, предназначенного для сопровождения объекта слежения.
Чтобы обеспечить высокие статические и динамические характеристики следящего привода необходимо правильно спроектировать и рассчитать его, чему и будет посвящена данная работа.
Исходные данные для расчета:
1) Объект слежения:
Диаметр корпуса d=0,5 м;
Длина корпуса l=4,5 м;
Скорость движения Vo=600 м/c;
Коэффициент излучения объекта e=0,8;
Характеристики движения объекта:
Параметр движения Р=500 м;
Высота движения Н=300 м;
Дальность сопровождения не менее Dc=6 км;
2) Атмосфера:
Метеовидимость Мдв=20 км;
Относительная влажность r=90%;
Температура окр. cреды t=150 C;
3) Привод:
Момент инерции вращающейся части АОП JГН = 8 кгžм2;
Масса нагрузки mН = 170 кг;
Максимальный возмущающий момент МВ = 50 Нžм:
статический момент сопротивления повороту МСТ = 30 Нžм,
аэродинамический момент МАЭР = 15 Нžм,
статический момент неуравноешивания МНЕУР = 5 Нžм;
Нижняя частота собственных колебаний fK = 100 Гц;
Углы наведения от -900 до +900;
Наведение: скоростьMAX = 100 0/c, ускорение =220 0/с2, скоростьMIN = 0,02 0/c.