ЭНЕРГЕТИКА
Войти на сайт | Регистрация
УДК 621.313.3-83:623.592:629.78-51
Математическая модель электромеханической многокоординатной силокомпенсирующей системы
Кравченко Олег Александрович, канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой «Электропривод и автоматика», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова, г. Новочеркасск, kravch@newmail.ru
Богданов Дмитрий Юрьевич, лаборант кафедры «Электропривод и автоматика», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова, г. Новочеркасск, bogdanov_dmitr@mail.ru
Барыльник Дмитрий Владимирович, канд. техн. наук, доцент кафедры «Электропривод и автоматика», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова, г. Новочеркасск, dbarylnik@mail.ru
Аннотация
Одним из средств построения тренажеров для подготовки космонавтов являются стенды обезвешивания, реализуемые с использованием многокоординатных силокомпенсирующих систем (СКС), обеспечивающих до шести степеней подвижности объекта. Реализацию составляющих движения целесообразно обеспечить суммой трех поступательных взаимно перпендикулярных движений, а также вращением и качанием объекта относительно его центра масс в кардановом подвесе. Для выполнения комплексных исследований, структурно-параметрического синтеза системы управления, анализа статических, динамических показателей работы СКС необходимо разработать математическую модель, адекватно описывающую силовые взаимодействия в многокоординатных СКС.
Сформулированы допущения, принимаемые при получении математического описания механической части СКС. С учетом этих допущений и выделения четырех основных элементов, взаимодействующих друг с другом: моста, тележки, барабана и обезвешиваемого объекта, получены уравнения, описывающие взаимосвязанное изменение поступательных координат при приложении к обезвешиваемому объекту внешнего силового воздействия. С учетом принципов управления электродвигателями и анализа физических процессов в механической части СКС обоснована целесообразность представления математического описания координат СКС единой обобщенной двухмассовой электромеханической моделью с упругой связью.
Приведены аналитические выражения для определения параметров обобщенной математической модели и рассмотрены методы по идентификации упруго-диссипативных свойств механических передач и сил трения в СКС. На примере комплекса «Сармат» показано определение параметров математической модели для систем вертикального и горизонтального перемещений.
Ключевые слова
стенды обезвешивания, тренажеры, имитация невесомости, регулирование усилий, математическая модель
Литература
1. Экспериментальные исследования в интересах обеспечения полетов человека в дальний космос / С.К. Крикалев [и др.] // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. – 2013. – № 8. – С. 126–135.
2. Кравченко, О.А. Создание и опыт эксплуатации силокомпенсирующих систем обеспечивающих многофункциональную подготовку космонавтов к работе в невесомости / О.А. Кравченко, Г.Я. Пятибратов // Изв. вузов. Электромеханика. – 2008. – № 2. – С. 42–47.
3. Пятибратов, Г.Я. Способы реализации и направления совершенствования тренажеров для подготовки космонавтов к работе в невесомости / Г.Я. Пятибратов, О.А. Кравченко, В.П. Папирняк // Изв. вузов. Электромеханика. – 2010. – № 5. – С. 70–76.
4. Кравченко, О.А. Принципы построения многокоординатных силокомпенсирующих систем / О.А. Кравченко // Изв. вузов. Электромеханика. – 2008. – № 3. – С. 43–47.
5. Пятибратов, Г.Я. Реализация систем регулирования усилий электромеханических комплексов с упругими связями / Г.Я. Пятибратов, О.А. Кравченко, А.А. Денисов // Изв. вузов. Электромеханика. – 1997. – № 3. – С. 51–54.
6. Сухенко, Н.А. Пути и способы оптимизации структуры и параметров электромеханических систем компенсации силы тяжести / Н.А. Сухенко, О.А. Кравченко // Изв. вузов. Электромеханика. – 2003. – № 5. – С. 30–36.
7. Особенности создания силокомпенсирующих систем при реализации сложных пространственных перемещений объектов / Г.Я. Пятибратов, А.М. Киво, О.А. Кравченко, Н.А. Сухенко // Изв. вузов. Электромеханика. – 2013. – № 5. – С. 39–43.
8. Кравченко, О.А. Определение качества функционирования электромеханических стендов имитации невесомости / О.А. Кравченко // Изв. вузов. Электромеханика. – 2002. – № 3. – С. 50–55.
9. Ковач, К.П. Переходные процессы в машинах переменного тока / К.П. Ковач, И. Рац. – М. Л.: Госэнергоиздат, 1963. – 744 с.
10. Виноградов, А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока / А.Б. Виноградов; ГОУ ВПО «Иванов. гос. энергет. ун-т им. В.И. Ленина». – Иваново, 2008. – 298 с.
11. Линьков, С.А. Моделирование в электроприводе: учеб. пособие / С.А. Линьков, А.А. Радионов. – Магнитогорск: МГТУ, 2010. – 83 с.
12. Барыльник, Д.В. Силокомпенсирующие системы с электроприводами переменного тока тренажерных комплексов подготовки космонавтов / Д.В. Барыльник, Г.Я. Пятибратов, О.А. Кравченко; Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. – Новочеркасск: Ред. журн. «Изв. вузов. Электромеханика»; «Лик», 2012. – 176 с.
Источник
Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». – 2014. – Т. 14, № 1. – C. 71-78.