Проектирование привода горизонтального канала наведения и стабилизации ОЭС (стр. 6 из 14)

L_ЗПОЗ(w)= 20×lg(|W_ЗПОЗ(р)|) (11.12)

j_ЗПОЗ(w)= arg(W_ЗПОЗ(р)) (11.12)

Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики замкнутого позиционного контура представлены на рисунке 11.4.

Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики замкнутого позиционного контура

1 – ЛАЧХ замкнутого позиционного контура L_ЗПОЗ, дВ;

2 - ЛФЧХ замкнутого позиционного контура j_ЗПОЗ, ⁰.

Рисунок 11.4.

Как видно из полученных результатов ЛАЧХ разомкнутого позиционного контура соответствует предъявленным выше требованиям к характеристикам позиционного контура. Но ЛАЧХ разомкнутого позиционного контура входит в зону соответствующую ошибке 4 мрад, что является не приемлемым для систем данного класса точности. Чтобы обеспечить ошибку слежения меньшую или равную 1 мрад, достаточную дли систем сопровождения, введем в систему компенсирующую положительную обратную связь. Т.о. структурная схема проектируемой следящей системы примет следующий вид (см. рисунок 11.5.).

Следуя рекомендациям в литературе [3] эквивалентная передаточная функция скомпенсированного замкнутого позиционного привода будет иметь следующий вид:

(11.13)

Структурная схема скомпенсированного позиционного контура

Рисунок 11.5.

Параметры компенсирующей связи выбираем из соображений требований к характеристикам позиционного контура. Т.о. К_КС = 800.

Построим ЛАЧХ и ЛФЧХ скомпенсированного замкнутого позиционного контура:

L_ЗСС(w)= 20×lg(|W_ЗСС(р)|) (11.14)

где L_ЗСС(w)- ЛАЧХ скомпенсированного позиционного контура.

j_ЗСС(w)= arg(W_ЗСС(р)) (11.15)

где j_ЗСС(w)- ЛФЧХ скомпенсированного позиционного контура.

ЛАЧХ и ЛФЧХ скомпенсированного замкнутого позиционного контура представлены на рисунке 11.6.

Выразим передаточную функцию разомкнутого скомпенсированного позиционного контура из передаточной функции замкнутого контура. Получим следующее выражение:

(11.16)

Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики скомпенсированного замкнутого позиционного контура

1 – ЛАЧХ скомпенсированного замкнутого позиционного контура привода ГН L_ЗСС, дВ;

2 - ЛФЧХ скомпенсированного замкнутого позиционного контура привода ГН j_ЗСС, ⁰.

Рисунок 11.6.

Построим ЛАЧХ и ЛФЧХ скомпенсированного разомкнутого позиционного контура:

L_РСС(w)= 20×lg(|W_РСС(р)|) (11.17)

где L_РСС(w)- ЛАЧХ скомпенсированного позиционного контура.

j_РСС(w)= arg(W_РСС(р)) (11.18)

где j_РСС(w)- ЛФЧХ скомпенсированного позиционного контура.

ЛАЧХ и ЛФЧХ скомпенсированного разомкнутого скомпенсированного позиционного контура на рисунке 11.7.

Запас устойчивости системы по фазе на частоте среза равен:

Dj_СC = 180⁰ + j_РСС(w_СРПОЗ)= 34,567⁰ (см. рисунок 11.7.).

Запас устойчивости по амплитуде позиционного контура:

DL_CC= -L_РСС(w_-180)= 24 дВ,

где w_-180- частота, при которой j_РСС= -180⁰ ,

что вполне допустимо.

Коэффициент разомкнутого позиционного контура равен:

, (11.19)

К_РСС = 1336.

И так, благодаря введению в структуру привода компенсирующей связи, мы добились того, что ЛАЧХ разомкнутого позиционного контура (разомкнутой следящей системы) входит в зону соответствующую ошибке менее 1 мрад, что является приемлемым для систем данного класса точности. Кроме того, частота среза следящей системы увеличилась до w_СР= 69,3 с^-1 (f_СР= 11,03 Гц), т.е. увеличилась полоса пропускания системы. На этом проектирование структуры привода горизонтального канала наведения и стабилизации ОЭС закончено.

Окончательный вид структурной схемы математической модели привода ГН и его функциональная схема представлены в приложениях 2 и 3 соответственно. Параметры структурной схемы математической модели привода ГКНиС представлены ниже:

К_СК = 28,468 Т₁ = 0,3 с R_C = 1,425 Ом

К_ДВ = 4,21 Т₂ = 1 с Т_ЭЛ = 0,01 с

К_ПОЗ = 344,14 Т₃ = 0,2 с Т_М = 1,745 с

К_КС = 800 Т_Ф = 0,07 с С_Е = 13,6 Вс

Т_К = 1,6 мс Т_КТ = 1,282 с С_М = 6 Вс

x_К = 0,125 t = 3,18 мс

Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики скомпенсированного разомкнутого позиционного контура

1 – ЛАЧХ скомпенсированного разомкнутого позиционного контура привода ГН L_РСС, дВ;

2 - ЛФЧХ скомпенсированного разомкнутого позиционного контура привода ГН j_РСС, ⁰;

3 – ЛАЧХ запретной зоны ошибки 0,5 мрад, L_ЗЗ0.5, дВ;

4 - ЛАЧХ запретной зоны ошибки 1 мрад, L_ЗЗ1, дВ.

Рисунок 11.7.

12. Определение точностных характеристик

Для определения точностных характеристик воспользуемся САПР MathLab 5.0. Смоделируем структурную схему матмодели горизонтального канала наведения и стабилизации ОЭС, представленную в приложении 2 и вышеописанными параметрами.

Рассмотрим реакцию системы на два различных входных воздействия:

1. Ступенчатое входное воздействие;

2. Гармонический сигнал.

Реакция системы на ступенчатое входное воздействие (разгонная характеристика) величиной j_ВХ = 1 рад представлена на рисунке 12.1. Определим по этой характеристике основные параметры переходного процесса:

1. Время переходного процесса – время вхождения переходного процесса в зону 5% - го отклонения от входного воздействия.

Т_ПП = 0,025 с.

2. Величина перерегулирования – процентное выражение максимального отклонения переходного процесса от установившегося значения переходного процесса:

(12.1)

где h_MAX(t)– максимальное значение переходного процесса;

h_УСТ(t)- установившееся значение переходного процесса;

t - время переходного процесса.

Величина перерегулирования s = 2,5%.

Реакция системы на гармонический сигнал j_ВХ=А×sin(w×t), где А=1⁰ и w=1 Гц представлена на рисунке 12.2.

Из рисунка 12.2 видно, что следящая система входит в установившийся режим через 0,4 с.

13. Разработка конструкции и технология изготовления БУ следящего привода

13.1. Конструкция платы БУ привода

Плата ячейки 3 БУ привода горизонтального канала наведения и стабилизации ОЭС разработана для установки в прямоугольный металлический корпус. Габаритные размеры платы указана на сборочном чертеже. Плата изготовлена из текстолита СФ-2-35 (ГОСТ 10316 - 88) толщиной 2 мм, имеет двухстороннюю разводку печатных проводников, отверстия металлизированные. В углах платы имеется четыре отверстия для направляющих, диаметром 3 мм. В корпусе предполагается наличие пластмассовых направляющих штырей, которые входят в отверстия платы. Корпус изготовлен из аллюминия ГОСТ 2476 - 83. В корпусе плату удерживают пластмассовые защелки, на днище. На верхней части корпуса предполагаются металлические штыри которые в закрытом состоянии плотно прижимают плату к днищу. Такой метод обеспечивает надежное крепление и технологичную сборку изделия.

Элементы устанавливаются на плату с одной стороны, используемые микросхемы имеют пластмассовые корпуса с прямоугольными выводами (корпуса 201.14-3, 201.16-6), устанавливаемые на печатные платы с односторонним или двусторонним расположением печатных проводников в металлизированные отверстия с зазором, который обеспечивается конструкцией выводов и планарные корпусами с отформованными выводами (корпуса 401.14-3,4018.24-1), устанавливаемые на платы с односторонним или двусторонним расположением проводников следующими способами: вплотную на печатную плату, с зазором 0,3 мм или вплотную на прокладку.

Разработка печатной платы БУ

Печатная плата разрабатывается с помощью САПР P-СAD, версии 3.0. Необходимо сказать, что ручной метод конструирования печатных плат, особенно многослойных, представляет весьма трудоемкий процесс, а в отдельных случаях просто неприемлем. Ручной метод, это метод проб и ошибок. Как правило, требуется, чтобы всю работу по конструированию выполнял один человек. Даже опытные конструкторы проектируют плату средней сложности в течении нескольких недель, допуская при этом ошибки. Машинный метод застрахован от ошибок, а также снимает рутинные операции перебора вариантов, но квалификация специалиста все же требуется. Машинный метод предоставляет множество сервисных возможностей, например можно точно замерить длину проводника на плате, оптимизировать плату по какому ни будь параметру, например минимизировать количество переходных отверстий и д.р.

Основные габариты печатной платы определяются рациональной компоновкой на них навесных радиоэлементов, входящих в законченную схему устройства. Следует учитывать, что печатная плата выполняет роль шасси, поэтому необходимо обеспечить ее прочность. Рекомендуемые отношения сторон: 1:1; 1:2; 2:3; 2:5 (ГОСТ 101317 - 79). В соответствии с изложенным выше проектируемая печатная плата имеет размер 116,25x88,75 по плотности проводящего рисунка печатная плата относится к классу (с минимально допустимой шириной проводника и минимальными расстоянием между элементами проводящего рисунка 0,3 мм).