Проектирование электропривода тепловизионной системы сопровождения (стр. 2 из 7)

1.1. Расчет кинематических характеристик Выбор режимов работы привода

Исполнительным элементом тепловизионной системы сопровождения цели, работающей на неподвижном основании, является замкнутый по скорости привод.

Исполнительный механизм привода должен преодолевать имеющуюся на выходном валу нагрузку и развивать скорости и ускорения, обеспечивающих слежение за входным управляющим воздействием.

Анализ кинематических характеристик является важным этапом процесса проектирования, который нужно проводить непосредственно после выявления технических требований к приводу. Значения скоростей и ускорений, которые может развивать реальный привод, ограничены по величине.

Если требуемые скорость и ускорение выше тех значений, которые способен обеспечить привод, то попытки получить удовлетворительное функционирование привода введением каких - либо корректирующих устройств будут бесполезны, никакая система управления исполнительным двигателем не может обеспечить требуемые моменты и скорости, если они не заложены в самой конструкции исполнительного механизма.

Расчет позволяет определить угловые скорость и ускорение привода, а также моменты времени, когда они достигают экстремальных значений. Исходными данными для расчета являются закон движения цели и его параметры. В практике следящих систем часто реализуется закон равномерного прямолинейного движения, характеризующийся постоянным значением линейной скорости цели.

- расстояние от начала координат до объекта слежения.

- проекция на горизонтальную плоскость.

- проекция на ось X.

Нумерацию формул

(2)

(3)

(4)

- скорость цели;

- начало слежения;

- текущее время слежения;

- параметр (расстояние между двумя параллельными курсами);

- высота цели;

Определим кинематические характеристики горизонтального канала:

(5)

(6)

, (7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

Угловые скорости и ускорения определены для скоростей цели V=100м/с (вертолёт) и V=20м/с (танк) для диапазонов изменения параметров p=0,1-2 км, H=5-50 м, D_н=0-8 км, D_г=0-6 км. Потребные значения скоростей и ускорений определялись до курсовой дальности 500 м.

Все расчеты выполнены с помощью Microsoft Excel и приведены в приложении.

При сопровождении цели до курсовой дальности 500м максимальные значения кинематических параметров на различных траекториях наблюдаются для вертолёта, движущегося со скоростью 100 м/с, и составляют (таблица 1):

Таблица 1

P=0,1 км	P=0,2 км	P=0,3 км	P=0,5 км	P=1 км	P=2 км
	0,0385	0,069	0,0882	0,1	0,08	0,0471
	0,0148	0,0238	0,026	0,02	0,0064	0,0011

Рис. 2. - Значения скорости и ускорения вертолёта.

Максимальные значения кинематических параметров наблюдаются в двух режимах:

- при p = 0,5 км

, ;

- при р = 0,3 км

, .

1.2 Расчет энергетических характеристик исполнительного механизма

Проанализируем потребную мощность привода в режимах максимальной скорости и максимального ускорения

(13)

На курсовой дальности Dк=500 м максимум мощности наблюдается при р=0,5 км (рис. 3) и составляет 7,6 Вт

Рис. 3. - График потребной мощности горизонтального канала на

для всех параметров .

Мощность, развиваемая ИД, затрачивается не только на преодоления моментов сопротивления и момента инерции нагрузки , но и собственных моментов ИМ, поэтому исполнительный двигатель должен быть выбран с запасом по мощности. Обеспечение высокой характеристики плавности требует выбора двигателя с запасом по мощности не более 10 раз.

В качестве исполнительного элемента могут применяться двигатели постоянного тока, переменного тока, электромагнитные муфты с приводным двигателем. В результате анализа аппаратного состава, динамики электрических массовых характеристик, надежности и технологичности выявляются мощностные диапазоны преимущественного применения того или иного типа исполнительного элемента. В диапазоне мощностей до 500 Вт электропривод постоянного тока развивает большие ускорения, позволяющие сформировать широкополосный контур управления. Малые ошибки и высокая добротность, применение эффективных схем нелинейного управления позволяют обеспечивать высокую точность и плавность слежения.

Главным преимуществом двигателей постоянного тока с независимым и магнитоэлектрическим возбуждением является линейность их механических и регулировочных характеристик, что наряду с хорошими энергетическими характеристиками стало причиной их широкого распространения в качестве исполнительных элементов следящих систем.

Наилучшими характеристиками среди двигателей постоянного тока считают малоинерционные электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов и гладким якорем (серии ДПР, ДПМ, ДП, ЭДМ, МИГ), но они используют в своей конструкции дефицитные редкоземельные металлы и имеют высокую стоимость. В качестве исполнительного элемента привода был выбран двигатель постоянного тока ДП 60-90-6-Р10, реверсивный, малоинерционный, постоянного тока, малой мощности с гладким якорем, возбуждающий от постоянных магнитов, предназначен для приводов следящих систем.

ДП 60-90-6-Р10
Номинальное напряжение
Номинальная мощность
Номинальная скорость
Номинальный момент
Номинальная сила тока
Пусковой момент
Сопротивление якоря
Момент инерции двигателя
Момент трения двигателя