СТЕНД ОТРАБОТКИ ПРИВОДА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВРАЩАЮЩИМСЯ ПО КРЕНУ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТОМ

Предлагаемое техническое решение относится к военной технике, в частности, к приводам управляемого оружия и ракетной, артиллерийской, авиационной технике с управляемым летательным аппаратом (ЛА), в том числе с управляемыми ракетами и снарядами. Кроме того изобретение относится к области электротехники и служит для испытания бесконтактного электропривода со свободновращающимся статором.
Известен автоматизированный стенд для исследования и испытания электроприводов, содержащий испытуемый асинхронный двигатель, соединенный с преобразователем частоты и нагружающим устройством, комплект пускозащитной аппаратуры, бесконтактные датчики тока, включенные в фазы испытуемого асинхронного двигателя и соединенные с аналого-цифровым преобразователем, подключенным к персональному компьютеру. Нагружающее устройство выполнено в виде механического тормоза с возможностью тарирования микрометрическим винтовым зажимом, при этом стенд снабжен дополнительным нагружающим устройством, выполненным в виде двигателя постоянного тока независимого возбуждения с тиристорным преобразователем, вал которого жестко связан с валом испытуемого асинхронного двигателя. (Патент РФ №122781, МПК G01R 31/34, 10.12.2012).
Основным недостатком аналога является невозможность исследования и испытания привода на базе иного типа исполнительного двигателя вместо асинхронного без доработки конструкции и электроники стенда.
8
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является учебно-лабораторный стенд для изучения электрических машин и электроприводов (Патент РФ №2473921, МПК G01R 31/34, 27.01.2013), содержащий тормозное устройство, электрические машины переменного и постоянного тока, муфту, фотоэлектрический датчик угла поворота вала и блок управления, электрических измерений и индикации, состоящий из датчиков силы тока с аналоговыми выходами, источников электропитания, пульта управления, наборного поля с клеммами, жидкокристаллического индикатора и комплекта соединительных проводов. Испытываемые электромашины соединены между собой выходными валами через промежуточные редукторы и муфту, выходы инверторов подключены к обмоткам электромашины переменного тока, а их выходы - к двум выходам микроконтроллера; выход широтно-импульсного модулятора подключен к обмотке электромашины постоянного тока, а его вход к третьему выходу микроконтроллера.
Недостатком прототипа является недостаточные технологические возможности, путем невозможности исследования и отработки привода системы управления вращающимся по крену летательным аппаратом.
Технической задачей предлагаемого технического решения является расширение технологических возможностей, путем обеспечения возможности исследования и автономной отработки привода системы управления вращающимся по крену летательным аппаратом.
Сущность предложенного технического решения заключается в том, что стенд отработки привода системы управления вращающимся по крену летательным аппаратом, содержащий тормозное устройство, двигатель постоянного тока и бесконтактный исполнительный двигатель переменного тока установлены навстречу друг к другу и соединены валом через муфту, фотоэлектрический датчик положения вала с оптическим диском и оптопарой, блок управления электрических измерений, причем тормозное устройство выполнено из электромагнитов с фрикционами и тормозного диска, дополнительно введено шасси на котором закреплен статор исполнительного двигателя с возможностью вращения относительно основания стенда, а ротор соединен с валом, на шасси установлен фотоэлектрический датчик углового перемещения ротора, состоящий из оптического диска и оптопары, на шасси закреплены электромагниты с фрикционами тормозного устройства, а тормозной диск связан с валом, дополнительно введен фотоэлектрический датчик угла поворота шасси, связанный через шестерню с шасси, блок управления электрических измерений выполнен из трех блоков, каждый из которых связан с блоком питания, 1-ый блок управления двигателем постоянного тока состоит из микроконтроллера, выход которого связан посредством инвертора с двигателем постоянного тока, 2-ой блок управления исполнительным двигателем включает в себя микроконтроллер, первый выход которого посредством инвертора связан с обмотками статора исполнительного двигателя, 3-ий блок управления стендом состоит из микроконтроллера, выход которого посредством усилителя связан с входами электромагнитов тормозного устройства, причем выход фотоэлектрического датчика угла поворота шасси связан с входом микроконтроллера блока управления стендом, оптопара фотоэлектрического датчика углового перемещения ротора связана с третьим входом микроконтроллера блока управления исполнительного привода, второй и третий выходы микроконтроллера блока управления стендом связаны со вторым входом микроконтроллера блока управления двигателем постоянного тока и третьим входом микроконтроллера блока управления исполнительного двигателя.
На фиг.1 изображена структурная схема стенда.
Стенд отработки привода системы управления вращающимся по крену летательным аппаратом содержит двигатель постоянного тока 1, связанный валом 2 посредством муфты 3 с бесконтактным исполнительным двигателем переменного тока 4, расположенном на шасси 5, к которому закреплен статор 6, а ротор 7 связан с валом 2. Фотоэлектрический датчик 8 углового положения ротора выполнен из закрепленного на валу 2 оптического диска 9 и установленной на шасси 5 оптопары 10. Тормозное устройство 11 выполнено из электромагнитов 12 с фрикционами, закрепленных на шасси 5 и тормозного диска 13, связанного с валом 2.
Фотоэлектрический датчик 14 угла поворота шасси через шестерню 15 связан с шасси 5. Фотоэлектрический датчик 16 положения вала выполнен из оптического диска 17 и оптопары 18, выход которой связан с 1-ым блоком управления 19 двигателя постоянного тока, содержащего микроконтроллер 20, выход которого посредством инвертора 21 соединен с входом двигателя постоянного тока 1. Выход блока питания 22 первого блока управления 19 двигателя постоянного тока соединен с вторым входом инвертора 21. Второй блок управления 23 исполнительного двигателя выполнен из микроконтроллера 24, выход которого соединен со статором 6 посредством инвертора 25 и датчика тока 26, второй выход которого соединен с третьим входом микроконтроллера 24. Выход блока питания 27 второго блока управления 23 исполнительного двигателя связан со вторым входом инвертора 25.
Оптопара 10 фотоэлектрического датчика 8 углового перемещения ротора связана со 2-м входом микроконтроллера 24. 3-й блок управления стендом 28 выполнен из микроконтроллера 29, первый выход которого связан с первым входом усилителя 30 выход которого связан с электромагнитами 12 тормозного устройства 11. Выход блока питания 31 третьего блока управления 28 стендом связан со 2-м входом усилителя 30.
2-й выход микроконтроллера 29 третьего блока управления 28 стендом связан с 3-им входом микроконтроллера 24 второго блока управления 23 приводом. Выход фотоэлектрического датчика угла 14 поворота шасси связан с входом микроконтроллера 29 третьего блока управления 28 стендом, а третий выход микроконтроллера 29 связан со вторым входом микроконтроллера 20 первого блока управления 19 двигателя 1 постоянного тока.
Работа описанного устройства заключается в следующем. Блок управления 28 стендом получает команду от оператора и формирует команду для первого блока управления 19 двигателем постоянного тока, который с помощью инвертора 21 и блока питания 22 создает в обмотке двигателя постоянного тока 1 управляющее напряжение заданной амплитуды, в результате чего выходной вал двигателя 1 вращается с заданной частотой, которая измеряется с помощью фотоэлектрического датчика 16 микроконтроллером 20. Вращающий момент от выходного вала двигателя 1 через муфту 3 передается на вал 2. В результате этого шасси 5 также начинает вращаться за счет силы трения между шасси 5 и валом 2, создаваемой тормозным устройством 11. Угол поворота шасси 5 измеряют с помощью фотоэлектрического датчика угла 14, данные с которого передаются через микроконтроллер 29 в микроконтроллер 24 второго блока управления 23. На основании этих данных, а также информации от датчика тока 26 и фотоэлектрического датчика 8 углового положения ротора, микроконтроллер 24 с помощью инвертора 25 и блока питания 27 формирует управляющие напряжения в обмотках статора 6 бесконтактного исполнительного двигателя переменного тока 4. В результате между статором 7 и ротором 6 бесконтактного исполнительного двигателя переменного тока 4 формируется вращающий момент компенсирующий поворот шасси 5. Микроконтроллер 29 третьего блока управления 28 стендом с помощью усилителя 30 и блока питания 31 создает управляющее напряжения в обмотках электромагнитов 12 с фрикционами, в результате чего они прижимаются к тормозному диску 13 и создают момент трения в тормозном устройстве 11 пропорциональный прижимной силе.
Предложенный стенд позволяет провести исследование и автономную отработку привода системы управления вращающимся по крену летательным аппаратом, благодаря чему появляется возможность отказаться от дорогостоящих натурных испытаний на начальном этапе проектирования летательного аппарата.