Системы ориентации антенн на основе l-координатных устройств

Секция «Проектирование машин и робототехника»

Таким образом, стол может перемещаться посредством передачи винт-гайка относительно верхней коробки в поперечном направлении в обе стороны. В свою очередь верхняя коробка со столом также посредством передачи винт-гайка способны перемещаться относительно нижней коробки в продольном направлении в обе стороны. Нижняя коробка жестко закреплена на станке.

В данной работе рассмотрена система управления униполярным шаговым двигателем. Управление шаговыми двигателями несколько сложнее, чем другими. Это объясняется тем, что на каждую обмотку двигателя нужно подавать то положительное напряжение, то нулевое попеременно. Система управления состоит из компьютера, программы, работающей на нем, платы контроллера.

Компьютерная программа выдает на LPT-порт компьютера последовательные сигналы для управления током в обмотках. Контроллер, включающий последовательное соединение микросхем КР555ТМ7 и ^N2004, преобразует управляющие сигналы в силовые (с большим током и напряжением) и подает их на двигатели. Максимальное число двигателей - три.

Также совместно с Мирзаевым Р. А. было выполнено, что называется «в металле», двухкоорди-натное устройство, подобное рассмотренному, с целью реального моделирования работы подобных систем (рис. 2). Отличается оно от 3Б-модели тем, что в ней вместо передач винт-гайка используются тросовые передачи. С помощью этой системы удается получить некоторые рисунки, что имитирует траекторию перемещения рабочего инструмента по обрабатываемой детали.

Проектируемую платформу и систему управления планируется применить для металлорежущих станков и других специальных устройств ЧПУ.

Также разработанные системы управления будут применены в приводах механизмов параллельной структуры - гексаподов.

Рис. 2. Двухкоординатная платформа с системой управления

Система, созданная для реализации принципов работы позиционирующей платформы будет использована в качестве стенда лабораторных работ по ознакомлению с управлением шаговыми двигателями.

Библиографические ссылки

1. Иванов Д. В. Программирование LPT порта // Сопряжение компьютеров с внешними устройствами. URL: http://www.pcports.ru/Articles.php.

2. Ридико Л. Раз шажок, два шажок... // Основы схемотехники. 2001. № 6—11. URL: http://stepmo-tor.ru/articles/stat2.php.

© Халковский Ф. А., Мирзаев Р. А., Климов С. В.,

Смирнов Н. А., 2010

УДК 621.7.077

А. В. Черник Научный руководитель - Н. А. Смирнов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

СИСТЕМЫ ОРИЕНТАЦИИ АНТЕНН НА ОСНОВЕ Ь-КООРДИНАТНЫХ УСТРОЙСТВ

Рассматривается перспектива применения 1-координатных устройств в системах ориентации антенн. Выявлены их основные преимущества относительно наиболее применяемых в настоящий момент схем.

В настоящий момент для позиционирования антенн используются мотоподвесы- устройства, ориентирующие ее по азимуту и углу места, механическая часть которых, как правило, состоит из двигателя и червячного редуктора, к выходной си которого крепится антенна. При этом, несмотря на широкое распространение, такая конструкция имеет множество недостатков.

Один из самых существенных - это скорость перемещения от позиции к позиции, так как большие

ускорения могут вызвать повреждения редуктора, что негативно сказывается на способности данных систем к адаптации. Наиболее заметным этот недостаток становится при установлении связи с низколетящими спутниками [2].

Менее существенный недостаток - ограничение по диаметру антенны в связи с относительно небольшой грузоподъемностью мотоподвеса и увеличением парусности при увеличении габаритов антенны, что также увеличивает нагрузку на подвес.

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

В связи с этим целесообразна разработка систем ориентации антенн позволяющая совершать быстрое ориентирование антенн большого диаметра при повышенных ветровых нагрузках, точность которых не будет уступать мотоподвесам, работающим в нормальных условиях.

Уменьшение инерционных сил при перемещении больших масс с высокой скоростью может быть достигнуто при помощи введения дополнительных компенсирующих сил в систему антенна-подвес. Руководствуясь этими рассуждениями, мы приходим к идее использования в системах ориентации замкнутых кинематических пар. Подобные конструкции, представляющие собой платформу, закрепленную с помощью шарниров на подвижных ножках изменяемой длины применяют в робототехнике и в медицине, в тренажерах для летчиков и металлорежущих станках [1; 4].

Рис. 1. Внешний вид системы ориентации антенны на основе гексапода

Существуют различные конструкции таких /-координатных устройств, количество стоек и, соответственно, степеней свободы которых может варьироваться в зависимости от поставленной задачи.

Основными их преимуществами являются высокая жесткость конструкции и малая инерционность, что в свою очередь позволяет достигнуть высоких параметров точности, грузоподъемности и скорости при перемещения груза [3].

Еще одни отличием от распространенных на данный момент конструкций будет применение поступательных кинематических пар вместо традиционных червячных редукторов. В условиях высоких ветровых нагрузок, и при перемещении грузов большой массы наиболее оправданным будет применение передач типа винт-гайка, в том числе ша-рико-винтовых гидростатических передач винт-гайка. Использование этих передач позволит добиться

высоких показателей точности и плавности хода даже при использовании в качестве привода даже простейших коллекторных электродвигателей. При этом каждая из типов передач имеет свои преимущества и недостатки, из чего следует возможность разработки и создания целого семейства механизмов позиционирования с различной скоростью и точностью перемещения, различным энергопотреблением и стоимостью.

Одной из наиболее слабых сторон передач винт-гайка является их относительно невысокая скорость линейного перемещения. Эту проблему можно решить путем составления рычажных конструкций, увеличивающих скорость и величину перемещения выходного звена передачи.

Рис. 2. Внешний вид передачи и использование ее в составе рычажного механизма

Таким образом, использование предложенной конструкции позволяет предвидеть значительный экономический эффект за счет своей пониженной металлоемкости и более высоких показателей точности и скорости позионирования.

Библиографические ссылки

1. Василенко Н. В., Бернацкий И. П., Смирнов Н. А. [и др.]. Расчет и конструирование механических систем оборудования аэрокосмической и электронной техники. НИИ СУВПТ. Красноярск, 1999.

2. Глазунов В. А., Колискор А. Ш., Крайнев А. Ф. Пространственные механизмы параллельной структуры. М. : Наука, 1991.

3. Хант К. Х Кинематические структуры манипуляторов с параллельным приводом. 1983.

4. Астанин В. О., Сергиенко В. М. Станки и инструмент 1993. № 3.

© Черник А. В., Смирнов Н. А., 2010