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. Технической задачей является расширение технологических возможностей. Сущность технического решения заключается в том, что стенд автономной отработки привода системы управления вращающимся по крену летательным аппаратом, содержит тормозное устройство, двигатель постоянного тока и бесконтактный исполнительный двигатель переменного тока установленные 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. 1 н.п.ф. 1 илл.

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.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является учебно-лабораторный стенд для изучения электрических машин и электроприводов (Патент РФ 2473921, МПК⁸ 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.

Стенд отработки привода системы управления вращающимся по крену летательным аппаратом, содержащий тормозное устройство, двигатель постоянного тока и бесконтактный исполнительный двигатель переменного тока, установленные навстречу друг к другу и соединенные валом через муфту, фотоэлектрический датчик положения вала с оптическим диском и оптопарой, блок управления электрических измерений, отличающийся тем, что тормозное устройство выполнено из электромагнитов с фрикционами и тормозного диска, дополнительно введено шасси, на котором закреплен статор бесконтактного исполнительного двигателя переменного тока 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-й блок управления двигателем постоянного тока выполнен из микроконтроллера, выход которого связан посредством инвентора с двигателем постоянного тока, 2-й блок управления бесконтактного исполнительного двигателя переменного тока выполнен из микроконтроллера, выход которого посредством инвентора связан с датчиком тока, первый выход которого связан со статором бесконтактного исполнительного двигателя переменного тока, а второй выход - со вторым входом микроконтроллера, 3-й блок управления стендом выполнен 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 бесконтактного исполнительного привода переменного тока, второй и третий выходы микроконтроллера блока управления стендом связаны со вторым входом микроконтроллера блока управления двигателем постоянного тока и третьим входом микроконтроллера блока управления бесконтактного исполнительного двигателя переменного тока.