Автореферат (Автоматизация системного проектирования электронных устройств управления электроприводом)

На правах рукописиЗыонг Дык ХаАВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХУСТРОЙСТВ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМСпециальность: 05.13.12 – «Системы автоматизации проектирования(в электронике, радиотехнике и связи)»АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква - 2014Работа выполнена на кафедре «Конструирование, технология и производстворадиоэлектронных средств» Федерального государственного бюджетногообразовательногоучреждениявысшегопрофессиональногообразования«Московскийавиационныйинститут(национальныйисследовательскийуниверситет)».Научный руководитель:Чайка Юрий Владимировичкандидат технических наук, доцентОфициальные оппоненты:Пиганов Михаил Николаевичдоктор технических наук, профессор Самарскогогосударственного аэрокосмического университетаим. ак.

С. П. Королева (НИУ)Власов Андрей Игоревичк.т.н., доцент, лауреат Государственной ПремииРоссии, заместитель заведующего кафедрой"Проектирование и технология производстваэлектронной аппаратуры" по научной работе МГТУим. Н.Э. Баумана.Ведущая организация:ООО «НПО «Лианозовский электромеханическийзавод»Защита состоится « 02 » декабря 2014 г. в ______ часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.125.02 при Московском авиационном институте(национальном исследовательском университете), расположенном по адресу: 125993,Москва А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, 4, зал заседаний Ученого Совета МАИ.С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке и насайте Московского авиационного института (национального исследовательскогоуниверситета), http://mai.ru/events/defence/index.php?ELEMENT_ID=51681Автореферат разослан «» октября 2014 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.125.02,канд.

тех. наук, доцентА. М. Петраков2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования:В радиотехнических системах управления воздушным движением (РТС УВД)электроприводы применяют для управления угловым положением антенн при постоянном круговом вращении, при сканировании в ограниченном секторе и при сопровождении объектов. Современный этап развития РТС УВД характеризуется существенным ростом требований к точности и быстродействию позиционирования антенных систем с электромеханическими приводами. Например, согласно рекомендациям ICAO, погрешность определения угла места в глиссадном канале посадочныхРЛС не должна превышать 0,3 градуса, темп поступления данных как по дальности,так и по наклону должен быть не менее 8 отсчетов в секунду.Контур управления антенной системой представляет собой сложную систему,состоящую из механической подсистемы (передаточные механизмы), электромеханической подсистемы (электродвигатель, датчики углового положения) и электроннойподсистемы управления.Электродвигатель и передаточные механизмы имеют ограниченные возможности изменения своих параметров, а параметры электронной подсистемы могут варьироваться в широких пределах.

Следовательно, повышение точности и быстродействия антенных систем РТС УВД возможно в основном за счет совершенствованияЭУУ. В то же время существует тесная взаимосвязь параметров контура управленияантенной системой РТС УВД с параметрами всех его подсистем, а для определениявнешних параметров ЭУУ необходимо знать частотные и/или переходные характеристики и механической, и электромеханической подсистем.Поэтому задача разработки методики автоматизации системного проектирования электронных устройств управления электроприводом, учитывающей взаимосвязи и взаимозависимость параметров подсистем РТС УВД, является актуальной.Целью диссертационной работы является повышение качества функционирования РТС УВД путем автоматизированного проектирования ЭУУ электроприводамиантенн.3Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решаются следующие задачи:– установление взаимосвязи и взаимозависимости внешних характеристикЭУУ от параметров механической и электромеханической подсистем РТС УВД;– разработка методики моделирования подсистем РТС УВД (механической,электромеханической, ЭУУ), позволяющей моделированием средствами САПР определять их передаточные, частотные и переходные характеристики;– разработка моделей электромеханической подсистемы и механической подсистемы;– разработка методики автоматизированного системного проектирования электронных устройств управления электроприводом антенных систем РТС УВД.Признаками научной новизны обладают следующие положения, выносимыена защиту:1.

Методика системного проектирования ЭУУ, предназначенных для работы вкачестве составной части контура управления высокоточными электроприводами антенных систем РТС УВД на базе бесконтактных моментных электродвигателей, отличающаяся использованием принципа электромеханической аналогии для определения параметров подсистем привода и совместного моделирования подсистем привода в единой моделирующей среде.2.

Методика построения моделей бесконтактных электродвигателей, отличающаяся тем, что драйвер двигателя и двигатель моделируются как единая электромеханическая система, а построение модели по принципу электромеханической аналогии в форме электрической схемы дает возможность использовать PSpice в качествеинструмента моделирования.3. Методика построения моделей передаточных механизмов, отличающаясятем, что построение модели по принципу электромеханической аналогии дает возможность средствами PSpice выполнять совместное моделирование устройствауправления, двигателя и передаточного механизма в составе привода для оценки показателей качества функционирования привода.44.

Методика оптимизации характеристик звеньев электронных устройствуправления РТС УВД, синтезированных известными формальными методами, с целью получения более высоких точностных характеристик привода, быстродействияпривода, энергоэффективности средствами подсистемы параметрической оптимизации пакета программ PSpice.Практическая значимость:Разработанная в диссертационной работе методика автоматизированного системного проектирования электронных устройств управления электроприводами позволяет сократить сроки и уменьшить трудоемкость проектирования устройств управления приводами антенных систем радиолокационных средств управления безопасностью воздушного движения, а также обеспечить оптимизацию этих устройств попоказателям качества функционирования привода в целом.В диссертационной работе предложены модели бесконтактных электродвигателей, позволяющие рассчитывать частотные и переходные характеристики системыдрайвер ЭУУ -мотор, модели зубчатых передач, позволяющие рассчитывать частотные и переходные характеристики передаточного механизма и моделировать многозвенные передачи за счет каскадного соединения моделей отдельных звеньев.

Это делает возможным выполнять совместное моделирование электронных и механическихузлов управления приводами в единой среде моделирования OrCAD-PSpice.Подсистема параметрической оптимизации системы PSpiceдает возможностьосуществлять оптимизацию параметров электронных устройств управления по критериям точности электропривода, быстродействия привода, энергоэффективности, атакже по комплексному показателю качества.Внедрение результатов диссертации:Методика построения моделей бесконтактных электродвигателей, и методикапостроения моделей передаточных механизмов, основанные на применении принципа электромеханической аналогии, внедрены в учебный процесс кафедры 404 МАИпри проведении практических и лабораторных занятий по дисциплине «Компьютерное моделирование конструкций и технологических процессов РЭС».5Методология и методы исследований:Расчет параметров передаточных характеристик электропривода как следящейсистемы, а также переходных и передаточных характеристик привода выполняетсяметодами теории автоматического управления.Оптимизация параметров электронных устройств управления выполняется градиентным методом.Моделирование электродвигателей и передаточных механизмов выполняется сиспользованием принципа аналогий (электромеханическая аналогия).Достоверность полученных результатов подтверждается:– Построением моделей с соблюдением правил и ограничений принципа аналогий;– Использованием известных методов оптимизации и проверенного инструмента оптимизации;– Сопоставлением результатов экспериментального исследования лабораторного макета привода антенны с характеристиками, полученными моделированием,которые показывают, что расхождение рассчитанных по моделям тяговых и динамических характеристик двигателя отличаются от паспортных данных менее чем на10%, а рассчитанные по моделям точностные и энергетические характеристики привода антенны отличаются от экспериментальных менее чем на 12 %.Публикации:Основные результаты диссертации опубликованы в 6 печатных работах, в томчисле в 3 статьях в журналах из списка ВАК.Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:– Московской молодежной научно-практической конференции «Инновации вавиации и космонавтике – 2013» (16‑18 апреля 2013 года, г.