сис-тем автоматизированного проектирования кафедры систем искусственного интеллекта Института космических и информационных технологий СФУ (НУЛ САПР СФУ) был разработан программно-аппаратный комплекс автоматизированного рабочего места (АРМ)


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
УДК
62
1
.
865.8


АВТОМАТИЗИРОВАННО
Е

РАБОЧЕ
Е

МЕСТ
О
ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА ДЛЯ
РАЗРАБОТКИ ПРЕЦИЗИО
ННЫХ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕ
СКИХ СИСТЕ
М
КО
С
МИЧЕСКИХ АППАРАТОВ


Ермаков Р.А.
, Черешкевич С.В.

Научный рук
о
водитель


Бронов С.А
.

Сибирский федеральный университет


Для
повышени
е надёжности проектирования прецизионных электромеханических
систем (ПЭМС) космических аппаратов (КА), в частности для систем поворота антенн
и солнечных батарей КА, под которой
понимается

вероятность достижения реальными
изделиями характеристик, заложенны
х в проекте
,
в научно
-
учебной лаборатории си
с-
тем автоматизированного проектирования кафедры систем искусственного интеллекта
И
н
ститута космических и информационных технологий СФУ
(НУЛ САПР СФУ)
был
разработан

программно
-
аппаратный комплекс
автоматизированн
ого рабочего места
(АРМ) электромеханика для разработки ПЭМС
КА

на основе индукторного двигателя
двойн
о
го питания (
ИДДП
)
.

Техническое обеспечение
АРМ электромеханика
включает

оборудование фирмы
National In
struments, а также комплекс приборов, в том числе л
абораторные источники
питания, осциллогр
а
фы, измерительные приборы, аналого
-
цифровые и цифро
-
аналоговые преобразователи, датчики, и др. аппаратуру
.

Созда
ный

комплекс включает также программное обеспечение


как типовое
(Labview, Matlab, MathCAD, Maple), та
к и оригинальное, созданное для управления о
б-
разцами ПЭМС, автоматизации снятия экспериментальных характеристик

с ИДДП
, п
а-
раметрической идентификации отдельных элементов

ПЭМС
. Новым в данной работе
является создание комплекса, объединяющего экспериментальн
ую установку и сист
е-
мы матем
а
тического моделирования.

С

помощью
АРМ электромеханика

проектирование ПЭМС КА будет осуществлят
ь-
ся в следующей последовательности, отражённой в создаваемом методическом обесп
е-
чении АРМ: 1) экспериментальное получение математич
еских моделей отдельных эл
е-
ментов

ПЭМС с их параметрической иден
тификацией (электродвигателя, механическ
о-
го редуктора, транзисторного коммутатора, датчиков и т. д.); 2) автоматизирова
н
ный
синтез законов и алгоритмов микропроцессорного управления по заданны
м крит
е
риям
качества; 3) теоретическая проверка синтезированных законов путём моделир
о
вания
ПЭМС с использованием математических программ с уточнением законов и алгори
т-
мов управления; 4) экспериментальная проверка результатов синтеза с помощью опы
т-
ной ПЭМС
, сравнение полученных результатов с результатами моделирования; 5) ко
р-
рекция теоретически полученных законов и алгоритмов управления с учётом экспер
и-
ментальных результатов, получение окончательного варианта ПЭМС.

Такой подход позволяет учесть индивидуальн
ые свойства каждого элемента ПЭМС
и соответствует штучному и мелкосерийному характеру производства ответственных
установок, что характерно для изготовления КА.

Разработанное оригинальное п
рограммное обеспечение
для
управления образцами
ПЭМС

и

автоматизации

снятия экспериментальных характеристик

с ИДДП
, параме
т-
рической идентификации отдельных элементов

ПЭМС,
представляет из себя графич
е-
ский (пользовательский) интерфейс с элементами управления

и программный код, н
а-
писа
н
ные на языке LabView.


Рисунок 1


Граф
ический интерфейс
программного обеспечения для
управления обра
з-
цами ПЭМС

и

а
в
томатизации снятия экспериментальных характеристик

с ИДДП


Данное программное обеспечение

разбито на
три
взаимосвязанных модуля, которые
выполняются на
персональном компьютере (
ПК
)
, микроконтроллере реального врем
е-
ни PXI
-
8106 RT и модульной плате NIPXI 7833R (
Р
исунок 2). Передача данных между
программными модулями осуществляется через интерфейс Ethernet и внутреннюю ш
и-
ну

PXI (скорость передачи 132 Мб/сек) модульной платфо
р
мы NIPXI
-
1042.

Программный модуль управления
автономными инверторами напряжений (
АИН
)

и
сбора данных располагается на модульной плате NI PXI 7833R. Функционально назн
а-
чение данного модуля


генерация, через
цифро
-
аналоговый преобразователь (Ц
АП
)

модульной платы,

управляющих сигналов для транзисторных ключей АИН по зада
н-
ным ма
с
сивам данных.

Программный модуль управления электроприводом располагается на Микроко
н-
троллер
е
реального времени PXI
-
8106 RT
. Функциональное назначение данного м
о-
дуля


формирование в режим
е реального времени, в соответствии с заданными опер
а-
тором параметрами напряжений питающих обмотки
исследуемого
двигателя, массива
управляющих ШИМ сигналов для транзисторных ключей АИН и получение экспер
и-
ментальных да
н
ных из программного модуля управления
АИН и сбора данных.

Программный модуль обработки экспериментальных

данных располагается на ПК.
Основной функцией данного модуля является выгрузка экспериментал
ь
ных данных
,

в
процессе
снятия экспериментов с
электропривода

ИДДП,

из программного модуля, р
а-
бот
ающего на микроконтролле
ре
PXI
-
8106 RT,

с
последующей их обработкой и зап
и-
сью в файл.


Рисунок 2


Структура
программного обеспечения для управления образцами ПЭМС
и автоматизации снятия экспериментальных характеристик с ИДДП


Дискретность
производимых измерении составляет
48,925 микросекунд. Данный и
н-
тервал времени является минимально допустимым для стабильной р
а
боты датчика угла
положения

входящего в состав разработанного АРМ электромеханика
.

Программное обеспечение
разработ
анной АРМ
позволяет оператору управлять р
а-
ботой экспериментального индукторного электропривода и получать экспериментал
ь-
ные данные о работе двигателя с датчиков тока и датчика угла положения. Работа с
электроприв
о
дом возможна в произвольном режиме и режиме

снятия эксперимента.

Произвольный режим, позволяет оператору в ручную в режиме реального времени
осуществлять управления экспериментальной установкой. Во время работы электр
о-
привода, данные с датчиков сохраняются в файл, для последующей обработки.


В резу
льтате
создано

автоматизированн
ое

рабоче
е

мест
о

электромеханика для ра
з-
работки
прецизионных электромеханических систем космических аппаратов

на основе
индукторного двигателя двойного питания
,
обладающ
ее

гибкими возможностями и
п
о-
зволяющ
ее

реализовать
экспе
риментальное получение математических моделей о
т-
дельных элементов

ПЭМС
, в частности ИДДП,

с их параметрической иден
т
и
фикацией
.

Модульная платформа
NIPXI
-
1042


ПК


Программный

модуль обрабо
т-
ки экспериментальных данных

Микроконтроллер

реального времени
PXI
-
8106
RT


Программный

модуль

управления электроприв
о
дом.

Формирования управляющих ШИМ сигналов для транз
и-
сторных ключей АИН и первичной обработки данных с да
т-
чиков.

Модульная плата
NI PXI 7833R

Программный

модуль

управления АИН и сбора данных.

Выработка управляющих сигналов для транзисторных кл
ю-
чей АИН и считывания данны
х с датчиков тока и
датчика
у
г
ла положения

Передача управля
ю-
щих сигналов

Передача
данных с
датчиков

Шина
PXI


Приложенные файлы

  • pdf 43584552
    Размер файла: 264 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий