Привод антенны кругового обзора - Магистерская работа

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3

1 РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ СТАНЦИИ, УСТАНАВЛИВАЕМЫЕ НА ПОДВИЖНЫЕ ОБЪЕКТЫ 5

1.1 Общие сведения о радарах подвижных объектов 5

1.2 Фронтальные радары 13

1.3 Радиолокационные станции бокового обзора 14

1.4.Радиолокационные станции кругового обзора 16

2. ПРИВОДЫ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ, УСТАНАВЛИВАЕМЫХ НА ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТАХ 20

2.1 Общие принципы построения 20

2.2 Приводы на основе следящих систем 30

2.3 Гиростабилизированные приводы 35

2.4 Принципы косвенной стабилизации антенн РЛС в пространстве 38

2.5 Функциональная схема двухосного привода соосной схемы 40

3. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПРИВОДОВ АНТЕНН РЛС 42

3.1 Исполнительные двигатели 42

3.2 Датчики углов положения антенн в осях подвеса 49

3.3 Тахогенераторы 55

4.1 Системы координат 57

4.2 Кинематика подвеса 61

4.3 Анализ возмущающих факторов 69

4.4 Исходные данные для проектирования 71

4.5 Синтез регуляторов двухосного привода антенны РЛС 72

4.6 Синтез алгоритма системы косвенной стабилизации луча РЛС в пространстве 77

4.7 Алгоритм вычисления координат положения обнаруженной цели в системе координат, связанной с объектом-носителем 77

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИВОДА РЛС КРУГОВОГО ОБЗОРА МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ 77

5.1 Программа моделирования в среде Matlab-Simulink 77

5.2 Результаты моделирования и их оценка 86

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 90

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 91

Введение (выдержка)

Современные радиолокационные станции (РЛС) все чаще проектируются с активными фазированными антенными решетками (АФАР), обеспечивающими электрическое горизонтальное и вертикальное сканирование диаграммы направленности антенны (ДНА) [1-4].

Применение РЛС с переменой скоростью вращения антенны позволяет повысить ее тактико-технические характеристики и техникоэкономические показатели электропривода [5, 6]. Актуальной является задача исследования нестационарных процессов в электротехническ комплексах (ЭТК) с переменной скоростью вращения антенны.

Особенностью современных РЛС является то, что в её автономной системе электроснабжения одной из самых мощных нагрузок является регулируемый электропривод (РЭП) вращения антенны. Его потребляемая мощность составляет 20-25% от мощности дизель-генератора.

Известно несколько систем управления РЭП вращения антенн РЛС [7-9]. РЛС является автономным объектом с первичным источником питания – генератором ограниченной мощности. В связи с этим, крайне важно найти рациональный вариант управления режимами работы РЭП, от качественной работы которого зависит эффективность работы всей РЛС

Современное направление развития радиолокационных станций (РЛС) связано с использованием переменной скорости вращения антенны. При этом актуальной является разработка систем управления режимами работы регулируемых электроприводов (РЭП) в составе таких комплексов. В статье описывается предложенная авторами система управления электродвигателем вращения антенны РЛС, которая обеспечивает высокую эффективность работы РЭП в стационарном и нестационарном режимах. Предложенная система управления позволяет сохранить характеристики направленности в секторе сканирования и тем самым позволяет повысить тактико-техническую характеристику РЛС. Представлена имитационная модель электротехнического комплекса, разработанная на основе структурной схемы предложенной системы управления. С помощью имитационной модели установлена взаимосвязь между переменной составляющей мощности, потребляемой электродвигателем при ветровой нагрузке, и скоростью вращения его вала в стационарном режиме работы РЭП.

Основная часть (выдержка)

В моем случае переменное сопротивление имело полный поворот 330 градусов, был изготовлен передаточный узел с коэффициентом 1:1,09. Номиналы сопротивлений не имеют значения, важно лишь, чтобы соблюдалось условие R1=R4. R2, R3 служат для устранения влияния активного сопротивления кабеля (провода), соединяющего R1 со схемой. R5 устанавливается" среднее положение, он может быть заменен двумя постоянными сопротивлениями одинаковой величины. Измерительная головка РА - микроамперметр на 50 мкА с нулем посредине шкалы. Потребляемый схемой ток - 0,5 мА.

- Калибровка:

А) устанавливаем антенну на 0°, подстраиваем R4 до нулевых показаний РА. На шкалу, совмещенную с R4 наносим значение 0°.

Б) Устанавливаем антенну на 360°, так же подстраиваем R4, на шкале отмечаем 360°. Остается линейно проградуировать шкалу - и можно приступать к работе.

Заключение (выдержка)

Современное направление развития радиолокационных станций (РЛС) связано с использованием переменной скорости вращения антенны. При этом актуальной является разработка систем управления режимами работы регулируемых электроприводов (РЭП) в составе таких комплексов. В ВКР описывается предложенная авторами система управления электродвигателем вращения антенны РЛС, которая обеспечивает высокую эффективность работы РЭП в стационарном и нестационарном режимах. Предложенная система управления позволяет сохранить характеристики направленности в секторе сканирования и тем самым позволяет повысить тактико-техническую характеристику РЛС. Представлена имитационная модель электротехнического комплекса, разработанная на основе структурной схемы предложенной системы управления. С помощью имитационной модели установлена взаимосвязь между переменной составляющей мощности, потребляемой электродвигателем при ветровой нагрузке, и скоростью вращения его вала в стационарном режиме работы РЭП.

По результатам исследования можно заключить, что реализация предложенного способа управления с переменной скоростью вращения СДПМ ведет к улучшению технико-экономических показателей РЭП: уменьшению номинальной мощности СДПМ и инвертора, уменьшению стоимости, массы, габаритов, повышению КПД и надежности, а также улучшению его электромагнитной совместимости.

Помимо этого, при достаточной механической прочности АФАР исключается необходимость перехода на пониженные скорости вращения антенны при увеличении ветровой нагрузки, что улучшает тактико-технические характеристики РЛС: скорость обзора, точность определения координат цели, надежность сопровождения высокоскоростных целей.

Литература

1. Андрюхин М.В., Стрелков В.Ф., Ваняев В.В. Имитационная модель электропривода вращения антенны РЛС // Труды VIII Международной (ХIХ Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу, Том. 2, Саранск, 2014. С. 386-389.

2. Андрюхин М.В., Стрелков В.Ф., Андрюхин М.В., Стрелков В.Ф., Ваняев В.В., Титов В.Г. Нестационарные режимы работы вентильно-машинного комплекса РЛС. Известия вузов // Электромеханика. 2016. № 1 (543). С. 56-61.

3. Бахрах Л.Д. Антенны с электрическим сканированием. М.: Введение в теорию, 2001. – 250 с.

4. Белоус А.И., Мерданов М. К., Шведов С.В. СВЧ-электроника в системах радиолокации и связи. Техническая энциклопедия В 2-х книгах Книга 1. - М.: ТЕХНОСФЕРА, 2016. – 688 c.

5. Воскресенский Д.И., Канащенков А.И. Активные фазированные антенные решетки. М: Радиотехника, 2004. – 488 с.

6. Воскресенский Д.И. Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных решеток. М.: Радиотехника, 2012. – 744 с.

7. Дементьев Ю.Н., Чернышев А.Ю., Чернышев И.А. Электрический привод: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 224 с.

8. Казаринова Ю.М. Радиотехнические системы. М.: Высшая школа, 1990. – 496 с.

9. Мальцева О.П. Системы управления асинхронных частотно-регулируемых электроприводов: учебное пособие / О.П. Мальцева, Л.С. Удут, Н.В. Кояин; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 476 с.

10. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. М.: Радио и связь, 1986. – 446 с.

11. Положительное решение по заявке № 2018108333 / Система управления электродвигателем вращения антенны РЛС, 2018.

12. Стрелков В.Ф., Ваняев В.В., Андрюхин М.В., Бобылев И.В. Способ и система управления электродвигателем вращения антенны РЛС, Пат. РФ 2554107, опубл. 27.06.2015. Бюл. № 18.

13. Стрелков В.Ф., Андрюхин М В, Ваняев В.В. Электропривод вращения антенны РЛС с переменной скоростью // Вестник Концерна ПВО «Алмаз-Антей». 2015. № 3. С. 78-84.

14. Хватов С.В., Стрелков В.Ф., Тетенькин Л.В. Оптимизация режимов работы электроприводов вращения антенно-мачтовых устройств РЛС // Известия ТулГУ. Технические науки. 2010. Вып. 3. Ч. 3. С. 186-190.

15. Хватов С.В., Стрелков В.Ф., Тетенькин Л.В. Вентильно-машинные системы радиолокационных станций // Приводная техника. 2010. № 3. С. 19-21.

16. Шеховцев В.П. Расчет и проектирование ОУ и электроустановок промышленных механизмов / В.П. Шеховцев. – М. : ФОРУМ, 2010. – 352 с.: ил.

Примечания

К работе прилагается мат.модель + чертежи в формате Автокад