Исследование и разработка быстродействующего вентильного электропривода органов управления новых самолетов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Волокитина, Елена Владимировна

  • Волокитина, Елена Владимировна
  • кандидат технических науккандидат технических наук
  • 2006, ЧебоксарыЧебоксары
  • Специальность ВАК РФ05.09.03
  • Количество страниц 197
Волокитина, Елена Владимировна. Исследование и разработка быстродействующего вентильного электропривода органов управления новых самолетов: дис. кандидат технических наук: 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы. Чебоксары. 2006. 197 с.

Оглавление диссертации кандидат технических наук Волокитина, Елена Владимировна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРОПРИВОД ОРГАНОВ УПРАВЛЕНИЯ НОВЫХ САМОЛЕТОВ НА ОСНОВЕ ВЕНТИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ

1.1 Вентильный электродвигатель с постоянными магнитами в авиационном электроприводе: обзор состояния и перспективы

1.2 Особенности применения постоянных магнитов и магнитных систем в вентильных электродвигателях постоянного тока

1.3 Схемотехнические решения приводов с ВДПТ и принципы управления

1.4 Методы анализа электромагнитных и электромеханических процессов в ВДПТ, принципы проектирования и расчета параметров

Выводы к главе

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА НА ОСНОВЕ ВЕНТИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

2.1 Выбор и анализ динамических параметров силовой части авиационного электропривода

2.2 Исследование возможностей улучшения динамических параметров вентильных электродвигателей с постоянными магнитами

2.3 Сравнение динамических параметров пазовых и беспазовых электродвигателей

2.4 Влияние частоты вращения и передаточного числа на динамические параметры силовой части электропривода

Выводы к главе

ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕНТИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

3.1 Анализ динамических и массовых параметров ВДГГГ методом планирования эксперимента

3.2 Оптимизация динамических и массовых параметров ВДПТ на основе полиномиальных моделей

3.3 Оптимизация динамических и массогабаритных параметров ВДПТ с помощью численного моделирования магнитного поля 85 Выводы к главе

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ВЕНТИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА В ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЕ «

РЕГУЛИРОВАНИЯ

4.1 Требования к динамическим показателям электропривода органов управления самолетом

4.2 Структурная схема и модель системы регулирования

4.3 Имитационное моделирование переходных процессов в электроприводе ЭППЗ-334 113 Выводы к главе

ГЛАВА 5. ОПЫТНЫЕ ОБРАЗЦЫ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

5.1 Опытные образцы и их рабочие характеристики

5.2 Экспериментальные исследования переходных процессов ЭП 124 Выводы к главе 5 126 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 128 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 13 0 ПРИЛОЖЕНИЕ А. Акт об использовании результатов кандидатской диссертации ведущего конструктора-руководителя проекта ОАО "Электропривод" Волокитиной Елены Владимировны "Исследование и разработка быстродействующих вентильных электроприводов для органов управления новых самолетов"

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Электротехнические комплексы и системы», 05.09.03 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка быстродействующего вентильного электропривода органов управления новых самолетов»

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Математическая модель ВДПТ 163 ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Уменьшение активного сопротивления при увеличении ВНтах 170 ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Уменьшение момента инерции электродвигателя за счет уменьшения диаметра ротора 171 ПРИЛОЖЕНИЕ И. Уменьшение момента инерции электродвигателя за счет уменьшения диаметра ротора и увеличения отношения длины ротора к его диаметру X 172 ПРИЛОЖЕНИЕ К. Сравнение динамических показателей пазовых и беспазовых электродвигателей 173 ПРИЛОЖЕНИЕ Л. Количественная оценка влияния повышения частоты вращения на момент инерции J, электромеханическую постоянную времени Тм, массу электродвигателя ш 174 ПРИЛОЖЕНИЕ М. Зависимость динамических параметров ДБ от максимального энергетического произведения 176 ПРИЛОЖЕНИЕ Н. Методика использования метода планирования эксперимента в задачах электромеханики для анализа и оптимизации 177 ПРИЛОЖЕНИЕ П. Алгоритм использования надстройки "Поиск решения" для выполнения процедуры поиска оптимального решения 184 ПРИЛОЖЕНИЕ Р. Зависимость магнитного потока полюса CMC от конфигурации магнитной системы 188 ПРИЛОЖЕНИЕ С. Технические характеристики электродвигателя и электропривода 190 ПРИЛОЖЕНИЕ Т. Передаточные функции вентильного электродвигателя 191

ПРИЛОЖЕНИЕ У. Электропривод ЭПГ13-334 193

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

КСДУ - комплексная система дистанционного управления JIA - летательный аппарат

ПЭС - полностью электрифицированного самолета ЭП - электропривод

ВДПТ - вентильный электродвигатель постоянного тока ПМ - постоянный магнит ДПТ - датчик положения ротора ЭД - электродвигатель Т - тормоз

САУ - системы автоматического управления

АСШУ - автоматическая система штурвального управления

ДБ - бесконтактный электродвигатель

МОУД - модуль управления электродвигателем

ШИМ - широтно-импульсная модуляция

ЭМ - электрическая машина

МУЭ - модуль управления и контроля электропривода МПЭ - метод планирования эксперимента ПЭ - планирование эксперимента ПФЭ - полный факторный эксперимент

ВВЕДЕНИЕ

На современных самолетах наиболее распространены гидравлические приводы, выполняющие в комплексных системах дистанционного управления (КСДУ) силовые функции и работающие совместно с электронными устройствами и датчиками параметров состояния [1,2,3]. Пример широкого применения гидроприводов в авиации - дальнемагистральный пассажирский самолет ИЛ-96, в котором используются 68 гидроприводов 12 типов. Они управляют аэродинамическими рулевыми поверхностями, воздушными тормозами, механизацией крыльев, разворотом носовой стойки шасси и обеспечивают активное демпфирование колебаний консолей крыльев.

Расширение автоматизации на самолетах новых поколений требует значительного увеличения числа гидроприводов бортовых систем управления, суммарной потребляемой мощности и массы гидросистемы при одинаковых размерах летательного аппарата (ДА). Повышение надежности управления, безопасности и регулярности полетов, а также снижение эксплуатационных затрат предопределило появление в гидроприводах многоканального и разнородного резервирования, обеспечивающего работоспособность систем управления.

Так как в гидроприводах чаще используется принцип дроссельного регулирования, характеризующийся большими потерями энергии, в гидросистемах новых поколений JIA возникает "энергетический кризис" [4].

Указанные факторы определяют необходимость исследовательских работ как по применению новых видов энергии (в первую очередь электрической), так и разработке новых схемотехнических решений. Особенно актуальной становится. сформировавшаяся в конце 70-80-х годов концепция "полностью электрифицированного самолета" (ПЭС). В англоязычной технической литературе такие самолеты получили специальный термин-All Electric Aircraft.

Суммируя многочисленные высказывания о концепции ПЭС [5], можно сформулировать следующее определение: ПЭС - самолет с единой системой вторичной энергии, в качестве которой используется система электроснабжения, обеспечивающая питанием системы управления полетом, привод шасси, системы жизнеобеспечения и кондиционирования, электронные устройства, противообледенительную и другие бортовые системы и устройства. Источником электроэнергии является электрический бесконтактный вентильный генератор, интегрированный в авиадвигатель, одновременно выполняющий функции электрического стартера для запуска авиадвигателя. Основные положения этой концепции:

- отказ от централизованных гидро- и пневмосистем, осуществление от-щ бора мощности от авиадвигателя только для работы системы электроснабжения, которая обеспечивает все энергетические потребности самолета;

- замена гидравлических приводов электроприводами (ЭП);

- питание системы кондиционирования воздуха от агрегатов, приводимых Ф во вращение электродвигателями, исключая отбор воздуха от авиадвигателя;

- объединение информационного и силового канала системы управления полетом, т.е. все командные сигналы на привод поверхности и сигналы обратной связи, а также подвод мощности к приводам осуществляется электрически;

- выполнение функций управления и контроля всех подсистем цифровым вычислительным комплексом, основанным на применении микроконтроллеров с многоканальным резервированием [6].

В рамках этой концепции, ведущие зарубежные аэрокосмические фирмы Boeing, AiResearch, Lockheed, Rockwell [7-15] проводили исследования по разработке электромеханических приводов на базе вентильных электродвигателей ^ ^ постоянного тока (ВДПТ) с постоянными магнитами (ПМ), продемонстрировавших свою конкурентоспособность и перспективность использования на пилотируемых и беспилотных JIA:

- ЭП внутреннего элевона орбитального самолета фирмы Honeywell,

- ЭП внутреннего интерцептора самолета QSRA, ЭП секции руля направления самолета В-727,

- ЭП элерона военно-транспортного самолета С-141 фирмы Lockheed,

- шарнирный ЭП вращательного движения фирмы AiResearch для Лаборатории динамики полета ВВС США.

В частности, ими были получены данные, позволяющие оценить изменение стоимости системы генерирования, систем ЭП, системы кондиционирования ПЭС, массогабаритных показателей, изменение стоимости жизненного цикла, прямых эксплуатационных расходов и др. Учитывая конструкционные изменения планера, снижение расхода и запаса топлива на борту, уменьшение массы авиадвигателей приводит к значительному уменьшению взлетной массы. По данным [10] применительно к пассажирскому самолету фирмы Lockheed L 1011, концепция ПЭС обеспечивает снижение массы на 2077,45 кг.

В 80-90 годы XX века научно-исследовательские работы по созданию ЭП для ПЭС активно проводились и в России [16,17]:

- рулевые ЭП горизонтального оперения, руля направления, флаперонов, отклоняемых носков легкого маневренного JIA;

- рулевые ЭП для руля направления, элеронов и руля высоты тяжелого пассажирского самолета;

- ЭП выпуска и уборки закрылков, предкрылков, тормозных щитков и сравнение их с гидравлическим приводом.

Исследования были ограничены доступными на тот период технологиями, но показали возможность создания ЭП, не уступающего по своим тактико-техническим характеристикам гидравлическому приводу.

Революционные достижения в области создания высокоэнергетических ПМ и силовых полупроводниковых приборов в конце 90-х годов возродили концепцию ПЭС и создали предпосылки к созданию программно управляемых ЭП на основе ВДПТ с повышенным напряжением питания до 270 В и использованием специализированных быстродействующих микроконтроллеров в автоматической системе управления, являющихся реальной альтернативой гидравлическому следящему приводу систем управления самолета [18].

В последние несколько лет за рубежом также значительно усилился интерес к концепции ПЭС. Как промежуточное решение появилась концепция, названная "более электрифицированный самолет" (More Electric Aircraft) [19-21]. Такой самолет содержит некоторые, но не все ключевые особенности ПЭС. Эти технологии являются перспективными, но несут в себе значительно меньше риска, чем переход к полностью новой электрической системе самолета и являются эволюционным шагом к ПЭС.

В ряде новых авиационных проектов было заявлено о серьезно рассматриваемом принятии более электрифицированного подхода. В военной сфере, в США, самолет Joint Strike Fighter (JSF) (Lockheed Martin) прочно связан с аспектом концепции более электрифицированного самолета. В рамках программы JSF [22] рассматривались некоторые положения концепции ПЭС: проведение комплекса опытно-конструкторских работ по автономным рулевым ЭП, технико-экономическое обоснование концепции единой энергосистемы и автономных рулевых приводов на базе постоянного тока напряжением 270 В, проведение комплекса лабораторных и летных испытаний исполнительных электромеханизмов на пилотируемых и беспилотных JIA и др.

В Великобритании принята программа наступательного самолета будущего Future Offensive Aircraft (FOA), по которой был проведен серьезный анализ технологий и подходов более электрифицированного самолета. В сфере гражданских самолетов большой интерес к преимуществам более электрифицированного самолета проявляют Airbus и Boeing.

Система управления самолета - это комплекс устройств, осуществляющих отклонение рулевых поверхностей по командным сигналам летчика, систем автоматического управления и других систем, формирующих командные сигналы на отклонение рулевых поверхностей для управления самолетом и стабилизации параметров его движения [23,24,25]. Эти системы обеспечивают как пилотирование самолета летчиком, так и автоматический полет самолета по заданным траекториям. Исполнительной частью системы управления является привод органов управления самолета.

Надежное обеспечение силовых, скоростных и динамических характеристик управляемой поверхности требует резервирования. В ЭП применяется суммирование моментов или скоростей независимых каналов на общем валу. В случае отказа одного из каналов установка поверхности в заданное положение осуществляется с пониженным моментом или с пониженной скоростью.

К органам управления самолета относятся устройства механизации крыла (предкрылки, закрылки, щитки, интерцепторы-спойлеры), управляющие поверхности крыла (элероны, триммеры), горизонтальное и вертикальное оперение самолета (стабилизатор, рули высоты, киль, рули направления) [26-28]. На рисунке 1 показаны приводы основных органов управления самолета.

Рисунок 1 - Приводы основных органов управления самолетом

Совершенствование систем привода основных органов управления ДА за счет введения ЭП, обеспечивает повышение эффективности приводной системы, т.к. ЭП является электромеханической системой с регулируемым потоком энергии, когда потребление адекватно необходимой мощности на выходном звене. ЭП обеспечивает увеличение надежности, обслуживаемости и диагностирования приводов, повышение ресурса, снижение стоимости жизненного цикла и расходов на техобслуживание, повышение боевой живучести, безопасности полета, локализацию повреждения, что особенно важно для военных самолетов.

ЭП органа управления самолета представляет собой электромеханическую систему, структура которой показана на рисунке 2:

- управляющего устройства на базе микроконтроллера (МК),

- ВДПТ, включающего в себя управляемый инвертор напряжения (И) на базе биполярных транзисторов с изолированным затвором и синхронного электродвигателя с датчиком положения ротора (ДПР) и тормозом (Т),

- выпрямителя (В),

- преобразователя вида движения от ВДПТ к исполнительному органу,

- блоков датчиков и концевых выключателей (БДКВ).

Рисунок 2 - Структура электропривода органа управления самолета

Разработка ЭП систем управления самолета - сложная техническая задача, на решение которой накладываются многочисленные, часто взаимоисключающие требования к динамическим и статическим характеристикам, энергопотреблению, длительности непрерывной работы, массе, габаритам, особенностям компоновки и другим параметрам.

Важность и сложность функций, выполняемых устройствами ЛА, предопределяет основное требование, предъявляемое к ним - надежность и безотказность работы. При создании самолетов нового поколения требования к наработке на отказ должны составлять не менее 50000 часов налета. Для выполнения этого требования часто необходимо использовать специальные конструкции и материалы, специальные принципы проектирования системы в целом, иметь в виду, что при разработке электрооборудования JIA на первом месте стоит не дешевизна, а обеспечение заданных параметров.

Среди многообразия других требований, предъявляемых к ЭП систем управления самолета, можно выделить два основных:

- оптимальные массоэнергетические показатели,

- высокие динамические показатели.

Основным звеном, определяющим параметры ЭП (диапазон регулирования частоты вращения, перегрузочную способность, массоэнергетические и динамические показатели)7 является электродвигатель (ЭД). Из сравнительного анализа различных приводов по указанным критериям наиболее перспективным в ЭП органов управления самолетом, является ЭП, выполненный на базе ВДПТ с высококоэнергетическими ПМ.

Опыт проектирования показывает, чем выше частота вращения ЭД, тем меньше масса и габариты системы электродвигатель-редуктор. Реализация системы автоматического управления (САУ) ЭП с использованием возросших возможностей микроконтроллеров, организующих взаимодействие с автоматической системой штурвального управления (АСШУ) и выполняющих функции координирующего, контролирующего и корректирующего звена между всеми бортовыми системами, позволяет выполнить требования по надежности и мас-соэнергетическим показателям, превышающим требования, обеспечиваемые гидравлическим приводом.

Динамические показатели ЭП поверхностей управления самолетом определяются быстродействием ЭД в связи с тем, что момент инерции редуктора и управляемой поверхности составляют несколько процентов от момента инерции ЭД, приведенного к оси вращения управляемой поверхности. Динамические свойства ЭД существенно зависят от его частоты вращения. Повышение частоты вращения ЭД приводит к ухудшению динамических показателей ЭП.

Таким образом, обеспечение высоких массоэнергетических и динамических показателей представляют два противоречивых требования, выполнение первого из которых требует высокой частоты вращения ЭД, а второго — низкой.

К приводам самолетов пятого поколения предъявляются значительно более высокие требования по габаритно-массовым, статическим, динамическим, частотным и прочностным характеристикам. Внедрение активных систем управления полетом, а также внедрение аэродинамически неустойчивых компоновок самолета усиливают проблему повышения быстродействия приводов, требующих обеспечения необходимых частотных характеристик при амплитудах сигнала управления в десятые и сотые доли процента от полного угла отклонения аэродинамического руля [4,29]. Осредненные требования к приводам истребителей пятого поколения приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Требования к приводам JIA пятого поколения

Орган управления Параметры привода

Угол отклоне- Скорость, Ход штока, ния, градус % мм

Переднее горизонтальное оперение +15/-60 100 300

Горизонтальное оперение +20/-30 80 250

Элерон +25/-30 80 80

Флаперон +40/-25 80 120

Руль направления +30/-30 50 100

Поворотный киль +20/-30 40 200

Отклоняемое сопло +15/-15 60 150

Управление носовым колесом +20/-20 20 150

Таким образом, проблема создания быстродействующего электропривода, способного заменить гидропривод в системах управления самолета, является актуальной научно-технической задачей.

Целью работы является исследование и разработка ЭП на базе ВДПТ с постоянными магнитами с высокими динамическими показателями и удельной мощностью для органов управления ДА.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

- систематизация требований и рекомендаций по повышению удельной мощности высокоскоростных ВДПТ на основе опыта проектирования;

- анализ динамических параметров силовой части ЭП с целью выявления их взаимосвязи с параметрами ЭД, постоянных магнитов, редуктора;

- исследование и оптимизация динамических и массогабаритных параметров ВДПТ методами математического моделирования;

- имитационное моделирование переходных процессов оптимизированного ЭП в замкнутой системе регулирования;

- экспериментальные исследования ЭП с ВДПТ в замкнутой системе регулирования в переходных режимах с целью проверки основных теоретических положений диссертации.

Связь работы с научными программами, темами. Работа выполняется в направлении развития научной концепции полностью электрифицированного самолета, включение которой в программу "Развитие гражданской авиационной техники России на период до 2015 года" в настоящее время рассматривается правительством России. Работа непосредственно связана с разработкой ЭП перемещения предкрылков и закрылков ЭППЗ-334 для самолета ТУ-334, а также ЭП закрылков ЭПЗ-77М для самолета АН-70.

Методы исследования. При выполнении работы были использованы аналитические и численные методы моделирования электромагнитных процессов в вентильном ЭП. Для исследования динамических свойств ВДПТ использовались математические модели, основанные на теории электрических и магнитных цепей, а также на основе метода планирования эксперимента. Исследование магнитных полей и оптимизация геометрии магнитной системы проводились с использованием метода конченых элементов. Анализ переходных процессов в замкнутой системе ЭП выполнялся на имитационной модели. Для реализации моделей были применены стандартные программные системы: Maxwell, Femme, AutoCad, Inventor, System View, PDS. Экспериментальные исследования проводились на опытном образце Э1И13-334 методом сопоставительного анализа.

Научная новизна работы состоит в рассмотрении проблем создания быстродействующих ЭП органов управления JIA и заключается в следующем:

- выполнен анализ динамических параметров силовой части ЭП с ВДПТ с ПМ, на основании которого получены выражения электромеханической постоянной времени, ускорения, крутизны мощности в зависимости от параметров ЭД, редуктора и характеристик ПМ;

- показана возможность обеспечения высоких динамических свойств высокоскоростных ВДПТ за счет применения ПМ с повышенным максимальным энергетическим произведением;

- исследованы способы повышения динамических параметров ВДПТ путем оптимизации геометрии магнитных систем роторов методами численного моделирования магнитного поля;

- проведена оценка совместного влияния параметров ЭД и ПМ на динамические и массогабаритные параметры ВДПТ методом планирования эксперимента;

- выполнен анализ динамических показателей разработанного вентильного электропривода на имитационной модели и экспериментальном образце в замкнутой системе регулирования, подтверждающий результаты исследований.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- разработаны рекомендации по улучшению массоэнергетических и динамических параметров силовой части ЭП на основе высокоскоростных ВДПТ для систем управления JIA;

- выявлены конструктивные особенности магнитных систем роторов, обеспечивающие повышение магнитного потока с использованием моделирования магнитных полей;

- разработана методика анализа и оптимизации динамических и массовых параметров ВДПТ методом планирования эксперимента;

- разработан электропривод предкрылков и закрылков ЭППЗ-334 для самолета ТУ-334, динамические свойства которого проверены математическим моделированием и экспериментальными исследованиями.

Реализация результатов работы. Разработанные в рамках диссертационной работы методы и рекомендации использовались при проектировании ЭП перемещения предкрылков и закрылков ЭППЗ-334 для самолета ТУ-334, ЭП перемещения закрылков ЭПЗ-77М для самолета АН-70, ЭП для управления положением аэродинамических рулей, элементов управления вектором тяги силовой установки дирижабля ЭПД-02Э.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и симпозиумах: IV Международный симпозиум ЭЛМАШ-2002, Москва, Россия, 7-11 октября 2002; Международная конференция "Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы", Екатеринбург, Россия, 2003; XIV Международная конференция по постоянным магнитам, Суздаль, Россия, 22-26 сентября 2003; International XIV symposium "Micromachines&Servodrives", Tuczno, Poland, 12-16 September, 2004; Sixth international conference on "Unconventional electromechanical and electrical systems", Alushta, Ukraine, 24-29 September, 2004; XLI International Symposium on Electrical Mashines "SME'2005", Poland, Opole-Jarnoltowek, 14-17 June 2005; XV Международная конференция по постоянным магнитам, Суздаль, Россия, 19-23 сентября 2005.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 23 печатные работы.

Личный вклад соискателя. Научные положения и результаты, изложенные в диссертации, получены автором лично.

Все печатные работы, за исключением [162]; написаны автором самостоятельно. В работе [162] автор участвовал в постановке задачи и выработке направления исследования.

Похожие диссертационные работы по специальности «Электротехнические комплексы и системы», 05.09.03 шифр ВАК

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Волокитина, Елена Владимировна

Выводы по главе 5

1) Электропривод ЭППЗ-334, полностью удовлетворяет требованиям технического задания. Его эффективность по сравнению с гидроприводом системы перемещения механизации крыла СПМК-9 заключается в следующем [ 189]:

Рисунок 5.11- Реверс на холостом ходу в канале закрылков (пмех=262 об/мин)

Представленные экспериментальные кривые хорошо согласуются с результатами и выводами, полученными в главе 4 при имитационном моделировании ЭП в замкнутой системе регулирования.

- суммарная масса ЭПГ13-334 меньше на 28,2 кг и составляет 63 кг;

- масса электромеханизма МВ5Д5С меньше массы гидромеханизма на 14 кг, и составляет 15,5 кг. Объем, занимаемый электромеханизмом, в два раза меньше, чем у гидромеханизма;

- коэффициент функциональной отдачи на единицу массы Э11113-334 составляет 0,27 функции/кг, у СПМК-9 равен 0,11;

- повышается эксплуатационная технологичность за счет встроенного контроля, обеспечивающего возможность обнаружения и замены отказавших элементов электропривода непосредственно на стоянках; за счет снижения трудоемкости обслуживания привода. При этом отпадает необходимость использовать наземное устройство контроля. Время восстановления электропривода на объекте - не более 25 мин;

- повышается отказобезопасность за счет возможности выпуска предкрылков электроприводом при питании от аккумуляторов в случае отказа остальных источников энергии;

- увеличивается межремонтный ресурс за счет возможности определения предотказного состояния, что обеспечивает техническую эксплуатацию электропривода по состоянию в пределах назначенного ресурса самолета без проведения плановых ремонтов по наработке и сроку службы.

2) Экспериментальные исследования ЭП в замкнутой системе регулирования в переходных режимах полностью подтверждают результаты, полученные в главе 4 при имитационном моделировании.

В результате проведенных в диссертации исследований можно сделать следующие выводы:

1) Выполнен анализ динамических параметров силовой части ЭП с ВДПТ с ПМ, на основании которого получены выражения электромеханической постоянной времени, ускорения, крутизны мощности в зависимости от параметров ЭД, редуктора и характеристик ПМ;

2) На основании имеющегося опыта проектирования ВДПТ систематизированы рекомендации по улучшению массоэнергетических и динамических параметров высокоскоростных ЭД для электроприводов систем управления ЛА. Показана возможность обеспечения высоких динамических параметров высокоскоростных ВДПТ за счет применения ПМ с повышенным максимальным энергетическим произведением.

3) На основании исследования способов повышения динамических свойств ВДПТ путем оптимизации геометрии МС роторов с помощью численного моделирования магнитного поля получены рекомендации по совершенствованию конструкций МС с целью повышения полезного магнитного потока и электромагнитного момента.

4) Получены и исследованы полиномиальные математические модели электромеханической постоянной времени, момента инерции, массы активных материалов ВДПТ, с использованием которых разработана методика анализа и оптимизации динамических и массовых параметров ВДПТ методом теории планирования эксперимента.

5) Выработаны рекомендации по выбору и оптимизации передаточного числа редуктора и показано, что для ЭП с повышенным быстродействием -рулей направления, высоты, элеронов, триммеров в качестве критерия выбора передаточного числа следует использовать максимальное угловое ускорение или минимальную электромеханическую постоянную времени.

6) С учетом проведенных исследований разработан и изготовлен электропривод перемещения закрылков и предкрылков ЭППЗ-334 для самолета ТУ-334, не уступающий по динамическим показателям гидравлической системе перемещения механизации крыла СПМК-9. Разработана математическая имитационная модель ЭП, на которой выполнены исследования основных режимов работы электропривода. Выполненные экспериментальные исследования показали удовлетворительное совпадение с результатами, полученными при имитационном моделировании.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Волокитина, Елена Владимировна, 2006 год

1. Белевитин Б.В., Фомичев В.М. Авиационный гидропривод состояние и перспектива // Датчики и системы. - 2003. - №7. - С.3-5.

2. Гониодский В.И, Склянский Ф.И., Шумилов И.С. Привод рулевых поверхностей самолетов. М.: Машиностроение, 1974. - 319 с.

3. Thompson К.С., Eitenmiller K.G. An electromechanical primary flight control actuation system for military transport aircraft // AIAA Guid. And Contr. Conf. -Gatlinburg, 1983. Collect. Techn. Pap. New York, 1983 - p. 210-217.

4. Белевитин Б.В., Фомичев В.М. Актуальные направления развития систем авиационных гидроприводов //Привод и управление. 2001. - №4. - С.2-6.

5. Брускин Д.Э., Зубаткин С.И. Самолеты с полностью электрифицированным оборудованием // Итоги науки и техники. Сер. Электрооборудование транспорта. -М.: ВИНИТИ. 1986. -Т.6. - 108с.

6. Халютин С.П. Проблемы создания автономных рулевых приводов для систем управления полетом // Датчики и системы. 2003. - №7. - с.22-24.

7. Wood N.E., Echolds E.F., Ashmore J.H. Electromechanical actuation feasibility study. Techn. Rept AFFDL-TR-76-L2, 1977. 12 lp.

8. Bird D.K. The all-electric aircraft // Int. Conf. Of the Aeronautical Sciences (ICAS) -Munich, 1980. p.161-176.

9. Cronin M.J. The prospects and potential of all electric aircraft // SAE Tehn. Pap. Ser. 1893. №2478. - 9p.

10. Rose S.A. Electromechanical actuation development program. NAECON'81. -p. 206-213.

11. Sawyer В., Edge J.T. Design of samarium-cobalt brushless DC motor for electromechanical actuator applications. NAECON'77. p. 1108-1112.

12. Clay C.W. New all-electric system technology for lower initial and operating costs. NAECON'81. Vol.1,-p. 1108-1112.

13. Электромеханические рулевые приводы летательных аппаратов. Обзор -п/р В.Д. Жарова, ГОНТИ, 1986. -35с.

14. Bird D. К. Electromechanical actuation fir business aircraft //Ibid. 1979. -№790622.- 1 lp.

15. Leonard J.B. A systems look at electromechanical actuation for primary flight control. NAECON'83. p. 80-86.

16. Исследования силового электропривода систем управления перспективных ЛА. Отчет № 277-85-VII.- п/я Ю-9539, 1985.

17. Исследования по определению основных параметров электрического привода систем механизации крыла тяжелого объекта с единой энергетической системой. Отчет № 264-85-VII п/я Ю-9539, 1985.

18. Волокитина Е.В., Шалагинов В.Ф., Овечкин О.И. Вентильные электродвигатели постоянного тока и возрождение концепции полностью электрифицированного самолета //Электроника и электрооборудование транспорта. -2005.-№5.- С.7-10.

19. Волокитина Е.В., Головизнин С.Б. Вентильные генераторы и стартер-генераторы в концепции электрифицированного самолета: современное состояние вопроса //Электроника и электрооборудование транспорта. 2005.-№5.- С.25-32.

20. Jones R.I. The more electric Aircraft: The past and the Future? // The institution of Electrical Engineers. Oriented and published by the IEE Savoy Place, London, 1999.- 4p.

21. Синяков А.Н., Шаймарданов Ф.А. Системы автоматического управле ния JIA и их силовыми установками. М.: Машиностроение, 1991- 320с.

22. Матвеенко A.M., Бекасов В.И. Системы оборудования летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1986. - 367с.

23. Гусев Б.К., Докин В.Ф. Основы авиации. М.: Транспорт, 1982. — 120с.

24. Орлов К .Я., Пархимович В.А. Устройство самолетов, вертолетов и авиационных двигателей. М.: Транспорт, 1991. - 223с.

25. Кулебакин B.C., Нагорский В.Д. Электропривод самолетных агрегатов. -М.: Государственное издание оборонной промышленности, 1958. 388с.

26. Бородин В.Т., Рыльский Г.И. Пилотажные комплексы и системы управления самолетов и вертолетов. М.: Машиностроение, 1972. — 213с.

27. Плунгян A.M. Гидросистемы самолетов 5-го поколения (По зарубежным материалам) // Датчики и системы. 2003. - №7. - С.25-29.

28. Потапов В.Н. Исследование и разработка методов диагностирования авиационных электродвигателей постоянного тока: Автореф. дисс. . канд. техн. наук,-Киев: КНИГА, 1981.-23с.

29. Разработка электромеханических приводов для самолетных систем. /ВЦП -Н-33508. М.,- 08.06.87 - 23с. - Пер. ст.: White J.A.P. из журн.: Aircraft Engineering. -1987.- №4.- р.24-30.

30. Лозенко В.К. Вентильные электродвигатели авиационных механизмов: Дис. . .д-ра техн. наук. М.: МЭИ, 1985. 535с.

31. Авиационный электропривод с вентильными магнитоэлектрическими двигателями и микропроцессорным управлением: Отчет о НИР (промежуточ.)/ МЭИ; Руководитель В.К. Лозенко. ГР Ф 30446,-М., - 1987. - 88с.

32. Губанов М.Н. Коэффициент использования и к.п.д. вентильного двигателя. //Электричество 1933 - №14. - с.35-39.

33. Губанов М.Н. Процессы коммутации в вентильном двигателе. // Электричество-1933.-№16.-с.23-30.

34. Лозенко В.К. Исследование и расчет бесколлекторных магнитоэлектрических двигателей постоянного тока с трехфазными однополупериодными коммутаторами: Дисканд. техн. наук.- М.: МЭИ, 1968.- 218с.

35. Дубенский А.А. Бесконтактные двигатели постоянного тока. М.: Энергия, 1967.-144с.

36. Копылов И.П., Фрумин B.JI. Электромеханическое преобразование энергии в вентильных двигателях. -М.: Энергоиздат, 1986. 166с.

37. Овчинников И.Е., Лебедев Н.И. Бесконтактные двигатели постоянного тока. -Л.: Наука, 1979.-270с.

38. Управляемые бесконтактные двигатели постоянного тока / Н.П. Адволоткин, В.Т. Гращенков, Н.И. Лебедев и др. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1884.-160с.

39. Балагуров В.А., Гридин В.М., Лозенко В.К. Бесконтактные двигатели постоянного тока. М.: Энергия, 1975. - 128с.

40. Жуков В.П., Нестерин В.А. Высокомоментные вентильные электродвигатели серии 5ДВМ // Электротехника. 2000. - №6. - с. 19-21.

41. Иванов А.А. Авиационный вентильный электропривод с электромеханическим торможением: Дисканд.техн.наук. М.: МЭИ, 1985. - 265с.

42. Кирьянов Ю.И. Разработка и исследование двухдвигательного электропривода с вентильными электродвигателями с двухполупериодными коммутаторами. Автореф. дис. .канд. техн. наук. М.: МЭИ, 1977. - 20с.

43. Шалагинов В.Ф. Исследование и разработка двухдвигательного электропривода с синхронно вращающимися вентильными электродвигателями: Дис. . .канд. техн. наук. -М.: МЭИ, 1981. -263с.

44. Малышев Е.Н. Специальные режимы и возможности авиационного электропривода с синхронно вращающимися вентильными электродвигателями/ Автореф. дис. .канд. техн. наук.- М.: МЭИ, 1921. 20с. ДСП.

45. Санталов А.М. Разработка и исследование вентильных электродвигателей с возбуждением от постоянных магнитов при питании от источника ограниченной мощности: Дисканд. техн. наук М.: МЭИ, 1987. -239с.

46. Хоцянова О.Н. Разработка и исследование вентильных электродвигателей с алгоритмической избыточностью: Дис. .канд. техн. наук. М.: МЭИ, 1986. -275с. ДСП.

47. Дедовский А.Н. Электрические машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами. М.: Энергоатомиздат, 1985. 168 с.

48. Конев Ю.И. О возможностях миниатюризации бесколлекторных электродвигателей. В кн.: ЭТвА/ Под ред. КШ.Конева.- М.: Радио и связь, 1976. вып. 8, с.3-12.

49. Конев Ю.И. Принципы миниатюризации бесколлекторных электродвигателей. В кн.: ЭТвА/ Под ред. Ю.И.Конева.- М.: Радио и связь, 1977. вып.9, с.3-7.

50. Конев Ю.И., Розно Ю.Н., Бочкарев О.Е. Свойства бесколлекторного двигателя при питании его от трехфазного источника тока- В кн.: ЭТвА/ Под ред. Ю.И.Конева.- М.: Радио и связь, 1977. вып. 9, с.208-214.

51. Розно Ю.Н. О некоторых возможностях управления БДИТ.- В кн.: ЭТвА/ Под ред. Ю.ИКонева.- М.: Радио и связь, 1978. вып. 10, с.185-191.

52. Овчинников И.Е. Теория вентильных электрических двигателей. JI.: Наука, 1985.- 164с.

53. Елизарова Т.А. Вентильные двигатели для медико-биологических систем: Дис. .канд. техн. наук.- М.: МАИ, 1987. 255с.

54. Флоренцев С.Н. Силовая электроника начала тысячелетия // Электротехника. -2003.-№6.-c.3-9.

55. Волокитина Е.В., Шалагинов В.Ф. Вентильные электродвигатели постоянного тока для автоматизированных электроприводов автономных объектов // Привод и управление. 2003. - №1. - с.23-26.

56. Остриров В.Н. Разработка серии силовых электронных преобразователей для регулируемых электроприводов на современной элементной базе // Компоненты и технологии. -2002. -№8.

57. Кенио Т., Нагамори С. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами. -М.: Энергоатомиздат, 1989. 180с.

58. Gieras J.F., Wing M. Permanent magnet motor technology: Design and application. -New York: Marcel Dekker, Inc, 2002. 590p.

59. Постоянные магниты / Под общ. ред. Ю.М. Пятина. М.: Энергия, 1980. - 488с.

60. Шереметьевский Н.Н., Стома С.А., Сергеев В.В. Высокоэнергетические магниты в электромеханике // Электротехника. 1989. -№11.- с.2-10.

61. Бесщеточный самарий-кобальтовый двигатель для электромеханического привода. /ВЦП-В- 41520. -М. 10.06.80 -21с. -Пер. ст.: Sawyer Bert, Edge J.T. NAECON'78. - 1978.- p.l 108-1112.

62. Матвеенко A.M, Локшин M.A., Кузнецов B.H. Выбор рациональных параметров гидравлических систем сверхзвуковых маневренных самолетов. М.: Военное издательство, 1985. - Сер.№5. - 144с. ДСП.

63. Балагуров В.А. Новые магнитные материалы и разработка магнитоэлектрических машин // Тр. МЭИ. Применение постоянных магнитов в электромеханических системах. -1982. вып. 562. — с.6-13.

64. Золотухин И.В. Аморфные металлические материалы // Ст. Соросовского образовательного журнала. -1997. -http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros.

65. ТУ 14-1-3954-85. Аморфная электротехническая сталь 7421 и 9КСР.

66. Микроэлектронные системы: Применения в радиотехнике / Под ред. Ю.И. Конева; М.: Радио и связь, 1987. 238с.

67. Следящие приводы: В 3 т 2-е изд., доп. и перераб. / Под ред. Б.К. Чемоданова. Т. I: Теория и проектирование следящих приводов/ Е.С. Блейз, А.А. Зимин, Е.С. Иванов и др. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. - 904с.

68. Методика определения мощности электродвигателей для автоматизированных электроприводов систем управления полетом. Н8Б0.09.03. Киров: ОАО «Электропривод».- 2004.

69. Волокитина Е.В., Свиридов В.И., Шалагинов В.Ф. Вентильные электродвигатели для электроприводов полностью электрифицированного самолета // Тр. V Международного симпозиума ЭЛМАШ-2004. М: «Интерэлектромаш», 2004. -с. 172-177.

70. Миловзоров В.П., Никулин В.Б. Минимизация пульсаций вращающего момента вентильного электродвигателя// Науч. тр. Применение постоянных магнитов в электромеханических системах. 1985. - №67. - с. 103-108.

71. Балагуров В.А. Проектирование специальных электрических машин переменного тока: Учебное пособие. М.: Высшая школа, 1982. — 272с.

72. Проведение экспериментальных исследований по результатам проектирования вентильных электродвигателей. Акт №8Б-135-90. Киров: ОАО «Электропривод». - 1990.

73. Stephen L. Botten, Chris R. Whitley, Andrew D. King. Flight Control Actuation Technology for Next-Generation All-Electric Aircraft// Technology Review Journal-Millennium Issue-Fall/Winter, 2000. p.55-68

74. Определение взаимного расположения элементов магнитных систем бесконтактных двигателей с нейтральной коммутацией. 8НБ0.312.01. Киров: ОАО «Электропривод». - 2000.

75. Мишин Д.Д. Магнитные материалы. М.: Высшая школа, 1991. - 383с.

76. Кекало И.Б., Менушенков В.П. Быстрозакаленные магнито-твердые материалы системы Nd-Fe-B. М.: МИСиС, 2000. 117с.

77. Менушенков В.П. Новые магнитотвердые материалы, вопросы использования и область применения// Электротехника. 1999. - №10. — с. 1-4.

78. Кудреватых Н.В., Остоушко А.А., Тарасов Е.Н. и др. исследование деградации магнитных свойств постоянных магнитов из сплава Nd-Fe-B в солевых растворах и водородных средах при наличии покрытий// Электротехника. 1999. -№10. —с.20-23.

79. Волокитина Е.В., Шалагинов В.Ф Опыт использования постоянных магнитов неодим-железо-бор в ручном электроприводе для медицины // Электротехника8, 2004.~С.^-4£

80. Волокитина Е.В., Свиридов В.И., Шалагинов В.Ф. Вентильные электродвигатели с постоянными магнитами для электроприводов полностью электрифицированного самолета // Труды IV Междунар. симпоз. ЭЛМАШ-2004. М: «Интерэлек-тромаш», 2004. С. 172-177.

81. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. М.: Высшая школа, 1985. -265с.

82. Балагуров В.А. Перспективы применения новых высококоэрцитивных постоянных магнитов в электрических машинах и аппаратах// Труды МЭИ. Применение постоянных магнитов в электромеханических системах. 1975. — вып.264. -с.6-18.

83. Аракелян A.K., Афанасьев A.A. Вентильные электрические машины и регулируемый электропривод. М.: Энергоатомиздат, 1997. - 4.1. - 507с.

84. Сравнительный анализ конструктивных вариантов вентильных двигателей: Отчет о НИР/ ВНТИЦентр; Руководитель И.П. Копылов. ГР 01860065799; Инв. 02870001168-М. - 1986.-74с.

85. Волокитина Е.В., Шалагинов В.Ф. Особенности применения постоянных магнитов в вентильных электродвигателях авиационных электроприводов// Электротехника. -2003. №7. - С.б'б'-бО.

86. Исследование и изготовление экспериментальных образцов магнитных мозаичных систем ПМ из сплава самарий-кобальт для вентильных двигателей: Отчет о НИР/ НПО «Магнетон»; Руководитель М.А. Чохели. дог. 258, Владимир, 1992.- 13с.

87. Садовский JI. К. Перспективы применения новых типов двигателей в современных регулируемых и следящих электроприводах // Приводная техника. — 2003. -№2.-с.31-40.

88. Вейнгер А.М. Регулируемый синхронный электропривод. М.: Энергоиздат, 1985.-220 с.

89. Композиционные материалы: Справочник/В.В. Васильев, В.Д. Протасов, В.В. Болотин и др. Под общ. ред. В.В. Васильева, Ю.М. Тарнопольского. М.: Машиностроение, 1990.-512с.

90. Композиционные материалы: В 8-ми т. Пер. с англ. Под ред. JI. Браутмана, Р. Крока. М.: Машиностроение, 1978. - Т.З. Применение композиционных материалов в технике/ Под ред. Нотона, 1978. - 511с.

91. Jewell G.W. High performance electrical machines // Proceedings of the 18th International Workshop on High Performance Magnets and their Applications -Annecy, France, 2004.

92. Галтеев Ф.Ф., Морозов В.Г., Стромов B.M., Тыричев П.А. Электрические генераторы высокой частоты вращения для автономных систем // Труды МЭИ. Электромеханические системы с постоянными магнитами. — 1981. -вып.523.-с.10-15.

93. Шаров B.C. Высокочастотные и сверхвысокоскоростные электрические машины. М.: Энергия, 1973. - 248с.

94. Онищенко Г.Б., Босинзон М.А., Калачев Ю.Г. Состояние и перспективы развития электропривода для станкостроения // Приводная техника. 2003. - №6 -с.15-21.

95. Виноградов А.Б., Чистосердов В.Л., Сибирцев А.Н., и др. Новые серии многофункциональных векторных электроприводов переменного тока с общим микроконтроллерным ядром // Привод и управление. 2002. - №3.

96. Murray Aengus. DSP and motor-control chips simplify DSP-based AC motor control hardware // Analog Dialogue. Vol. 30.- 1996. №2,24p, http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/30-2/motor.html

97. Логинов А., Фадеев И. Применение DSP микроконтроллеров в управлении вентильными двигателями без датчика положения ротора // Электронные компоненты. 2003. - №4.

98. Visinka Radim, Chalupa Leos, Skalka Ivan. Системы управления электродвигателями на микроконтроллерах фирмы MOTOROLA // CipNews. 1999. - №1 -с.14-16.

99. Мукеш Кумар, Бхим Сингх, Б.П. Сингх. Бессенсорное управление бесщеточным двигателем постоянного тока с постоянными магнитами на основе ЦСП.// Журнал научных исследований ГЕТЕ, т.49. 2003. - №4 — с.269-275.

100. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. М.: Высш. шк., 2001. - 326с.

101. Терзян А.А. Автоматизированное проектирование электрических машин. — М.: Энергоатомиздат, 1983.-255с.

102. Рябуха В.И. Оптимизация проектирования электрических машин. JL: Издательство Ленинградского университета, 1984.- 129с.

103. Аветисян Дж. А., Соколов B.C., Хан В.Х. Оптимальное проектирование электрических машин на ЭВМ. М.: Энергия, 1976. - 207с.

104. ПЗ.Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. М.: Мир, 1975.-534с.

105. Батищев Д.И. Методы оптимального проектирования. М.: Радио и связь, 1984.-232с.

106. Демирчан К.С., Чечурин В.Л. Машинные расчеты электромагнитных полей. -М.: Высш. шк., 1986. 239с.

107. Домбровский В.В. Справочное пособие по расчету электромагнитного поля в электрических машинах. Л.: Энергоатомиздат, 1983. —256с.

108. Брынский Е.А., Данилевич Я.Б., Яковлев В.И. Электромагнитные поля в электрических машинах. — Л.: Энергия, 1979. 172с.

109. Бинс К., Лауренсон П. Анализ и расчет электрических и магнитных полей. -М.: Энергия, 1970. 376с.

110. Фисенко В.Г. Численные расчеты электромагнитных полей в электрических машинах на основе метода конечных элементов: Учеб. пособие. М.: Издательство МЭИ, 2002. - 43с.

111. Сипайлов Г.А., Кононенко Е.В., Хорьков К.А. Электрические машины (специальный курс). М.: Высш. шк., 1987. - 376с.

112. Бурковская Т.А. Моделирование и алгоритмизация конструкторского проектирования микродвигателей постоянного тока: Дис. . канд. техн. наук. Воронеж, 1989.-266с.

113. Лютахин Ю.И. Моделирование электромагнитных процессов и оптимизация геометрии вентильного двигателя на основе численного расчета магнитного поля: Дисканд. техн. наук. Куйбышев, 1988. - 223с.

114. Иванов-Смоленский А.В. Электромагнитные поля и процессы в электрических машинах и их физическое моделирование. — М.: Энергия, 1969. 302с.

115. Коген-Далин В.В., Комаров Е.В. Расчет и испытание систем с постоянными магнитами. М.: Энергия, 1977. - 246с.

116. Апсит В.В., Гаспарян А.С. Методы расчета электромагнитного поля в торцевой зоне электрических машин // Электромагнитные поля в электрических машинах. Вып. 22. — Рига: Зинатне. 1983. с.3-25.

117. Курбатов П.А., Аринчин С.А. Численный расчет электромагнитных полей. -М.: Энергоатомиздат, 1984. — 166с.

118. Стадник А.И. Оптимизация индукторов электрических машин малой мощности с высококоэрцитивными постоянными магнитами: Дис. . .канд. техн. наук. -Новочеркасск, 1989. —397с.

119. Татур Т.А. Основы теории электромагнитного поля: справочное пособие. -М.: Высш. шк., 1987. 287с.

120. Афанасьев А.А., Воробьев В.Н. Новый метод расчета плоско-параллельных полей // Электричество. 1993. - №12. - с.32-39.

121. Афанасьев А.А., Воробьев В.Н. Расчет магнитного поля магнитоэлектрического двигателя методом сопряжения конформных отображений // Электричество.-1994.-№ 1.-е.40-49.

122. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация. М.: Мир, 1986.-317с.

123. Сегерлинд J1. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979. -392с.

124. Галлагер Р. Метод конечных элементов: основы. -М.: Мир. -1984. 428с.

125. На Ц. Вычислительные методы решения прикладных граничных задач. М.: Мир, 1982.-294с.

126. Лутидзе Ш.И., Михневич Г.В., Тафт. Введение в динамику синхронных машин и машинно-полупроводниковых систем. -М.: Наука, 1973.- 338с.

127. Постников И.М. Обобщенная теория и переходные процессы электрических машин. М.: Высшая школа, 1975 319с.

128. Салем Амджат. Методика моделирования и исследования переходных процессов вращающихся машин в системах с вентильными преобразователями: Дис. .канд. техн. наук.-Л.: 1988.-166с.

129. Иванушкин В.А., Сарапулов Ф.Н., Шымчак П. Структурное моделирование электромеханических систем. Щецин: - 2000 - 302с.

130. Егоров В.Н, Корженевский-Яковлев О.В. Цифровое моделирование систем электропривода.-Л.: Энергоатомиздат, 1986- 167с.

131. Ластовиря В.Н, Бушма В.О. Введение в теорию автоматического управления. Уч. пособие. — М.: Издательство МЭИ, 2003 - 70с.

132. Дунаевский С.Я., Крылов О.А., Мазия Л.В. Моделирование элементов электромеханических систем.-М.: Энергия, 1971 -286с.

133. В.П. Дьяконов. Matlab 6.5 SP1/7 + Simulink 5/6 в математике и моделировании. М.: СОЛОН-Пресс, 2005. 576с.

134. И.Черных. Simulink: среда создания инженерных приложений. Диалог-МИФИ. 2003.

135. И.В.Черных. SimPowerSystems: Моделирование электротехнических устройств и систем в Simulink, http://matlab.exponenta.ru/simpower/bookl/index.php

136. Ивоботенко Б.А., Рубцов В.П., Садовский Л.А., Цаценкин В.К., Чиликин М.Г. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями. Под общ.ред. Чиликина М.Г. М.:Энергия, 1971.-624с.

137. Осин И.Л., Колесников В.П., Юферов Ф.М. Синхронные микродвигатели с постоянными магнитами. М.Энергия, 1976.-232с.

138. Лодочников Э.А., Юферов Ф.М. Микроэлектродвигатели систем автоматики. -М.:Энергия, 1969.-272с.

139. Трещев И.И. Методы исследования машин переменного тока. Л.: Энергия, 1969-235с.

140. Важнов А.И. Переходные процессы в машинах переменного тока. Л.: Энергия, 1980-25с.

141. Пискун Ф.И. Анализ пускового режима работы вентильного двигателя: Дис. . .канд. техн. наук. Киев: 1983. - 253с.

142. Постников В.А., Семисалов В.В. Исследование динамических режимов шаговых и вентильных двигателей малой мощности на базе модели обобщенной синхронной машины // Электричество. 2002. - №5. - с.53-60.

143. Кропачев Г.Ф., Амирова А.А., Тумаева Е.В. Векторное управление сихрон-ным вентильным двигателем // Приводная техника. 2003. - №6. - с.49-55.

144. Высоцкий В.Е., Тулупов П.В., Верещагин В.Е. Система автоматизированного проектирования вентильных двигателей постоянного тока // Электричество. — 2003. №10. — с.25-36.

145. Управление исполнительными элементами следящих электроприводов летательных аппаратов. Б.И. Петров, В.В. Бальбух, Н.П. Папе и др. / Под ред. Б.И. Петрова. -М.: Машиностроение, 1981. -222с.

146. Каган В.Г. Электроприводы с предельным быстродействием для систем воспроизведения движений. М.: Энергия, 1975. - 240с.

147. Ньютон Г.Ц., Раше P.B. Перспективы применения исполнительных электродвигателей в рулевых приводах ракет// Вопросы ракетной техники. 1963. -№11. —с.20-36.

148. Гольдберг О.Д., Турин Я.С., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин: Учебник для втузов/ Под ред. О.Д.Гольдберга. М.: Высш. шк., 1984-431с.

149. Afanasiev A.A., Babak A.G., Volokitina E.W. The high-speed, fast-response valve engine with permanent magnets // XLI Internat. Sympos. on Electrical Mashines "SME'2005" Opole-Jarnoltowek, Poland, 2005. -C. 187-192.

150. Гейлер JI.Б. Оптимальное передаточное число и мощность двигателя // Электричество. -1955. №12. - с.59-61.

151. Волокитина Е.В., Головизнин С.Б., Шалагинов В.Ф., Нестерин В.А. Анализ динамических показателей авиационных вентильных электродвигателей с редкоземельными постоянными магнитами // Электроника и электрооборудование транспорта. 2005.- №2.- С.22-28.

152. Расчет вентильного электродвигателя постоянного тока. Описание программы. 8Б.00037-01-13-01. Киров: ОАО «Электропривод», 2004.

153. Расчет вентильного электродвигателя постоянного тока. Руководство пользователя. 8Б.00037-01-93-01.-Киров: ОАО «Электропривод», 2004.

154. Расчет вентильного электродвигателя постоянного тока. Тексты программ. 8Б.00037-01-12-01. Киров: ОАО «Электропривод», 2004.

155. Методика расчета вентильных электродвигателей постоянного тока мощностью до 100 кВт. Н8Б0.012.009. Киров: ОАО «Электропривод», 2004.

156. Исследование и разработка быстродействующих вентильных двигателей/ Н.И. Куликов, Т.А. Елизарова, Т.В. Куликова и др. // Электричество. 2002. -№5.-с. 11-21.

157. Yelena Volokitina, Vyacheslav Sviridov, Vladimir Shalaginov A brushless DC permanent motor the basis of electric drives for all-electric aircraft // Internat. XIV sympos. "Micromachines&Servodrives" - Tuczno, Poland, 2004. - C.l 17-122.

158. Электропривод ЭПЗ-77. Пояснительная записка технического проекта. — Киров: ОАО «Электропривод», 1998.

159. Электропривод ЭПЗ-Э24. Пояснительная записка эскизно-технического проекта. Киров: ОАО «Электропривод», 1998.

160. Электропривод ЭПС-324. Пояснительная записка эскизного проекта. Киров: ОАО «Электропривод», 1998.

161. Электропривод ЭППЗ-324. Пояснительная записка эскизного проекта. Киров: ОАО «Электропривод», 2002.

162. Проектирование следящих систем /Под ред. JI.B. Рабиновича. М.: Машиностроение, 1969 - 500с.

163. Клейменов Г.Н., Курбатов И.С., Максимов Н.В. Электрооборудование летательных аппаратов. М.: Транспорт, 1982 - 280с.

164. Волокитина Е.В. Обеспечение высоких динамических показателей при определении расчетной мощности электродвигателей систем управления полетом //Тр. АЭНЧР.-2004. -№2. с.19-25.

165. Крымов Б.Г. и др. Исполнительные устройства систем управления летательными аппаратами. М.: Машиностроение, 1987- 264с.

166. Мелкозеров П.С. Энергетический расчет систем автоматического управления и следящих приводов М.: Энергия, 1968. - 304с.

167. Волокитина Е.В., Шалагинов В.Ф., Головизнин С.Б. Возможность повышения быстродействия электропривода за счет увеличения энергии постоянных магнитов //Электроника и электрооборудование транспорта. 2005,- №5.- С.21-25.

168. Попов Д.А. О совместном выборе передаточного числа редуктора и параметров электродвигателя // Электричество. 1961. - №7. - с.63-67.

169. Динамика следящих приводов: 2-е изд., доп. и перераб. Петров Б.И, Полковников В.А., Рабинович JI.B. и др. / Под ред. JI.B. Рабиновича. М: Машиностроение, 1982.-496с.

170. Беляев Н.И., Нагорский В.Д. Выбор двигателя и редуктора следящих систем -М.: Машиностроение, 1972.-216с.

171. Ивоботенко Б.А., Ильинский Н.Ф., Копылов И.П. Планирование эксперимента в электромеханике. — М.: Энергия, 1971. — 185с.

172. Статистические методы в инженерных исследованиях (лабораторный практикум): Учеб. пособие / Под ред. Г.К. Круга. М.: Наука, 1972. - 207с.

173. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин: Учеб. для вузов.-М.: Высш.шк., 1994.-318с.

174. Ермаков С.М., Жигловский А.А., Математическая теория планирования эксперимента: Учеб. пособие. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. - 320с.

175. Михайлов О.П. Автоматизированный электропривод станков и промышленных роботов: Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 1990.- 304 с.

176. Журавлева А.И., Головизнин С.Б., Свиридов В.И. Электроприводы + электрификация всего самолета //Электроника и электрооборудование транспорта. 2005.- №5.- С.5-6.

177. Илларионов. Ю.А., Писаревский, Ю.В. и др. Современные магнитные системы с высокоэнергетическими постоянными магнитами и их применение в электрических микромашинах // Тез. докл. XIV Междунар. конф. по постоянным магнитам Суздаль, 2005.

178. Илларионов. Ю.А., Фурсов В.Б., и.др. Моделирование магнитных систем бесконтактных электродвигателей постоянного тока // Тез. докл. XTV Междунар. конф. по постоянным магнитам Суздаль, 2005.

179. Руководитель тематического направления: Руководитель тематического направления: Начальник конструкторской службы:1. Начальникэкспериментально-исследовательской службы1. Главный конструктор:

180. Ф. Шалагинов В.А. Миронов В.А. Бакулин1. В.И. Бычков1. С.Б. Головизнинк

181. Алгоритмы управления вентильным электродвигателем

182. Рисунок Б.1 Форма фазного тока и фазной ЭДС ВДПТ

183. Для анализа процессов достаточно рассматривать один МК-интервал, количество которых за 360 электрических градусов равно шести, что соответствует 12 состояниям электрической цепи.

184. W-р = чз- ю! j J ш vnl ,J J VJb VT, I | -1 R L ft

185. ИГЛ 1 1 V 2 r VRt VT, ^ I \ 1""^Ьаза*в С) 1-'Фаза с v/

186. Рисунок Б.2 Электрическая схема коммутационного интервала ВДПТ

187. Рисунок Б.З -Электрическая схема внекоммутационного интервала ВДПТ

188. Для двигательных режимов работы характерно включение двух ключей: по одному из анодной и катодной групп, комбинация которых меняется при очередной смене МК-интервалов.

189. Эти алгоритмы обеспечивают нейтральную, для которой угол опережения включения секций обмотки (Р=0), опережающую (Р<0) и запаздывающую (Р>0) коммутации.

190. Рассмотрим момент времени, когда открыты VT1 и VT5 и работают фазы А и

191. VTi bJ I уд, vrl £ Vlb VT, u куа, I 1 1~фаза a C^ -1 ff I ft^

192. Ш VT,\ 1 3 г VRi VT, 1 ' ^фаив 0 Iva* 1 ,£, ^X^ r\e' ' фаза с

193. Рисунок Б.4 Электрическая схема ВДПТ в режиме выбега

194. Продолжение приложения Б сduc jdt = iR ± L(di/ dt)±e,1. Б.З)

195. Режимы ДТ очень широко используются в ВДПТ. Наиболее известны алгоритмы, обеспечивающие, так называемый, режим симметричного и несимметричного ДТ 40.

196. Для осуществления режима ДТ на каком-либо МК-интервале, например, когда работают фазы А и В, необходимо перевести ВДПТ в режим ПВ и оставить при этом включенным только один из ключей VT4 или VT2 (рисунок Б.5).гй1. О ±40

197. VI< l I vn, wl | S VOi vn IJ \va> I l™ .^""фаза'а* О -1 R I ft

198. VJL VTi\ ! с vni vn 1 £ VI1* | R 1 .и Гфаза c

199. Рисунок Б.5 Электрическая схема ВДПТ в режиме ДТ

200. В зависимости от того, какой из этих ключей и какие аналогичные ему ключи на других МК-интервалах будут включены, могут быть реализованы различные алгоритмы ДТ.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.