Разработка и исследование электропривода автономной поворотно-лопастной системы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Агапов Александр Александрович

• Агапов Александр Александрович
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Агапов Александр Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ПРИВОДОВ ПОВОРОТНО-ЛОПАСТНЫХ СИСТЕМ

1.1 Автономные поворотно-лопастные системы в составе БЛА

1.2 Функциональные и конструктивные особенности приводов поворотно-лопастных систем БЛА

1.3 Обзор технических решений и тенденций развития электроприводов поворотно-лопастных систем и схожих объектов автоматики

1.4 Постановка задачи и цели исследования

1.5 Основные выводы по первой главе

2 СТРУКТУРНАЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОВОРОТНО-ЛОПАСТНОЙ СИСТЕМЫ

2.1 Определение параметров связки «электродвигатель - редуктор»

2.2 Определение типа системы управления

2.3 Оценка вибрационного состояния электропривода

2.4 Формирование датчико-аппаратной группы

2.5 Общая структура электропривода поворотно-лопастной системы

2.6 Основные выводы по второй главе

3 ОПТИМИЗАЦИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ БЛОКОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОВОРОТНО-ЛОПАСТНОЙ СИСТЕМЫ

3.1 Исследование и оптимизация исполнительного электродвигателя

3.2 Формирование оптимальной структуры регулятора системы управления и математическое моделирование работы электропривода

3.3 Оптимизация тяговой характеристики электромагнита аппаратной системы фиксации

3.4 Основные выводы по третьей главе

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОВОРОТНО-ЛОПАСТНОЙ СИСТЕМЫ

4.1 Натурная реализация функциональных блоков исполнительной структуры электропривода

4.2 Экспериментальные исследования электропривода

4.3 Сравнение результатов экспериментальных исследований с результатами математического моделирования

4.4 Основные выводы по четвертой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Программный код реализации блоков математических

моделей

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Результаты оптимизационных исследований исполнительного

электродвигателя

ПРИЛОЖЕНИЕ В Конструктивные и тяговые характеристики оптимизируемого

электромагнита

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Определение оптимального времени квантования блока

восстановления координат электрического угла поворота поля

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Макетный образец электропривода и его составные части.... 142 ПРИЛОЖЕНИЕ Е Материалы о внедрении результатов диссертационного исследования

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование электропривода автономной поворотно-лопастной системы»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. На сегодняшний день большое внимание уделяется развитию автономных электротехнических комплексов, при этом отдельно следует отметить поворотно-лопастные системы. Основное применение такого рода изделия нашли в авиации и ветроэнергетике в качестве систем изменения шага винта.

В последнее время особую актуальность приобрели различного рода беспилотные летательные аппараты (БЛА) и соответственно вопросы, связанные с их проектированием. В частности, повышенное внимание уделяется комплексам, способным непрерывно функционировать на большой высоте длительное время. В качестве рулевых модулей данные комплексы используют поворотно-лопастные системы, обеспечение движения которых осуществляется приводами различных типов, а именно пневматическими, гидравлическими, электромеханическими и комбинированными. При этом всё большую популярность набирают именно электромеханические приводы на базе электрических машин (ЭМ) постоянного тока, как щеточно-коллекторных (ЩКД), так и бесконтактных (БДПТ).

Применение электротехнических комплексов в составе БЛА обусловлено целым рядом жестких ограничений в части динамических, точностных и массогаба-ритных показателей. Также необходимо учитывать, что данные объекты подвержены влиянию внешних сил различного характера, которые существующие на сегодняшний день системы не всегда способны компенсировать.

Зачастую выбор компонентов электропривода, в том числе и для уникальных специализированных объектов, по различным причинам производится не оптимально, что впоследствии требует дополнительной достаточно объемной программно-алгоритмической коррекции всего комплекса. И даже эти решения не всегда могут привести к желаемому результату. Ярким примером, такого рода неоптимального проектирования является выбор исполнительного электродвигателя по номинальным данным, что приводит к появлению зон перегрузки, а из-за нестационарности параметров объекта регулирования настройка системы управле-

ния (СУ) оказывается затруднительной. Кроме того, выбор группы электрических аппаратов (ЭА) должен производится с учетом взаимного влияния на соседние элементы электротехнического комплекса. Таким образом, возникает проблема нерационального использования элементов системы, что в итоге снижает эффективность работы системы и может стать причиной отказа комплекса в целом.

Наиболее перспективным направлением решения данной проблемы является обеспечение проектирования и оптимизации элементов системы с учетом особенностей их взаимного влияния еще на самых ранних этапах работы, что особенно актуально при создании автономных приводов поворотно-лопастных систем БЛА, требующих высокого уровня энергоэффективности и надежности.

Весомым аргументом в пользу создания такого рода электроприводов является ликвидация отставания российских разработок и уровня их производства от зарубежных, при необходимости восполнения сложившегося объектового дефицита конкурентоспособными системами цифровой мехатронной архитектуры согласно приоритетным направлениям и критическим технологиям РФ.

В связи с этим актуальность темы диссертационной работы продиктована необходимостью формирования особого подхода к повышению удельных показателей следящих электроприводов поворотно-лопастных систем автономных объектов, таких как БЛА, обеспечивающих эффективную работу с учетом внешних воздействующих факторов (ВВФ), а именно влияния воздушных потоков.

Связь диссертации с научными программами. Работа выполнена в рамках государственного задания в сфере научной деятельности по теме «Молодежная лаборатория по разработке перспективных систем накопления энергии» (FSWE-2022-0006).

Степень разработанности темы исследования. Большой вклад в решение вопросов формирования эффективного управления электроприводами технических систем прямо или косвенно внесли такие ученые, как С.Г. Герман-Галкин, Ю.А. Борцов, А.М. Литвиненко, В.П. Чистов, Р.С. Гаврилов, Н.А. Лакота, М.П. Белов, В.Н. Мещеряков, И.А. Прохоров, А.Г. Ужви, M. Zeraoulia, D. Schröder.

Вопросами создания энергоэффективных исполнительных систем занимались Ю.А. Кулик, Д.А. Бут, М.И. Квартин, Р. Т. Шрейнер, F. Libert, M. Torrent, T. Kenjo, S. Nagamori.

В свою очередь довольно серьезно исследованиями разработки и оптимизации различного рода СУ в разное время занимались такие ученые как Ю.А. Смирнов, С.Г. Воронин, В.Н. Поляков, В.В. Бальбух, Л.Д. Панкратьев, В.А. Полковников, F.J.T.E. Ferreira, A.T. de Almeida.

Несмотря на достаточную проработанность темы, проблематике оптимизации элементов системы в составе единого объекта регулирования, особенно применительно к БЛА, уделено мало внимания. Необходимо отметить и ограниченное количество работ по электромашиностроению, направленных на оптимизацию ЭМ и ЭА, как элементов сложных электротехнических комплексов. Также довольно мало описана специфика формирования электроприводов поворотно-лопастных систем автономных объектов, а имеющаяся информация носит разрозненный характер.

Цель исследования. Целью исследования является совершенствование характеристик компонентов электропривода поворотно-лопастной системы высотного БЛА аэростатного типа, исходя из особенностей их взаимного влияния, с последующим синтезом системы управления для обеспечения требуемых характеристик.

Задачи исследования. Для достижения целей, поставленных в данном исследовании, необходимо решить следующие задачи:

- произвести анализ конструктивных и энергетических параметров функциональных блоков электропривода (электродвигателя, редукторного механизма, датчико-аппаратной группы и системы управления), а также факторов их взаимного влияния;

- сформировать структурную и функциональную схемы электропривода;

- разработать компьютерные модели для подтверждения адекватности принятых технических решений, а также разработанных методик и алгоритмов;

- произвести оптимизацию функциональных блоков электропривода по массогабаритным и энергетическим параметрам;

- провести программное моделирование и экспериментальные исследования.

Объект исследования. Объектом исследования в данной работе является электропривод поворотно-лопастной системы высотного БЛА аэростатного типа, содержащий исполнительный электродвигатель, редукторный механизм, модуль управления приводом и датчико-аппаратную группу.

Предмет исследования. В представленной работе предметом исследования является оптимизация электропривода с учетом взаимного влияния его компонентов.

Идея работы. Идея работы заключается в повышении эффективности работы привода за счет оптимизации его компонентов (электродвигателя, модуля управления с интегрированной СУ и датчико-аппаратной группы) с учетом особенностей их взаимного влияния. При этом обеспечение требований к поворотно -лопастной системе также осуществляется адаптацией СУ под конкретные параметры исполнительного органа.

Методология и методы исследования. В данной диссертационной работе были использованы теоретические, а также экспериментальные методы исследования.

К теоретическим методам следует отнести: теоретические основы электротехники, элементы теории электропривода, теории поля, а также теории автоматического управления с использованием наблюдателей вектора состояния и модальных регуляторов, а также адаптивных систем с эталонной моделью. Для расчета и анализа электромагнитного поля в БДПТ использовался метод математического моделирования, а именно метод конечных элементов.

В свою очередь экспериментальные исследования проводились путем наблюдений и измерений на испытательном стенде как отдельных компонентов, так и электропривода в целом, который в дальнейшем будет функционировать в составе реального объекта.

Достоверность полученных результатов подтверждается обоснованностью и корректностью разработанных математических моделей, сходимостью их результатов с результатами, полученными практическим (экспериментальным) путем, а также их сопоставлением с результатами ранее опубликованных исследований других авторов.

Научные положения, выносимые на защиту, и их научная новизна.

1. Конструкция электродвигателя, разработанная с применением алгоритма оптимизации на базе метода планирования эксперимента, отличающаяся от известных учетом особенностей работы в составе электропривода с одновременным повышением удельных показателей;

2. Принцип управления, учитывающий функциональные особенности компонентов электротехнического комплекса и отличающийся от известных особым типом регулятора, реализующим эффективное управление векторного типа электродвигателем с дискретными датчиками положения ротора;

3. Конструкция электромагнита аппаратной системы фиксации, оптимизированная по критерию обеспечения самодемпфирования тягового усилия в конце хода якоря;

4. Результаты теоретических и экспериментальных исследований разработанного электропривода поворотно-лопастной системы, позволившие подтвердить правомерность и эффективность принятых технических решений и методов оптимизации.

Тематика работы. Тематика данной диссертационной работы соответствует паспорту специальности 2.4.2 по пунктам 1 и 2, а именно:

п.1 Развитие общей теории электротехнических комплексов и систем, анализ системных свойств и связей, физическое, математическое, имитационное и компьютерное моделирование компонентов электротехнических комплексов и систем, включая электромеханические, электромагнитные преобразователи энергии и электрические аппараты, системы электропривода, электроснабжения и электрооборудования промышленного назначения;

п.2 Разработка научных основ проектирования, создания и эксплуатации электротехнических комплексов, систем и их компонентов.

Практическая значимость. Практическая значимость данного диссертационного исследования заключается в обосновании и разработке:

- комплексной математической модели электропривода поворотно-лопастной системы, направленной на решение задач, связанных с синтезом адаптивных СУ при проектировании высокоточных электротехнических комплексов;

- исполнительного электродвигателя, а также методов его оптимизации, позволяющих повысить эффективность электропривода при достижении высоких энергетических и массогабаритных показателей с учетом характера работы в составе конечного изделия, что может быть использовано при проектировании ЭМ специальных систем автоматики;

- методов конструктивной оптимизации электромагнита аппаратной системы фиксации, которые содержат практические рекомендации по формированию требуемой тяговой характеристики, что позволяет расширить общую теорию проектирования ЭА.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты, полученные в рамках данного диссертационного исследования, реализованы:

- при выполнении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в ООО НТЦ «Систэм» (г. Воронеж);

- при формировании методических указаний к практическим занятиям для студентов направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» ФГБОУ ВО «ВГТУ» (г. Воронеж);

- при создания лекционного материала по дисциплине «Электромеханические системы и промышленные регуляторы», а также методических указаний по дисциплине «Теория оптимального управления» для студентов направления 27.03.04 «Управление в технических системах» ФГБОУ ВО «ВГТУ».

Апробация работы. Результаты исследования, отраженные в данной работе, полностью или частично докладывались:

- на заседаниях кафедры «Электропривода, автоматики и управления в технических системах» ФГБОУ ВО «ВГТУ»;

- на научно-технических совещания в ООО НТЦ «Систэм»;

- на конференциях международного и всероссийского уровней, в том числе: 4th International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency (г. Липецк), 5th International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency (г. Липецк), Всероссийская конференции «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве НТ-2019» (г. Воронеж), II Международная научно-практическая конференция «Альтернативная и интеллектуальная энергетика» (г. Воронеж), Всероссийская студенческая научно-техническая конференции «Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники. Инженерные идеи XXI века» (г. Воронеж), XI Международная научная конференция «Приоритетные направления инновационной деятельности в промышленности» (г. Казань), Международная научно-практическая конференция «Инновационные идеи учёных» (г. Брянск), XIII Всероссийская научно-техническая конференция «Энергетика: состояние, проблемы, перспективы» (г. Оренбург), XVIII международная конференция по электромеханике и робототехнике «Завалишинские чтения» (г. Санкт-Петербург), IX Всероссийская (XLII региональная) научно-техническая конференция «Актуальные проблемы электроэнергетики» (АПЭ-2023) (г. Нижний Новгород);

- на конкурсах и программах содействия, а именно: программа содействия инновациям «УМНИК» в Воронежской области (ООО «ВИТЦ») и региональный конкурс «От идеи до патента» (Центр поддержки технологий и инноваций).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 31 печатная работа, из них 3 статьи, входящих в базу SCOPUS, 5 статей в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ, также получены 4 патента РФ и выпущена 1 научная монография, в том числе 10 публикации без соавторов.

Структура и объем работы. Данное диссертационное исследование состоит из введения, четырех глав, заключения и 6 приложений, которые изложены на 146 страницах и содержат 74 рисунка, 18 таблиц, а также список используемой литературы из 129 наименований.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ПРИВОДОВ

ПОВОРОТНО-ЛОПАСТНЫХ СИСТЕМ

1.1 Автономные поворотно-лопастные системы в составе БЛА

Существующий уровень развития электромеханики и электроники позволяет достаточно качественно реализовать работу исполнительного органа того или иного специализированного комплекса при обеспечении требуемой скорости и положения независимо от различного рода возмущений [1]. В связи с ограниченностью ресурсов питающей батареи, которым характеризуется автономный объект довольно остро встает вопрос об энергоэффективности системы при безусловном обеспечении высоких требований к качеству выполняемой работы.

С точки зрения применения поворотно-лопастные системы (рисунок 1.1) представляют довольно широкий класс объектов автоматики. К ним можно отнести рулевые и тяговые комплексы беспилотных и пилотируемых летательных и подводных аппаратов, а также адаптивные гидро- и ветрогенераторы [2 - 6].

а) б) в)

Рисунок 1.1 - Поворотно-лопастные системы (а) изменения шага винта ветрогенератора, (б) летательного аппарата

и (в) рулевого блока ракеты

Авиакосмическая отрасль всегда являлась достаточно динамично развивающимся направлением техники, что во многом обусловлено высокой потребностью и растущими требованиями к пилотируемым и беспилотным аппаратам. В настоящий момент авиационная промышленность ведущих стран мира обращает все больше внимания на БЛА. Данные системы имеют множество преимуществ в сравнении с пилотируемыми аппаратами, основным из которых является возможность длительного функционирования в условиях неприемлемых для человека с физиологической точки зрения (широкий диапазон температур, разрежённость воздуха, воздействие радиации и др.) [7]. К такому роду аппаратов относятся высотные БЛА, которые также называют псевдоспутниками из-за схожих задач.

При этом данные системы лишены недостатков спутниковых систем. В частности, возможность проведения межполетных регламентных работ позволяет сформировать объекты с более низким уровнем резервирования функциональных модулей, что напрямую отражается на стоимости. Одновременно с этим спутниковые группировки подвержены риску потери спутника, как на орбите, так и при его выводе. Также спутники довольно чувствительны к средствам радиоэлектронной борьбы, а в случае функционирования в гористой местности их точность значительно снижается из-за многократного отражения сигнала от рельефа подстилающей поверхности [8].

Подобные комплексы проектируются с целью выполнения задач при полетах в нижних слоях стратосферы (20 - 25 км). Среди наиболее перспективных направлений разработок выделяют комплексы высотных БЛА самолетного и аэростатного типа (рисунок 1.2) [9].

Спектр задач, выполняемых этими аппаратами довольно обширен, однако главными из них являются задачи, связанные с обеспечением работы систем связи, мониторингом подстилающей поверхности, картографированием, наблюдением за посевами, поисково-спасательными функциями, формированием дополнительного навигационного поля на определенном участке местности, а также различного рода научными исследованиями.

а) самолетного типа б) аэростатного типа

Рисунок 1.2 - Высотные беспилотные летательные аппараты (а) самолетного

и (б) аэростатного типов

Отдельного внимания заслуживают БЛА аэростатного типа за счет сочетания большой грузоподъемности, а также возможности вести работу в одном районе в течение длительного времени. Современные БЛА аэростатного типа преимущественно оснащены простейшей винтомоторной группой на основе пропеллеров без изменения шага и положения винта, при этом маневрирование аппарата осуществляется за счет их взаимной согласованной работы, схожей с функционированием мультикоптерных систем, как это реализовано в проекте High Altitude Airship Concept (рисунок 1.3) компании Lockheed Martin (США) [10].

Рисунок 1.3 - БЛА High Altitude Airship Concept с несущей (пропеллерной)

винтомоторной группой

Довольно часто формируют комбинированные винтомоторные группы с несущими и толкающими (или тянущими, в зависимости от характера работы) винтами для обеспечения большей подъемной силы, как это реализовано в проекте Skyhook JHL-40 (рисунок 1.4) компании Boeing (США) [11].

Рисунок 1.4 - БЛА Skyhook JHL-40 с комбинированной (несущей и толкающей)

винтомоторной группой

Однако их характеристики в части маневренности значительно уступают более сложным системам, построенным на основе многорежимнымных винтомоторных групп изменяемого положения по типу конвертоплана. Значительные затруднения с точки зрения конструктивного исполнения многорежимных летательных аппаратов заключаются в формировании особых переходных режимов от вертикального к горизонтальному полету. Данная проблема также усугубляется применением винтов большого диаметра, аналогичных вертолетным. В результате чего практическая реализация такого рода систем не нашла широкого применения, в частности, на данный момент серийно выпускается только один конвертоплан -Bell V-22 Osprey (рисунок 1.5). Ввиду того, что БЛА аэростатного типа использует в качестве основной подъемной силы инертный газ обеспечение переходных полетных режимов значительно упрощается.

Рисунок 1.5 - Серийный конвертоплан Ве11 У-22 ОБргеу

В качестве объекта применения винтомоторной группы рассматривается БЛА аэростатного типа на базе гибридной энергосистемы (солнечные батареи + водородные топливные элементы). Ориентировочные габариты воздушного судна находятся в пределах (32,0 х 12,0 х 8,0) м.

С точки зрения конструктивного исполнения винтомоторной группы возникает необходимость в компенсации нестабильности, вызванных воздушными потоками. Реализация в едином корпусе поворотно-лопастной и электротяговой систем может носить негативный характер ввиду взаимного температурного воздействия. Наилучшим решением в данной ситуации является их конструктивное разделение. В частности, к реализации предложена конструкция с запатентованной автором внешней электротяговой установкой и внутренней поворотно-лопастной системой (рисунок 1.6), позволяющей реализовать их независимо друг от друга [12, 13].

Рисунок 1.6 - Конструкция БЛА аэростатного типа с винтомоторной группой на базе внешней электротяговой установки и внутренней поворотно-лопастной системой

Применение винтов вертолетного типа в исследуемом конструктивном исполнении винтомоторной группы является избыточным ввиду больших габаритов и малых частот вращения. К примеру, в зависимости от типа вертолета частота вращения несущего винта ориентировочно составляет 190...250 об/мин, при угле установки (угол поворота вокруг оси, проходящей вдоль ее размаха) в пределах 15 при этом длина одной лопасти от оси установки составляет около 10 м [14, 15].

Более того использование винтов малых диаметров с большей частотой вращения также носит нерациональный характер ввиду высокой инерционности всего объекта. Таким образом, исследуемая винтомоторная группа рассматриваемого БЛА была спроектирована с учетом следующих требований:

- размеры винта в диаметральном отношении - не более 4,0 м;

- частота вращения винта - в диапазоне 200.400 об/мин;

В качестве конструкции лопасти была принята довольно известная NACA 23012 (рисунок 1.7), которую можно встретить в вертолетах типа S-67 Blackhawk и Lockheed XH-51A. Данная конструкция за много лет использования подтвердившая свою надежность и эффективность, помимо этого данный профиль имеет момент по шагу близкий к нулю, а его аэродинамический фокус не смещается при изменении шага, что позволяет значительно минимизировать вибрационную составляющую, являющуюся довольно важной в динамически изменяемых лопастных системах [16].

Рисунок 1.7 - Профиль лопасти конструктивного исполнения NACA 23012

Работа поворотно-лопастной системы в составе винтомоторной группы, исходя из условий функционирования имеет два основных сценария [17 - 20]:

- активный - характеризуется работой привода в режиме слежения при изменении положения лопасти в пространстве с учетом внешней нагрузки

- пассивный - характеризуется фиксацией лопасти в пространстве с требуемым углом отклонения.

Данные сценарии во многом обусловлены высотой базирования БЛА, в частности, при функционировании аппарата до границы тропосферы (12 км) происходит активное выполнение маневров, далее ввиду значительного снижения скорости воздушных масс, а также плотности воздуха (рисунок 1.8) динамически изменяемая поворотно-лопастная системы становится неэффективной и переходит в пассивный режим при обеспечении фиксации лопасти [21 - 24].

стратосфера

тропосфера

Рисунок 1.8 - Данные о скорости движения, температуре и плотности воздушных масс

С точки зрения определения временных параметров работы повротоно-лопастной системы за базу были взяты данные тестовых полетов БЛА HiSentinel, которые показали, что средняя скорость взлета составила порядка 1400 футов/мин (26 км/ч). При этом в ходе 5-ти часового полета только 1,5 часа происходили в управляемом режиме.

Необходимо отметить, что данный БЛА не оснащен тяговыми винтами, в результате чего подъем аппарата производился исключительно за счет сил газа, заключенного в оболочке аэростатного комплекса [25, 26]

Учитывая тот факт, что рассматриваемый БЛА имеет винтомоторную группу изменяемого положения, которая позволяет одновременно осуществлять подъем аппарата и производить его пространственную коррекцию, время активной работы системы составляет ориентировочно 15 мин.

На основе представленного материала сформированы требования к винтомоторной группе рассматриваемого БЛА (таблица 1.1).

Таблица 1.1 - Характеристики винтомоторной группы рассматриваемого БЛА

№ п.п Наименование характеристики, единица измерения Значение

1 Расположение электротяговой установки Внешнее

2 Тип лопасти NACA 23012

3 Число лопастей 3

4 Размер лопасти (в диаметральном отношении), м 1,7

5 Частота вращения лопастей, об/мин 350

6 Диапазон изменения углового положения, ° (суммарный ход, °) от минус 15 до 15 (30)

7 Максимальная скорость перекладки, об/мин (°/с) 43 (260)

8 Активное время функционирования, с (мин) 900 (15)

Представленные данные о характере функционирования БЛА в целом, а также конструктивном исполнении винтомоторной группы накладывают ряд ограничений на формируемую поворотно-лопастную систему.

Таким образом, дальнейшее проектирование производилось с учетом общей привязки к требованиям, определенным конкретным электротехническим комплексом.

1.2 Функциональные и конструктивные особенности приводов поворотно-лопастных систем БЛА

С точки зрения эксплуатации к приводам поворотно-лопастных систем предъявляются различного рода требования в зависимости от статических и динамических характеристик объекта, в составе которого они функционируют, при учете целого ряда факторов воздействия среды.

Одним из способов пространственной ориентации сложных объектов автоматики является следящий привод [27]. Структурно движитель БЛА представляет собой комплекс (рисунок 1.9), состоящий из винтомоторной группы (4) на базе электротяговой установки (5) с поворотно-лопастной системой (6), питание которых производится от аккумулятора (2), заряжаемого от солнечной батареи (1). Контроль за состоянием всех систем осуществляется модулем СУ верхнего уровня (3). Поворотно лопастная система (6) в общем виде состоит из исполнительной системы обеспечения движения (8), управляемой модулем СУ нижнего уровня (7) и передаточного устройства (5), в роли которого может выступать механическая, гидравлическая или иная передача.

Рисунок 1.9 - Функциональная схема привода в составе движителя БЛА

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Агапов Александр Александрович, 2024 год

Источник

тактового

сигнала

Конфигуратор интерфейсного вз аимод ействия

Иинф (27 В)

Оинф В

Вычислительный модуль

(-и Интерфейсное ^ взаимодействие Н с узлом коммуникации Порт ввода (3,3 В)

М Таймер

Тактирование

1иАЯТ2 ] (3,3 В) АЦП (3,3 В)

Интерфейс

1иАЯТ 1(3,3 В) БРИ (3,3 В)

Системный таймер Порт ввода (3,3 В)

Таймер Г (3,3 В)

АЦП (3,3 В)

Память Порт Г ввода (з,зъ) 1

Таймер Г (3,3 В) 1.

8Р12 (3,3 В)

Питание

Панель 3-х фазного мостового инверторного преобразователя

о

Рисунок 4.1 - Функциональная схема электропривода поворотно-лопастной системы

4.2 Экспериментальные исследования электропривода

Экспериментальные исследования макетного образца электропривода проводились на испытательном стенде (приложение Д рисунок Д.5) в несколько этапов, а именно:

- проверка параметров электродвигателя;

- комплексная проверка отработки сигналов задания исполнительным электродвигателем в системе электропривода;

- проверка параметров аппаратной системы фиксации.

В зависимости от типа испытаний использовалось то или иное оборудование, представленное на данном стенде. Также на стенде представлены приборы, необходимые для промежуточных проверок при изготовлении функциональных блоков электропривода поворотно-лопастной системы.

Первый этап экпериментальных исследований в части проверки функциональных параметров ДБУ30-01 проводился на испытательном стенде при напряжении питания (48+0,2) В. Схема стенда проверки параметров ДБУ30-01 представлена на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 - Схема стенда проверки параметров ДБУ30-01

Критерием оптимального функционирования электродвигателя считается соответствие механической характеристики, зафиксированной экспериментальным путем, относительно теоретической, полученной при проведении математических экспериментов.

На представленном выше стенде с помощью специализированных зажимов фиксировалась исследуемая ЭМ (ДБУ30-01), нагрузка на валу которой формировалась с шагом 0,1 Нм с помощью нагрузочного двигателя, обмотки которого были соединены с реостатом для обеспечения различного уровня нагрузки. Контроль момента нагрузки был обеспечен с помощью датчика момента, соединенного с индикатором. Контроль частоты вращения в совю очередь производился с помощью осциллографа по сигналам МУМ. Питание электронного коммутатора поступало от стабилизированного источника питания.

Экспериментальные исследования электропривода поворотно-лопастной системы производились аналогично испытаниям ДБУ30-01, но с использованием редукторного механизма и датчика положения выходной оси. На рисунке 4.3 представлена схема стенда проверки параметров электропривода поворотно-лопастной системы.

Рисунок 4.3 - Схема стенда проверки параметров электропривода

Ввиду высокого значения нагрузки на выходной оси проверка отработки сигнала задания производилась в режиме холостого хода. Подтверждение возможности отработки максимальной нагрузки и скорости перемещения выходной оси косвенно было произведено путем изолированной проверки ЭМ при отработке точки с моментом нагрузки 0,5 Н м, что соответствует нагрузке 70 Н м на выходной оси и точек близких к нулевой нагрузке (ввиду наличия моментов сопротивления механической передачи) с учетом использования редукторного механизма с передаточным числом 136.

В качестве критерия оптимальной работы электропривода поворотно-лопастной системы использовались частотные характеристики (АЧХ и ФЧХ) по аналогии с математическими экспериментами, проводимые для подтверждения соответствия требованиям таблицы 1.7.

Завершающим этапом экспериментальных исследований стала проверка аппаратной системы фиксации. Подтверждение характеристик электромагнита проводилось в два этапа: первоначально проходила проверка статической тяговой характеристики электромагнита путем замера усилия втягивания, после чего электромагнит монтировался в привод и проверялось срабатывание по критерию «сработал/не сработал».

Для подтверждения статической тяговой характеристики были проведены измерения на испытательной платформе при фиксированном рабочем ходе якоря. На рисунке 4.4 представлена схема стенда проверки параметров электромагнита аппаратной системы фиксации поворотно-лопастной системы.

Рисунок 4.4 - Схема стенда проверки параметров электромагнита аппаратной системы фиксации поворотно-лопастной системы

Проверка проводилась путем измерения тягового усилия в пределах малого шага перемешения якоря, с помошью проставочных шайб, устанавливаемых в воздушной зазоре вдоль рабочего хода якоря. Шаг измерения составил 1,0 мм. При проведении испытаний на хвостовике электромагнита был закреплен динамометрический щуп, что позволило с помощью анализатора зафиксировать развиваемое электромагнитом усилие.

Для оценки правильности принятых технических решений, а также адекватности математической модели использовался показатель совпадения.

п = 1

1=1

1 --

Л2

кзап * Ррасч ,

(4.1)

где Рэксп - экспериментальное значение тягового усилия в исследуемой точке; Ррасч - расчетное значение тягового усилия в исследуемой точке; кзап - коэффициент запаса (кзап = 0,9); п - число точек измерения.

При условии обеспечения расхождений локальных значений тягового усилия с погрешностью 3... 5 %, а также показателя совпадения в пределах всего хода якоря до 8 % техническую реализацию можно считать успешной.

Исследования работоспособности в составе электропривода поворотно-лопастной системы проводились при отработке минимального шага поворота выходной оси, по каждому из фиксируемых положений зубчатого колеса.

Применяемое при проведении экспериментальных исследований оборудование прошло метрологическую поверку, что позволяет судить об адекватности полученных результатов.

Представленный вариант многоуровневой (изолированной и комплексной) проверки параметров функциональных блоков электропривода позволяет наилучшим образом обеспечить качество конечного изделия, а также собрать наиболее полную и достоверную информацию о характере функционирования как отдельных частей системы, так и объекта в целом с целью возможной модернизации в масштабах межвидовой технической направленности.

4.3 Сравнение результатов экспериментальных исследований с результатами

математического моделирования

По результатам испытаний ДБУ30-01 была получена экспериментальная механическая характеристика которая представлена на рисунке 4.5. Также на данном рисунке отражены теоретическам механическая характеристика ДБУ30-01 и экспериментальная БЬЭС35.

Рисунок 4.5 - Механические характеристики ДБУ30-01 и BLDC35

Полученная характеристика ДБУ30-01 подтвердила правильность выбранных технических решений. Расхождение характеристик ДБУ30-01 и БЬЭС35 обусловлено значительной конструктивной переработкой. Ввиду того, что критерием оптимизации стала область допустимых моментов и частот электропривода, незначительные расхождения харатеристик в областях близких к режимам пускового момента и холостого хода являются допустимыми.

Также на основании данных о развиваемом моменте вновь разработанного электродвигателя были подтверждены требования по максимальному моменту нагрузки и скорости перемещения выходной оси электропривода поворотно-лопастной системы.

Дальнейшие испытания электродвигателя ДБУ30-01 производились в составе электропривода на испытательном стенде в режиме холостого хода.

С целью определения максимальной установившейся угловой скорости на лабораторном стенде с помощью генератора импульсов был задан сигнал П-образной формы (амплитудой ±15 градусов). Одновременно с этим с помощью отладочной программы для построения изменения внутренних переменных производился контроль отработки, что отражено на рисунках 4.6 и 4.7, где красной линией отображается сигнал задания от генератора, а синей - сигнал отработки электропривода.

Для определения угловой скорости был рассмотрен линейный участок циклограммы с переходным процессом по фронту нарастания сигнала задания с измерением разности амплитуд (АЛ) за определенный промежуток времени (Д1:).

[ДА = Л, -Л2

И = ^ -12

(4.2)

где А1 - амплитуда начала переходного процесса, е.м.р; Л2 - амплитуда окончания переходного процесса, е.м.р; 11 - время начала переходного процесса, с; ^ - время окончания переходного процесса, с.

На основе полученных данных с учетом коэффициента преобразования единиц младшего разряда в геометрические градусы была вычислена угловая скорость (ю) отработки сигнала задания согласно формуле:

ДА

ю =---(4.3)

137 • Дt -10 -3

1496-(-1467) 01/10/

юНАР =----—- = 314 °/сек

НАР 137 • (8723-8654) -10-3

1548- (-1661)

юСПАД =----—г- = 325 °/сек

Д 137 • (9734-9662) -10-3

Рисунок 4.6 - Отработка электроприводом сигнала задания ступенчатой формы с амплитудой ±15 градусов по фронту нарастания сигнала

1543 1000

-1661

-2000

, Е.м.р.

----- ■ " ■ \

\ \

НС

3600

&663

9700 9734

38 00

Рисунок 4.7 - Отработка электроприводом сигнала задания ступенчатой формы с амплитудой ±15 градусов по фронту спада сигнала

Таким образом, результирующая максимальная установившаяся угловая скорость электропривода рассчитывается, исходя из следующего выражения

Ш = О нар + О спад = 314 + 325 = 320 0/сек

2

2

(4.4)

Одновременно с этим была проведена оценка работоспособности системы по уровню перегулирования по углу отработки, который составил не более 3,9 %.

Аналогично математическому эксперименту проведенному ранее были получены экспериментальные частотные характеристики электропривода одного канала поворотно-лопастной системы (рисунки 4.8 и 4.9).

0,5 '

---1,0 '

—-----1,5 '

10

15

20

25

30

35

40

45

50 I1, Гц

0

5

Рисунок 4.8 - АЧХ электропривода поворотно-лопастной системы

(натурный эксперимент)

Рисунок 4.9 - ФЧХ электропривода поворотно-лопастной системы

(натурный эксперимент)

Согласно представленным данным можно сделать вывод о том, что АЧХ для сигнала с амплитудой 0,5 градуса в диапазоне от 0 до 15 Гц имеет монотонный убывающий характер, на участке от 15 до 25 Гц наблюдаются пульсации амплитуды не выходящие за пределы полосы пропускания электропривода, в диапазоне частот от 25 до 50 Гц характеристика также имеет монотонно убывающий характер.

АЧХ для сигнала 1,0 градус в диапазоне от 0 до 18 Гц имеет монотонный характер, в диапазоне от 18 до 25 Гц наблюдаются пульсации характеристики в пределах полосы пропускания, в диапазоне частот от 25 до 50 Гц характеристика имеет монотонно убывающий характер.

АЧХ для сигнала 1,5 градуса в диапазоне от 0 до 26 Гц имеет пульсации в пределах полосы пропускания, в диапазоне от 26 до 50 Гц характеристика имеет монотонно убывающий характер.

ФЧХ при отработке системой синусоидального сигнала 0,5 градуса в пределах полосы пропускания имеет пульсации в заданных границах, после полосы пропускания (>30 Гц) функция имеет монотонно убывающий характер.

ФЧХ при отработке системой синусоидального сигнала 1 ,0 градус в диапазоне от 0 до 15 Гц имеет монотонно убывающий характер, в диапазоне от 15 до 28 Гц наблюдаются пульсации в пределах полосы пропускания, в диапазоне частот от 28 до 50 Гц функция имеет монотонно убывающий характер.

ФЧХ при отработке системой синусоидального сигнала амплитудой 1,5 градуса в диапазоне от 0 до 20 Гц имеет монотонно убывающий характер, в диапазоне от 20 до 26 Гц наблюдаются пульсации в пределах полосы пропускания, в диапазоне частот от 26 до 50 Гц функция имеет монотонно убывающий характер.

Таким образом, АЧХ для сигналов амплитудой 0,5, 1,0 и 1,5 градусов имеют максимальный подъем характеристики 0.98, 0.99, и 1.03 и полосой пропускания 31, 32 и 34 Гц. ФЧХ для сигналов амплитудой 0,5, 1,0 и 1,5 градусов удовлетворяют требованиям по углу запаздывания и имеют полосу пропускания 30, 31 и 32 Гц соответственно.

Экспериментальные исследования аппаратной системы фиксации показали минимальные расхождения расчетных (теоретических) значений тягового усилия от расстояния между якорем и стопом корпуса относительно экспериментальных (таблица 4.1), что наглядно продемонстрировано на рисунке 4.10.

Таблица 4.1 - Тяговое усилие

Ход якоря, мм 0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0

Тяговое усилие, Н

Теоретическое 37,64 38,91 40,74 42,71 45,19 48,12 53,73

Экпериментальное 36,02 37,49 39,94 42,86 45,95 49,92 55,34

Расхождение параметров, %

Коэффициент расхождения 4,30 3,65 1,96 0,35 1,68 3,74 2,99

60,00 55,00

х

ш

I 50,00

и

>

си

5 45,00

СО '

Е

ос

н 40,00 35,00

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00

Ход якоря, мм

Рисунок 4.10 - Зависимость теоретического и экспериментального тягового усилия от расстояния между якорем и стопом корпуса

На основании сравнительного анализа полученных экспериментальных и теоретических значений тягового усилия был вычислен показатель совпадения, который при коэффициенте запаса 0,9 и полном совпадении кривых для 7-ми контрольных точек должен составить 0,086. Рассчитанное значение данного показателя находится на уровне 0,091, что соответствует 5,8 %, что, с учетом технической апробации результатов исследования, подтверждает правильность принятых решений.

теор. эксп.

Заключительным этапом исследования функционирования электромагнита стали испытания в составе аппаратной системы фиксации электропривода поворотно-лопастной системы, при проведении проверки отработки позиционирования выходной оси в случайно заданных положениях по критерию «сработал/не сработал». При проведении испытаний электромагнит показал срабатывание в 30 случаях из 30 опытных переключений, что подтверждает работоспособность системы с учетом изменяемых сценариев полета (пассивны/активный) высотного БЛА аэростатного типа.

Снижение тягового усилия в конце хода якоря позволило незначительно снизить скорость срабатывания электромагнита, что не играет принципиальной роли, так как аппаратная система фиксации осуществляет лишь финальную стабилизацию лопасти в пространстве, чему предшествует её позиционирование посредством СУ электропривода, при этом перемещение якоря происходит за счет механических сил пружинного отталкивателя. Поворотно-лопастная система имеет достаточную степень инерционности, в результате чего переход в активную фазу функционирования сопровождается определенной задержкой. Таким образом, снижение скорости срабатывания не оказывает влияния на функционирование данного электротехнического комплекса.

Представленная двухэтапная методика проверки параметров электромагнита позволила первоначально подтвердить соответствие натурного образца характеристикам, полученным на этапе теоретических изысканий, после чего путем проверки в составе объекта исследования окончательно было установлено соответствие параметров рассматриваемого изделия.

4.4 Основные выводы по четвертой главе

Основные результаты «Экспериментальных исследований электропривода поворотно-лопастной системы» представлены в данном разделе, по итогам которых:

- сформирована функциональная схема электропривода поворотно-лопастной системы, подробно отражающая все связи (механические и электрические) исполнительных блоков исследуемого электротехнического комплекса;

- натурными испытаниями подтверждена правильность принятых на предыдущих этапах исследования конструкторско-технологических решений;

- подтверждена правомерность использования вновь разработанного ДБУ30-01, как оптимизированного аналога BLDC35, а также правильность его математического описания и метода оптимизации;

- проверка параметров электропривода поворотно-лопастной системы подтвердила правильность принятых решений и целесообразность методов и результатов, освещенных в данной работе;

- анализ аппаратной системы фиксации показал несовпадение теоретических и экспериментальных данных по коэффициенту расхождения не более 5,8 % со 100 %-ной отработкой при испытаниях в составе электропривода поворотно-лопастной системы для 30 опытных переключений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рамках проведенного диссертационного исследования по теме: «Разработка и исследование электропривода автономной поворотно-лопастной системы» был получен ряд важных результатов, относящихся как к теоретической, так и практической области знаний, а именно:

1. Проведен анализ существующих лопастных систем различных объектов техники, а также их функциональных элементов, что позволило сформировать структуру электропривода поворотно-лопастной системы высотного БЛА аэростатного типа.

2. В процессе разработки СУ был синтезирован регулятор, реализующий квазивекторное управление, сочетающее в себе все положительные качества классического векторного управления с использованием ДПР дискретного типа, характерного для скалярного типа управления.

3. Адаптация и локальная оптимизация СУ позволили обеспечить требуемые характеристики электропривода, а также реализовать минимальный уровень пульсаций электромагнитного момента и снизить перерегулирование системы до 3,9 %, что подтверждено теоретическими и экспериментальными исследованиями.

4. Комплекс мероприятий, направленный на оптимизацию исполнительного электродвигателя, позволил реализовать более выгодную (в 1,6 раза) с точки зрения массо-энергетических показателей конструкцию, отличающуюся упрощенной технологией формирования обмоточной группы.

5. Оптимизация аппаратной системы фиксации позволила в заданном габарите обеспечить снижение тягового усилия в конце хода якоря (самодемфирование) относительно классической конструкции в 3,7 раза, тем самым минимизировать пагубное влияние ударных нагрузок при циклическом характере работы.

6. Результаты аналитических расчетов и математического моделирования были в полном объеме подтверждены натурными испытаниями с минимальным процентом расхождения (порядка 5 %), что обусловлено идеализированным характером теоретических моделей и погрешностями натурных измерений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кулик, Ю.А. Электрические машины; М.: Высшая школа, 1996. - 456 c

2. Саликеева С.Н., Галеева Ф.Т. Обзор методов получения альтернативной энергии. Вестник Казан. технол. ун-та. Т.15, №8, 57-59 (2012).

3. Пат. 2390659 РФ, МПК F04D 29/36 Устройство для изменения углов установки рабочих лопаток вентилятора / Литвиненко А.М., Свистунов А.А. - № 2008150992/06 заявл. 22.12.2008; опубл. 27.05.2010 Бюл. № 15

4. Пат. 2410565 РФ МПК F03B 3/06 Поворотно-лопастная гидротурбина / Литвиненко А.М., Свистунов А.А. - № 2008150990/06 заявл. 22.12.2008; опубл. 27.01.2011 Бюл. № 3

5. Пат. 2381956 РФ МПК B64C 11/00, F03D 7/00 Регулируемый воздушный винт / Литвиненко А.М., Свистунов А.А. - № 2008138336/11 заявл. 25.09.2008; опубл. 20.02.2010 Бюл. № 5

6. Пат. 2387573 РФ МПК B63H 3/06 гребной винт с поворотными лопастями / Литвиненко А.М., Свистунов А.А. - № 2008143396/11 заявл. 31.10.2008; опубл. 27.04.2010 Бюл. № 12

7. Шабаков, А. Разработка за рубежом высотных БПЛА с солнечно-электрическими силовыми установками / Зарубежное военное обозрение. - 2020. -№5 - с. 70-71

8. Chapman, К BAE Systems has announced that its Persistent High-Altitude Solar Aircraft (PHASA-35) has successfully completed its maiden flight

9. Flavio Araripe d'Oliveira, Francisco Cristovâo Lourenço de Melo, Tessaleno Campos Devezas High-Altitude Platforms - Present Situation and Technology Trends / J. Aerosp. Technol. Manag., Sâo José dos Campos, Vol.8, No 3, pp.249-262, Jul. - Sep., 2016

10. Colozza A., Dolce J.L. High-Altitude, Long-Endurance Airships for Coastal Surveillance / NASA/TM—2005-213427

11. Prentice, B. «Boeing, Skyhook to Develop Airship Hauler» Naval Airship Association, Noon Balloon, No. 79, - 2008, p. 13

12. Пат. 207384 РФ, МПК B64D 27/24, B64C 11/02, B64C 29/00. Движитель летательного аппарата / Писаревский Ю.В., Писаревский А.Ю., Фурсов В.Б., Агапов А.А., Кондалов М.В., Татарников П.А. - № 2021116261 заявл. 03.06.2021; опубл. 26.10.2021 Бюл. № 30

13. Пат. 214229 РФ, МПК B64C 11/48, B64C 27/10, B64D 27/24. Движитель летательного аппарата / Божко С.В., Самаркин В.Г., Савченко М.М., Татарников П.А., Писаревский Ю.В., Агапов А.А., - № 2022113980 заявл. 24.05.2022; опубл. 17.10.2022 Бюл. № 29

14. Кануников, И.П. Техническое обслуживание вертолета Ми-8 (Устройство и работа несущего и рулевого винтов): Метод. Указания к практич. Работе / Самар. гос. аэрокосм. ун-т; сост.: И.П. Кануников. Самара, 1996, - 28 с.

15. Базов, Д.И. Аэродинамика вертолетов / М.: Транспорт, 1969. — 196 с.

16. Фролов, В. А. Аэродинамические характеристики профиля и крыла: учеб. пособие / В.А. Фролов. - Самара: Изд-во Самар, гос. аэрокосм, ун-та, 2007 - 48 с.: ил.

17. Рэндал У. Биард, Тимоти У. МакЛэйн Малые беспилотные летательные аппараты: теория и практика / Москва: ТЕХНОСФЕРА, 2015 - 312 с.

18. Phillips, W.F. Mechanics of Flight. New Jersey: Willey, 2nd ed., 2010.

19. Stengel, R.F. Flight Dynamics. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2004

20. Wiesel, W.E. Spaceflight Dynamics. New York: McGraw Hill, 2nd ed., 1997

21. Factsheet published by NASA February 28, 2014 (& July 31, 2015) Editor: Yvonne Gibbs [Retrieved 2015-12-09]

22. Sidi, M.J. Spacecraft Dynamics and Control. Cambridge Aerospace Series. New York: Cambridge University Press, 2006

23. Мхитарян, А.М. Аэродинамика: учебник / А.М. Мхитарян. - 2-е изд., перераб. и доп. / Репринтное воспроизведение издания 1976 г. - М. : ЭКОЛИТ, 2012 - 448 с.

24. Атмосфера / Справочник. Л.: «Гидрометеоиздат», 1991, 510 с.

25. Smith S., Fortenberry M., Lee M., Judy R. HiSentinel80: Flight of a High-Altitude Airship // 7th AIAA ATIO Conf, 2nd CEIAT Int'l Conf on Innov and Integr in Aero Sciences,17th LTA Systems Tech Conf; followed by 2nd TEOS Forum.

26. Герасимов А.В., Герасимов В.Б., Кудж С.А., Соловьёв И.В. Долговременные стратосферные платформы связи и наблюдения. Новый этап развития. // вестник МГТУ МИРЭА, 2014, № 2 - 3.

27. Могилевский, В.Д. Наведение баллистических летательных аппаратов -Москва : Машиностроение, 1976. - 205 с.

28. Макаренко А.В., Прилипов А.В. Автономный привод на основе роторно-волнового двигателя // Проектирование и изготовление аэрокосмических аппаратов / Под ред. проф. Ю.Ю. Комарова. - М.: Изд-во МАИ, 2006. - с.72-79.

29. Архангельский, И.И. Проектирование зенитных управляемых ракет -Изд. второе, перераб. и доп. - М.: Изд-во МАИ, 2001. - 732 с.

30. Селиванов, А.М. Автономный электрогидравлический рулевой привод с комбинированным регулированием скорости выходного звена // Вестник МАИ. Т.17. №3 - 2010. - с.37-41

31. Наземцев, А.С. Гидравлические и пневматические системы. Ч.1, Пневматические приводы и средства автоматизации : Учеб. пособие / А.С. Наземцев. -М. : Форум, 2004 - 240 с.

32. Геращенко, А.Н. Пневматические, гидравлические и электрические приводы летательных аппаратов на основе волновых исполнительных механизмов : учеб.пособие для вузов / А.Н. Геращенко, С.Л. Самсонович; под ред. А.М. Матве-енко - М. : Машиностроение, 2006, - 392 с.

33. Нейман, В.Г. Гидроприводы авиационных систем управления / В.Г. Нейман // М. «Машиностроение». - 1973. - 200 с.

34. Авиационные силовые установки. Системы и устройства. Изд. 2-е перераб. и доп. // Домотенко Н.Т. и др. М.: «Транспорт», 1976, 312 с.

35. Дудник, В.В. Конструкция вертолетов. - Ростов н/Д: Издательский дом ИУИ АП, 2005. - 158 с.

36. Разоренов, Г.Н. Системы управления летательными аппаратами (баллистическими ракетами и их головными частями) : учебник для вузов - М. : Машиностроение, 2003. - 581 с.

37. Лонцих, П.А. Динамическое моделирование сложных механических систем // Вестник ИрГТУ. - 2002 № 12 - С. 128 - 134

38. Лонцих, П.А. Обеспечение качества, анализ динамических параметров и диагностика технического состояния оборудования технологических систем // Вестник ИрГТУ. - 2003 № 3 - С. 30 - 35 с.

39. Воронин, С.Г. Обеспечение энергетической эффективности регулирования вентильного электропривода / С.Г. Воронин, Д.А. Курносов // Сборник научных работ «Наука ЮУрГУ», 2015 №1 т. 3 - с. 37-42

40. Воронин, С.Г. Управляемый электропривод: конспект лекций / С.Г. Воронин — Челябинск: ЧГТУ, 1996. - Ч. 2. - 64 с.

41. Гаврилов, Р.С. Управление синхронными машинами с постоянными магнитами: учебное пособие / Р.С. Гаврилов, Ю.Н. Мустафаев; Балт. гос. техн. ун-т.- СПб., 2019 - 78 с.

42. Герман-Галкин, С.Г. Цифровые электроприводы с транзисторными преобразователями. -Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. - 248 с.

43. Арзамацев А.А., Крючков А.А. Математические модели для инженерных расчётов летательных аппаратов мультироторного типа // Вест. национального исследовательского Томского государственного университета (ТГУ). 2014. Т. 19, В. 6. с. 1821-1828.

44. Новоселов, Б.В. Проектирование механических передач следящего привода: Метод. рекомендации / Владим. политехн. ин-т. - Владимир, 1980. - 172 с.

45. Пат. 2759348 РФ, МПК В64С 13/24 В63Н 25/06 Исполнительный орган рулевого привода / Литвиненко А.М., Крылов Ю.М., Агапов А.А., Доценко В.В., Прокудин Р.В. - № 2020141450, заявл. 15.12.2020; опубл. 12.11.2021 Бюл. № 32.

46. Пат. 2774113 РФ, МПК B25J 13/00 Исполнительный орган рулевого привода / Литвиненко А.М., Крылов Ю.М., Агапов А.А., Доценко В.В., Прокудин Р.В. - № 2020140293, заявл. 07.12.2020; опубл. 15.06.2022 Бюл. № 17.

47. Пат. 2774236 РФ, МПК B25J 13/00 Исполнительный орган рулевого привода / Литвиненко А.М., Крылов Ю. М., Агапов А.А., Доценко В.В., Прокудин Р.В. - № 2020140291, заявл. 07.12.2020; опубл. 16.06.2022 Бюл. № 17.

48. Пат. 2774238 РФ, МПК B25J 13/00 Исполнительный орган рулевого привода / Литвиненко А. М., Крылов Ю. М., Агапов А.А., Доценко В.В., Проку-дин Р.В. - № 2020135541, заявл. 28.10.2020; опубл. 16.06.2022 Бюл. № 17.

49. Ваньшин А.И., Печников А.Ф. Детали машин. Расчет механических передач: Пособие. - СПб.: СПбГУНиПТ, 2003 - 140 с.

50. Иванов, М.Н. Детали машин / М.Н. Иванов. - М.: Высшая школа, 1999

51. Дунаев, П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин / П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. - М.: Высшая школа, 1998

52. Краузе, Г.Н. Редукторы : Справ. пособие / Г. Н. Краузе, Н. Д. Кутилин, С. А. Сыцко. - 2-е изд., доп. и перераб. - Ленинград : Машиностроение., 1972. - 144 с.

53. Агапов А.А., Бабенко В.В., Питолин В.М., Ген Ж.А., Романов А.В. Исследование и математическое моделирование обмоток бесконтактного электродвигателя постоянного тока электропривода манипулятора в рамках общей концепции энергоэффективности / Альтернативная и интеллектуальная энергетика: материалы II Международной научно-практической конференции. - 2020 г., с. 80-81

54. Агапов, А.А. Сравнительный анализ бесконтактных микродвигателей постоянного тока с редкоземельными магнитами на основе сплавов самарий-кобальт и неодим-железо-бор / Труды всероссийской конференции «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве НТ-2017» - 2017 г., с. 9-12

55. Агапов, А.А. Перспективы применения наноматериалов в современном электромашиностроении / А.А. Агапов, Т.Е. Черных, П.А. Агарков // Труды всероссийской студенческой научно-технической конференции «Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники. Инженерные идеи XXI века» - 2018 г., с. 17-21

56. Основы проектирования следящих систем. Под ред. Н.А. Лакоты / Под общ. ред. Е.П. Попова - М.: Машиностроение, - 1978. - 391 с.

57. Zeraoulia, M. Electric Motor Drive Selection Issues for HEV Propulsion Systems: A comparative study / IEEE Transaction on Vehicular Technology. - 2006. -vol. 55. - №6. - 1756-1764 p.

58. Агапов, А.А. Перспективы развития исполнительных электродвигателей для приводов высокоточных промышленных манипуляторов в рамках общей концепции минимизации / Энергия-XXI век. - Воронеж., 2020 - «№2 (110), с. 42-44

59. Agapov, A. Development and research of a high-precision electric drive of industrial manipulators / Антропоцентрические науки: инновационный взгляд на образование и развитие личности Материалы XI международной научно -практической конференции. - 2020 г., с. 321-322

60. Агапов, А.А. Исследование беспазовых обмоток различного исполнения / А.А. Агапов, С.А. Белозоров // Труды всероссийской студенческой научно-технической конференции «Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники. Инженерные идеи XXI века» - 2017 г., с. 5-9

61. Агапов, А.А Исследование температурного состояния бесконтактных микроэлектродвигателей постоянного тока беспазового исполнения / А.А. Агапов, С.А. Белозоров // Труды всероссийской студенческой научно-технической конференции «Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники. Инженерные идеи XXI века» - 2018 г., с. 43-46

62. Ferreira F. J. T. E., de Almeida A. T. «Overview on energy saving opportunities in electric motor driven systems - Part 1: System efficiency improvement», in 2016 IEEE/IAS 52nd Industrial and Commercial Power Systems Tech. Conf. (I CPS), May 2016, pp. 1-8.

63. Электромеханические системы с адаптивным и модальным управлением / Ю. А. Борцов, Н. Д. Поляхов, В. В. Путов. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1984. - 216 с.

64. Смирнов, Ю. А. Управление техническими системами : учебное пособие / Ю. А. Смирнов. - Санкт-Петербург : Лань, 2020. - 264 с.

65. Воронин, С.Г. Электропривод летательных аппаратов: Конспект лекций. Часть 1 - Челябинск: Издательство ЮУрГУ, 2006 - 171 с.

66. Орлов И.Н. Тарасов И.Н. Бесконтактный электропривод летательных аппаратов - М.: Изд-во МЭИ, - 1992.

67. Системы управления летательных аппаратов : учебник для межвузовского использования под ред. В. В. Воробьева ; Военно-воздушная инженерная акад. им. проф. Жуковского. - Москва : ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского, 2008. - 202 с.

68. Мануйленко В.Г., Удин Е.Г., Теоретические основы крылатых управляемых ракет - СПб: Университет ИТМО, 2020 - 201 с.

69. Данеко, А.И. Авиационные управляемые ракеты класса «воздух-поверхность». / Под ред. Г.А. Соколовского: Учебное пособие. - М.: Изд-во МАИ, 1992. - 44 с.

70. Пат. 1658312 СССР, МПК H02K 33/12 Арретирующее устройство / Малинин В. И., Толстик А. И., Ряшенцев А. Н. - №№ 4718982 заявл. 14.07.1989, опубл. 23.06.1991

71. Пат.2426071 РФ, МПК G01C 19/26, G01B 3/02, G01D 11/20, B64G 1/66 Арретир рулевого электропривода ракеты / Богдацкий В.Г., Калугин М.И., Пирязев В.Ф., Шендрик С.В. - №«2010123473/11 заявл. 10.06.2010; опубл. 10.08.2011, Бюл. №№ 22

72. Шамберов, В.Н. Моделирование динамики элемента с трением // Фундаментальные и прикладные проблемы теории точности процессов, машин, приборов и систем: Труды 6-й сессии Международной научной школы (Фридленде-ровские чтения). СПб.: Институт проблем машиноведения РАН, 2003 с. 98-105

73. Шамберов, В.Н. Влияние сухого трения в исполнительных механизмах автоматических систем с приводным электродвигателем на их устойчивость // Научное приборостроение, 2004, том 14, № 4, с. 39-45

74. Каминская, Д.А., Гринченко А.Г., Григорьева Н.Н. Анализ динамики автоматизированного электропривода с упругой связью при случайной нагрузке. «Приборы и системы автоматики». Выпуск 25, 1973. - с. 123-129.

75. Агапов, А.А. Исследование возможности минимизации исполнительных БДПТ систем автоматики / Труды всероссийской студенческой научно-технической конференции «Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники. Инженерные идеи XXI века» - 2021 г., с. 4-8

76. Ильинский, Н. Ф. Основы электропривода: учебное пособие для вузов. -Москва: Издательский дом МЭИ, 2017

77. Нурмагамбетов, А.А. Применение датчиков положения ротора для создание вращающего момента вентильного электродвигателя / Технические науки: теория и практика. Издательство Молодой ученый, 2016. - с. 63-67.

78. Воронин С. Г., Курносов Д. А., Кульмухаметова А. С. Сравнительная оценка различных способов управления коммутацией вентильных двигателей по энергетическим показателям и энергетическим свойствам // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2013 Т. 13, № 1

79. Yue Z. Position/speed sensorless control for permanent-magnet synchronous machines // Electrical Engineering Theses and Dissertations. р. 51 - 2014.

80. Haines G., Ertugrul N. «Wide Speed Range Sensorless Operation of Brush-less Permanent-Magnet Motor Using Flux Linkage Increment», IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 63, no. 7, pp. 4052-4060, Jul. 2016,

81. Leonow S., Monnigmann M. «Operating point estimation in hydraulic turbomachines with non-invertible characteristics», in 2016 European Control Conference (ECC), Jun. 2016, pp. 2380-2385

82. Коробатов, Д.В. Векторное управление синхронным электромеханическим преобразователем с обратной связью по датчикам Холла / Д. В. Коробатов, А. С. Кульмухаметова // Актуальные проблемы энергосберегающих электротехнологий АПЭЭТ-2014 : сборник научных трудов. - Екатеринбург : [УрФУ], 2014. - с. 194 - 197.

83. Плотников С.А., Семенов Д.М., Фрадков А.Л., Математическое моделирование систем управления. - СПб: Университет ИТМО, 2021 - 193 с.

84. Шкляр, В.Н. Надежность систем управления: учебное пособие / Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. - 126 с.

85. Поляков, В.Н. Энергоэффективные режимы двигателей переменного тока в системах частотного управления : учеб. пособие / В. Н. Поляков, Р. Т. Шрейнер ; под общ. ред. Р. Т. Шрейнера. - Екатеринбург : УрФУ, 2017 - 256 с.

86. Parameter extraction for three phase IPM machines through simple torque tests / S. Odhano [et. al.] // 2015 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE). - IEEE. 2015. - p. 1892 - 1898

87. Юферов, Ф.М. Электрические машины автоматических устройств. - М.: Высш. школа, 1988.

88. Schröder, D. Elektrische Antriebe - Regelung von Antriebssystemen // Berlin; Heidelberg: Springer, 2009. - 1336 p. 2

89. Вертолеты, расчет и проектирование : в 3 т. - Т. 2: Колебания и динамическая прочность / М. Л. Миль, А. В. Некрасов, А. С. Браверман и др. - М.: Машиностроение, - 1967 - 424 с.

90. Онищенко, В. М. Расчет резонансной диаграммы лопасти несущего винта в процессе проектирования / В. М. Онищенко, В. С. Рябов // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии № 73, - 2016, - с. 140-144

91. Гуринов, А.С. Определение резонансных диаграмм лопастей малогабаритных ветроэнергетических установок / А. С. Гуринов, В. В. Дудкин // Вестник Донского государственного технического университета. - 2011. - Т. 11, № 8 (59), - с. 1417-1423

92. Михеев Р.А., Скулков Д.Д. Вибрации вертолета и средства их гашения: Учеб. пособие / Моск. авиац. ин-т им. С. Орджоникидзе. - М. : Изд-во МАИ, 1993. - 35 с.

93. Крылов, Ю.М. Интеграция рекурсивных фильтров в программноаппа-ратные среды управления следящих электроприводов / Ю.М. Крылов, А.А. Агапов, А.М. Литвиненко // Вестник Липецкого государственного технического университета (Вестник ЛГТУ). - 2021. № 2 (45). с. 18-25

94. Казаков, Л.А. Электромагнитные устройства РЭА: Справочник / Л.А. Казаков. - М.: Радио и связь - 1991. - 352 с.

95. Квартин, М.И. Электромеханические и магнитные устройства автоматики: Учебник для учащихся электроприборостроительных техникумов. - М: Высшая школа. - 1979. - 352 с.

96. Агапов, А.А. Исследование возможности минимизации электродвигателей систем обеспечения многокоординатного движения // Международный научный журнал «Инновационные идеи учёных» - 2020, с. 41-45

97. Бут, Д.А. Бесконтактные электрические машины: Учеб. пособие для электромеханических и электроэнергетических спец. втузов. - М.: Высшая шк., - 1999. - 416 с.

98. Агапов, А.А. Особенности применения постоянных магнитов в составе БДПТ для работы в качестве исполнительных механизмов промышленных манипуляторов экстремальной направленности // Труды всероссийской студенческой научно-технической конференции «Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники. Инженерные идеи XXI века» - 2020 г., с. 13-15

99. Агапов, А.А. Радиационная стойкость постоянных магнитов на основе редкоземельных материалов для работы в условиях космического пространства / Энергия-XXI век. - Воронеж, 2018 - «№2 (102) - с. 49-55

100. Агапов, А.А. Микрозубцовая обмотка бесконтактных машин постоянного тока беспазового исполнения / А.А. Агапов, С.А. Белозоров // Труды всероссийской студенческой научно-технической конференции «Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники. Инженерные идеи XXI века» - 2018 г., с. 51-54

101. Агапов, А.А. Исследование возможности применения нетрадиционной ортоциклической обмотки для малогабаритных бесконтактных двигателей постоянного тока / А.А. Агапов, Ю.В. Писаревский // Труды всероссийской студенческой научно-технической конференции «Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники. Инженерные идеи XXI века» - 2016 г., с. 19-22

102. Libert F. «Design, Optimization and Comparison of Permanent Magnet Motors for a Low-Speed Direct-Driven Mixer», Licentiate thesis, Department of Electrical Machines and Power Electronics, Royal Institute of Technology, Licentiate Thesis, Royal Institute of Technology, TRITA-ETS-2004-12, ISSN-1650-674x, Stockholm. 2004.

103. Agapov A., toylov Yu., Chernykh T., Litvinenko A., Pisarevsky Yu., Tikunov A. «The research and mathematical modeling of actuating electric motors of adaptive servo drives within a general concept of energy efficiency» // 2022 4th International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA), 2022, pp. 704-710.

104. Torrent M., Andrada P., Blanque B., Martinez E., Perat J.I., Sanchez J.A. Method for estimating core losses in switched reluctance motors. - Euro. Trans. Electr. Power, 2010, vol. 21, Iss.1, pp. 757-771.

105. Пат. 2359387 РФ Электрический двигатель с многослойными ромбовидными обмотками / Рорер Р., Шульц Е., Хофер Р., Фон Мос-Вёрль А., Гауль М., Миттер-бек П., Майер Йю. - N° 2006137171/09 заявл. 23.10.2006; опубл. 20.06.2009, Бюл. №№17.

106. Пат. 172408 H02K 29/06, H02K 1/06, H02K 3/04РФ Бесконтактный электродвигатель постоянного тока / А.А. Агапов, В.И. Богушев, А.И. Борисова, В.С. Ильтяков. - № 2016145784 заявл. 22.11.2016; опубл. 07.07.2017, Бюл. №19

107. Пат. 176105 РФ H02K 3/47 Бесконтактный электродвигатель постоянного тока / А.А. Агапов, В.И. Богушев, А.И. Борисова, В.С. Ильтяков. -№ 2017118272 заявл. 22.05.2017; опубл. 09.01.2018, Бюл. №1.

108. Агапов, А.А. Анализ перспективных типов обмоток бесконтактных микроэлектродвигателей постоянного тока беспазового исполнения / Энергия-XXI век. - Воронеж., 2018 - «№3 (103), с. 63-65.

109. Агапов, А.А. Исследование новых типов обмоток бесконтактных микродвигателей постоянного тока беспазового исполнения // Труды всероссийской конференции «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве НТ-2017» - 2017 г., с. 5-8.

110. Крылов, Ю.М. Исследование и математическое моделирование следящих электроприводов с учетом конструктивных особенностей исполнительного механизма / Ю.М. Крылов, А.А. Агапов, А.М. Литвиненко, Н.С. Антонов // Вестник Липецкого государственного технического университета. 2021. № 3 (46). - с. 23-30

111. Агапов А.А., Крылов Ю.М., Бурковский В.Л. Математическое моделирование и программная оптимизация электрических машин промышленных комплексов. Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2021;9(1).

112. Агапов, А.А. Исследование и математическое моделирование приводов на основе сложносконструированных бесконтактных машин / А.А. Агапов, Ю.М. Крылов, А.М., Д. Набигира, А.М. Литвиненко // Вести высших учебных заведений Черноземья. - 2021. - № 1 (63). - с. 3-11.

113. Агапов, А.А. Исследование и математическое моделирование исполнительных электродвигателей специальных систем автоматики / А.А. Агапов, Ю.М. Крылов, А.М. Литвиненко // Вести высших учебных заведений Черноземья. - 2021. - Т. 17, № 2 (64) - с. 3-12.

114. Агапов, А.А. Использование САПР для создания компьютерных моделей обмоток электрических машин / А.А. Агапов, Т.Е. Черных // Труды всероссийской студенческой научно-технической конференции «Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники. Инженерные идеи XXI века» - 2016 г., с. 15-18

115. Ивоботенко, Б.А. Планирование эксперимента в электромеханике / Б.А. Ивоботенко, Н. Ф. Ильинский, И. П. Копылов. - М.: Энергия, 1975. - 185 с.

116. Agapov A., ^ylov Yu., Belozorov S., Chernykh T.E., Litvinenko A.M., Tikunov A.V. The research and optimization of the executive electric motor of the supervision electric drive within the general concept of energy efficiency // IEEE Procced-ings of 5th International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA). 2023. рр. 1024-1027.

117. Агапов, А.А. Разработка и исследование исполнительного электродвигателя специальных систем автоматики / А.А. Агапов, Крылов Ю.М., Литви-ненко А.М. // Энергетика: состояние, проблемы, перспективы: материалы XIII Всероссийской научно-технической конференции; Оренбургский гос. ун-т. -Оренбург : ОГУ, 2022. с. 167-171

118. Литвиненко, А.М. Определение энергетических параметров электроприводов специальных систем автоматики : монография / Литвиненко А.М., Агапов А.А., Крылов Ю.М.. - Воронеж : Воронежский государственный технический университет, ЭБС АСВ, 2022. - 93 c.

119. toylov Yu., Agapov A., Chernykh T.E., Litvinenko A.M. Research and mathematical modeling of a following electric drive based on a contactless electric motor with implementation of the regulator in the form of microcontroller variable // IEEE Proccedings of 5th International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA). 2023. pp. 1033-1037.

120. Агапов А.А., Крылов Ю.М., Литвиненко А.М. Исследование электропривода поворотно-лопастной системы с учетом влияния внешних факторов среды / Актуальные проблемы электроэнергетики. Сборник научно-технических статей IX Всероссийской (XLII Региональной) научно-технической конференции. Нижний Новгород, 2023 г. с. 58-63.

121. Усольцев А.А. Электрический привод/Учебное пособие. СПб: НИУ ИТМ0,2012, - 238 с.

122. Чистов, В.П.Оптимальное управление электрическими приводами постоянного тока / В. П. Чистов, В. И. Бондаренко, В. А. Святославский. - Москва : Энергия, 1968. - 232 с.

123. Johansson, M. «Evaluation of sensor solutions & motor speed control methods for BLDCM/PMSM in aerospace applications» 2017

124. Experimental investigation of stone drilling using water jet generated by electromagnetic actuator Sripanagul, G., Matthujak, A., Sriveerakul, T., Phongthana-panich, S. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 2021.

125. Пик Р., Уэйгер Г. Расчет коммутационных реле. - М.-Л.: Госэнергоиз-дат, 1961. - 584 с.

126. Смирнов, Ю.В. Обобщенные закономерности для оптимизации электромагнитных устройств малой мощности / Ю.В. Смирнов // Электричество. -1974. - № 12. - с. 54-60.

127. Любчик, М.А. Динамическая эффективность электромагнитных механизмов / М.А. Любчик // Электричество. - 1972. - № 5. - с. 48-54

128. Руссова, Н.В. Синтез симметричных П-образных двухкатушечных электромагнитов постоянного напряжения по интегральному критерию качества / Н.В. Руссова // Электротехника и электромеханика. - 2003. № 4. - с. 69-71.

129. Агапов, А.А. Исследование электромагнита броневого типа специальных систем автоматики / Ю.М. Крылов, Т.Е Черных // Труды всероссийской студенческой научно-технической конференции «Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники. Инженерные идеи XXI века» - 2023 г., с. 4-8

ПРИЛОЖЕНИЕ А Программный код реализации блоков математических моделей

function [Ua, Ub, Uc] = Inv_120(HA, HB, HC, Udc, Iinv) if HA == 0 & HB == 1 & HC == 0

P = [0 0 0 1 1 0]; Ua = 0; Ub = -1; Uc = 1; elseif HA == 1 & HB == 1 & HC — 0

P = [0 1 0 0 1 0]; Ua = -1} Ub = 0; Uc = 1; elseif HA == 1 & HB == 0 & НС == в

P = [0 1 1 0 0 0]; Ua = -1; Ub = 1; Uc = 0; elseif HA == 1 a HB == 0 S НС == 1

P = [0 0 1 0 0 1]; Ua = 0; Ub = 1; Uc = -1; elseif HA == 0 a HB == 0 & НС == 1

P = [1 0 0 0 0 1]; Ua = 1; Ub = 0; Uc = -1; elseif HA == 0 a HB == 1 & НС == 1

P = [1 0 0 1 0 0]; Ua = 1; Ub = -1; Uc - 0; else P = [0 1 0 1 0 l]i Ua = 0; Ub = 0; Uc = 0; end

Ua = Ua*Udc/2; Ub = Ub*Udc/2; Uc - Uc*Udc/2; if Iinv >= 20

Ua = 0;

Ub = 0;

Uc = 0; else Ua - Ua;

Ub - Ub;

Uc = Uc;

Рисунок А.1 - Программный код реализации 120-ти градусной коммутации

function [IQj ID] = ABC_DQ(IFAj IFB, SIM_Angle_, COS_Angle) I_ALFA = IFA;

1_ВЕТД = fix((IFA + 2*IFB)/sqrt(B));

IQ = - I_AL FA* SINAngl e + I_BETA><COS_Arigle; ID = I_ALFA"COS_Angle + I_BETA»SIN_Angle;

IQ = fix(IQ/512); ID = fix(ID/512)j

Рисунок А.2 - Программный код реализации контуров тока (регулятор)

IQM = fix{(20*(UQ*EN/910 - fix(Kw*PSI*ZpHJDRl)) + 29xIQMl)/44) WD Ft = fix {10* (2* IQM - IQ)*PSIxZp-*l. 5) + WDRlj

Рисунок А.3 - Программный код реализации наблюдателя (регулятор)

■Function ANGLE = ZPR(MUM_A, MUM_B, MUM_C) if (MUM_A == 1)S(MUM_B == 1)S(MUM_C == 9) ANGLE = 341;

elseif (MUM_A == 1)&(MUM_B == 0)&(MUM_C == 0) ANGLE = 2046;

elseif (MUM_A == 1)&(MUM_B == 0)&(MUM_C == 1) ANGLE = 1705;

elseif (MUM_A == 0)&(MUM_B == 0)&(MUM_C == 1) ANGLE = 1364;

elseif (MUM_A == 0)&(MUM_B == 1)&(MUM_C == 1) ANGLE = 1023;

elseif (MUM_A == 0)&(MUM_B == 1)&(MUM_C == 0) ANGLE = 682; eise ANGLE = 0; end

Рисунок А. 4 - Программный код реализации восстановления координат (регулятор)

function F_C0R = fcn(UQ) if UQ > 0 F_COR = 341; eise

F_COR = 0; end

Рисунок А. 5 - Программный код реализации корректирующего коэффициента (регулятор)

function ANGLE_MOD = fen(ANGLEMODl, ANGLE_E, ANGLEEl, WDR) if abs(ANGLE_E - AMGLE_E1) ~= 0

AMGLE_MOD = ANGLE_E; elseif abs(ANGLE_E - AMGLE_E1) == 0

AMGLE_MOD = fix(0.035*WDR) + ANGLEM0D1;

else

AMGLE_MOD = ANGLE_El;bl

end

if abs(ANGLE_MOD) >= 2048

AMGLE_MOD = sign(ANGLE_MOD)*2048;

else

AMGLE_MOD = ANGLEMOD;

end

if ANGLEJ40D <=0 ANGLE_MOD = 0;

else

AMGLE_MOD = ANGLEJ40D;

end

Рисунок А. 6 - Программный код реализации угла наблюдателя (регулятор)

function [SIN_Angle, COS_Angle] = fcn(ANGLE_MOD)

SIN_Angle = fix(512*sin(2*pi*ANGLE_MOD/2048)); COS_Angle = fix(512*cos(2*pi*ANGLE_MOD/2048));

Рисунок А. 7 - Программный код реализации блока взаимодействия «иООЬ_КОВ» (регулятор)

-рип^Л-ОП [ил, ив, ис] = Нг_АБС_РМЧ(и(^ ЬЮ, 511Ч_АГЩ1е, С05._АПЁ1Ё) и_А1_РА = - и(г*51Н_Аге1е)/512);

„_ВЕТА = -Ш^^БИЩ^е + ий*ОЕ_Аге1е)/512)^ 022 = и_ВЕТ£/}СГ1:(3); □21 = и_А1_РА; 5£czor_A = аЬа(012) + 021; 5£с-ог_Е = аЬ 1(012) - 021; 022 > в

д.- >= в) (5С^0Г_В >= 0}

ид = 2*021 + 1; ив = 2*012 + 1; и: = 1 - 2*012;

(ьес1:ог_А >= е) && (зес1:ог_Б < г) НА = 011 + 012 + 1;

ив = 3*012 + 1 -

НС = 1 - 021 - 012;

(1ес1:ог_А < 5) && (;ес!сг_Е >= г) НА =1+011 - 012;

ив = 1 + 012 - он; и: = 1 - зкс:2 -

(5ес1:ог_А 0) && (;ес!сг_Е 0) на = 1;

ив = 1 + 2*012 - 2*071; ис = 1 - 2кс:г - 2кс:2;

ил = 0;

ив = 0;

и: = 0;

епс!

И >= Й& ;ье<±ог_В >= 0;

ил = 2*011 + 1;

ив = 1 + 2*012;

ис = -24012 + 1; е1зе1Р (ьес1:ог_А >= е) && (зес1:ог_Б < г)

ил = он - с:2 + 1;

ив = 1 - + 012;

ис = -3*012 + 1 -

(1ес1:ог_А < 5) && (;ес!сг_Е >= г) 11А = 1 + 021 + 012;

ив = 3*012 - он + 1; ис = -он - 012 + 1; е^е^ (1ёс1:ог_а с 0) (;ес1сг_Е с 0) ид = 1;

ив = 2*012 - 2*011 + 1; ис = -2*011 - 2*012 + 1; е1зе ил = в; ив = в; ис = 0;

епс!

11А = 1ЛА - 1;

„В = ив - 1; = ис - 1;

Рисунок А. 8 - Программный код реализации векторной ШИМ через обратное преобразование координат (регулятор)

гРЕМСЮ = -Р1Х((32*20Р + 55*гОЕМСЮ1)/56)

Рисунок А. 9 - Программный код реализации блока эталонной модели (регулятор)

^пс1:1оп [1(2, Ю] = АВС_00,(1РА3 1РВ, 51М_Апе1е, С05_АпЁ1е) 1_А1_РА = ]ТА;

1_БЕТА = ^((ГРА + 2*1РВ)/5чг1:0));

10 = - 1_А1_РА*51М_Агщ1е + 1_ВЕТА*С05_Ап§1е; Ю = 1_А1_РА*С05_АпЕ1е + 1_ВЕТА*51[\1_Апё1е;

1С = ^х(1(3/512); 1С = ^х(10/512);

Рисунок А. 10 - Программный код реализации блока преобразования координат (АВС^ОР) (регулятор)

и0 =

5 = 1;

Т0 = 1е-4; А = 1 + (и0*Т0)А2; В = 2 + (ы0*Т0/<3); С = 1 + (ШхТв/Ч) + (и0*Т0)Л 2;

У = (32*А*Х - 2*32*Х1 + 32*Х2 + В*У1 - У2)/С

Рисунок А.11 - Программный код реализации блока режекторного фильтра (регулятор)

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Результаты оптимизационных исследований исполнительного электродвигателя

Таблица Б.1 - Результаты анализа объемно-энергетических параметров различных конструкции магнитных систем ротора электродвигателя

Магнитная система Воздушный зазор (5) Магнитный поток (Ф), Вб10-3 Число пар полюсов (2р) Объем магнита (Ум), м3 Объем ротора (Ур), м3 ь а м с( <я 5 ^ ! ам Масса ротора (тр), кг Массовый показатель (Шм/Шр) Объемный показатель (Ум/Ур) Магнитная нагрузка (Ф2р)

М агнитная система на основе изолированных магнитных сегментов на магнитопроводящих элементах с радиальным типом намагничивания постоянных магнитов

МСР-6 0,2 0,240002 6 607 10-9 6,3 10-7 4,4 10-3 0,0479 0,092 0,963 1,44

0,4 0,224743 565 10-9 5,9 10-7 4,2 10-3 0,0461 0,090 0,958 1,348

0,6 0,210096 524 10-9 5,710-7 3,910-3 0,0443 0,088 0,919 1,261

0,8 0,195870 484 10-9 5,4 10-7 3,610-3 0,0425 0,085 0,896 1,175

МСР-8 0,2 0,179731 8 455 10-9 6,3 10-7 3,410-3 0,0479 0,071 0,722 1,438

0,4 0,165194 423 10-9 5,9 10-7 3,110-3 0,0461 0,067 0,717 1,322

0,6 0,152288 393 10-9 5,710-7 2,9 10-3 0,0443 0,065 0,689 1,218