Система оптимального управления для гашения колебаний груза на внешней подвеске вертолета

ВВЕДЕНИЕ 11
1 ОБЗОРНО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 14
1.1 Особенности выполнения грузоперевозок с помощью вертолетов 14
1.2 Органы управления одновинтовым вертолетом 18
1.3 Принципы построения систем автоматического управления вертолетами 23
1.4 Метод аналитического конструирования оптимальных регуляторов (АКОР) для модели объекта управления, заданной линейной системой линейных дифференциальных уравнений в пространстве состояний 26
1.5 Анализ патентной литературы 30
2 НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 35
2.1 Линеаризованная математическая модель движения вертолета с грузом 35
2.2 Моделирование процессов в разомкнутой системе «вертолет-груз» 40
2.2 Моделирование процессов в замкнутой системе автоматического управления, содержащей объект «вертолет-груз» и оптимальный регулятор 43
2.4 Математическая модель системы лебедки-тележки 46
2.5 Оптимальные законы управления демпфированием колебаний груза в системе «лебедка-тележка» 50



2.6 Моделирование оптимальных процессов в замкнутой системе автоматического управления, включающей динамическую модель «лебедка-тележка» и оптимальный регулятор 53
3 РАСЧЕТНО-ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ 58
3.1 Структурная схема микропроцессорной системы 58
3.2 Выбор элементной базы 60
3.2.1 Состав элементной базы БЦВМ 60
3.2.2 Описание и основные характеристики микропроцессора Am486DX4 60
3.2.3 Описание и основные характеристики микросхемы статической памяти 63
3.2.4 Описание и основные характеристики микросхемы Flash памяти 64
3.2.5 Описание и основные характеристики микросхемы генератора тактовых импульсов 66
3.2.6 Oписание и основные характеристики микросхемы интерфейса UART 67
3.2.7 Описание и основные характеристики микросхемы преобразователя интерфейсов UART-RS-232C 68
3.2.8 Описание и основные характеристики микросхемы одноканального передатчика стандарта ARINC 429 68
3.2.9 Описание и основные характеристики микросхемы двухканального приемника стандарта ARINC 429 70
3.3 Разработка принципиальной схемы 71
4 КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 74
4.1 Анализ конструкции и сборочного чертежа изделия 74
4.2 Разработка технологического процесса сборки и его обоснование 75
4.2.1 Разработка исходной схемы сборки 76
4.2.2 Разработка технологической схемы сборки 77
4.2.3 Нормирование технологического процесса сборки 78
4.2.4 Выбор метода достижения заданной точности 83
4.2.5. Выбор применяемого оборудования и оснастки 84
4.3 Анализ технологичности конструкции изделия 86
Выводы по разделу 95
5 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА 96
5.1. Анализ статических данных 97
5.2. Анализ обстановки при аварии 99
5.3 Мероприятия по ликвидации последствий аварии 105
5.4 Патентная переработка в области загрязнений нефтепродук 107
тами, очистки почвы. 107
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 111
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 113
ПРИЛОЖЕНИЕ А 118
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 119
ПРИЛОЖЕНИЕ В 121
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 123
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 124

Весь текст будет доступен после покупки

В связи с расширением области применения вертолетов увели-чивается роль автоматизации их полета [1]. На большинстве режимов полета вертолеты являются неустойчивыми. Наихудшие характеристики устойчивости и управляемости вертолеты имеют на режиме висения, который является для них специфическим и используется при выполнении многих задач. К их числу относится работа вертолетов в качестве летающих кранов, поиск подвод¬ных лодок, испытания радиотехнических средств и приборов, спасательные и другие работы. Неустойчивость вертолета вынуждает летчика непрерывно вмешиваться в управление, чтобы обеспечить устойчивость замкнутой системы «вертолет – летчик». Эта часть работы утомляет летчика и затрудняет пилотирование.
Основным путем улучшения устойчивости и управляемости вертолета является использование автоматических средств, среди которых наибольшее распространение получили автопилоты. Современные автопилоты, устанавливаемые на вертолетах, выполняют функции системы автоматической стабилизации, а также облегчают управление вертолетом. Летчик может пол¬ностью передать управление автопилоту, а свое внимание сосредоточить на выполнении других задач.
Однако, в целом, как показывает практика, управление вертолетом на режиме висения и при малых перемещениях на монтаже остается сложным процессом. Существующие бортовые системы автоматического управления вертолетом на режиме висения и над заданной точкой монтажа пока еще не в полной мере отвечают необходимому для этого вида работ уровню точности. Поэтому необходимо совершенствовать систему управления вертолетом разработкой технического средства, позволяющего автоматически стабилизировать груз на внешней подвеске [2, 3].

Весь текст будет доступен после покупки

1 ОБЗОРНО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Особенности выполнения грузоперевозок с помощью вертолетов

Вертолёт является многоцелевым видом воздушного транспортного средства. Это может быть военная, медицинская, спасательно-поисковая, пожарная техника. При этом вертолёты также принимают активное участие в грузоперевозках. Это могут быть как небольшие партии товаров, перево-зимые в кабине, так и крупные объекты, для доставки которых их цепляют специальными тросами, и транспортируют в подвешенном состоянии [4].
Не всегда вертолёт является оптимальным или приоритетным видом грузового транспорта. Но иногда он становится единственным способом доставить груз или товар к пункту назначения.
Можно выделить несколько основных преимуществ, которыми характеризуются вертолётные грузоперевозки:
– высокая скорость доставки, которая уступает только самолётам;
– способность оперативно доставить груз на небольшое расстояние;
– возможность осуществлять вылеты в отдалённые районы;
– техническая способность совершать посадку и взлёт в условиях очень ограниченного пространства;
– можно осуществлять перевозку как габаритного, так и негабаритного груза, включая другую технику, контейнеры и не только;
– адаптированность к полётам в горной местности;
– перелёты на любые расстояния, но при наличии возможности доза-правки по пути.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Кожевников В. А. Автоматическая стабилизация вертолета.[Текст]: учеб. пособие/ А.В. Кожевников – М.: «Машиностроение», 1977. – 152 с.
2. Лэ Хи Фонг. Нейросетевое управление десантированием грузов с помощью тросовой системы с вертолета на палубу судна в сложных погодных условиях .[Текст]/ Лэ Хи Фонг // Авиакосмическое приборостроение. – М. 2003. №3. – С.31-35.
3. Лэ Хи Фонг. Демпфирование колебаний груза, подвешенного под вертолетом, при управлении его продольным движением с помощью нейронной сети. [Текст]/ Лэ Хи Фонг// Авиакосмическое приборостроение. – М. 2003. – №10. – С.54-60.
4. Как осуществляются грузоперевозки с помощью вертолётов [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://lawtrans.ru/avia/perevozka-gruza-vertoletom (дата обращения 25.03.2024).
5. Вертолёт-кран [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://avia.academic.ru/325/%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%82%D0%BE%D0%BB%D1%91%D1%82-%D0%BA%D1%80%D0%B0%D0%BD?ysclid=lu6oe1v8nv554016013 (дата обращения 25.03.2024).
6. Дмитриев И.С Системы управления одновинтовых вертолётов. [Текст]: учеб. пособие / И.С. Дмитриев, С.Ю. Есаулов– М.: "Машиностроение", 1969. – 220 с.
7. Системы управления одновинтовых вертолетов [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ooobskspetsavia.ru/2015/09/09/sistemy-upravleniya-odnovintovyx-vertoletov/ (дата обращения 25.03.2024).
8. Кудинов Ю. И. Теория автоматического управления (с использованием MATLAB – SIMULINK). [Текст]: учеб. пособие / Ю. И. Кудинов, Ф. Ф. Пащенко, А. Ю. Келина. – Санкт-Петербург: Лань, 2020. – 280 с.
9. Кудинов Ю. И. Пащенко Ф. Ф. Теория автоматического управления (с использованием MATLAB – SIMULINK[Текст]: учеб. пособие. / Ю. И. Кудинов, Ф. Ф. Пащенко – СПб.: Издательство «Лань», 2016. – 256 с.
10. Патент № 2015073, 30.06.1994. Cистема внешней подвески груза к вертолету // Патент № 2015073, Рос. Федерация, 30.06.1994 / Флягин С.Я., Сумовский Н.А., Гавриленко А.М., Солуянов Ю.М., Шапкина О.В.
11. Патент № 2265555, 10.12.2005. Вертолет для транспортировки груза на внешней подвеске // Патент № 2265555, Рос. Федерация, 10.12.2005/ Акимов А.И., Колоколов С.Н., Кабачинский В.В., Болин В.П., Соколов А.Б., Золотов Д.Н., Дубель А.Д., Калинин Ю.И.
12. Патент № 2022884, 15.11.1994. Система для транспортирования грузов вертолетами на внешней подвеске // Патент № 2022884, Рос. Федерация, 15.11.1994 / Голубенко В.Д., Барабаш С.А., Бойцов И.С., Головин В.В.
13. Патент № 2000105393, 27.01.2002. Внешняя подвеска к вертолету // Патент № 2000105393, Рос. Федерация, 27.01.2002 / Бороздин С. В., Соленов В. И.
14. Патент № 72939, 10.05.2008. Система внешней подвески груза к вертолету (Варианты) // Патент № 72939, Рос. Федерация, 10.05.2008 / Бабенко Л. М.

Весь текст будет доступен после покупки