CC BY
89
онная документация, в том числе техническое описание и руководство по эксплуатации АУ АК-630М-2 «Дуэт», что также сокращает затраты и время, необходимые для внедрения усовершенствований в производство.
Задел технических решений, созданный при усовершенствовании АУ АК-630М-2 «Дуэт» и реализованный в виде разработанной КД в электронном виде с использованием 3-мерных моделей деталей и узлов частично, в части повышения надежности функционирования трактов питания, может быть реализован и в серийно изготовляемой АУ АК-639М.
Таким образом, используя современные технологии проектирования ОАО «АЕС «Туламашзавод» реализует принципы CALS - технологий: сопровождение всего жизненного цикла изделий от разработки изделия до эксплуатации и утилизации в едином информационном пространстве.
E.A. Dronov, A.D. Filisov, E.E. Makariev, N.L. Platonov, A.E. Makariev
IMPROVEMENT OF THE GUN MOUNT THE AK-630M-2 "DUET" BY MEANS OF COMPUTER-AIDED DESIGN
Reviewed the original technical solutions applied in the improvement of gun mount AK-630M-2.
Key words: gun mount, engineering, modernization
УДК 681.51
B.M. Понятский, канд. техн. наук, доц., нач. сектора, (4872) 46-94-16, [email protected],
Э.Л. Матвеев, нач. отдела, (4872) 46-95-38,
В.Г. Федорищева, вед. инженер-программист, (4872) 46-94-16,
А.Н. Князев, вед. инженер-конструктор, (4872) 46-98-94 (Россия, Тула, ГУЛ КБП)
ИССЛЕДОВАНИЕ В СРЕДЕ MATLAB ЗБ-МОДЕЛИ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ
Рассмотрен подход, позволяющий использовать конструкторские 31)-\юОели механических элементов САПР SolidWorks для исследования в среде Matlab динамики оптико-электронных систем. Проведено исследование динамики функционирования механизма превышения, включающего шаговый двигатель с кулачком на его валу и рычаг с линзой.
Ключевые слова: механизм, 3-модель, трансляция, динамическая модель, оптико-электронная система.
В настоящее время современные информационные технологии открывают новые возможности при проектировании перспективных технических систем. В работе рассматриваются возможности использования трансляции 3D-модели механизмов САПР SolidWorks в среду динамического моделирования Matlab при проектировании оптико-электронной системы (ОЭС).
Одним из популярных пакетов для разработки конструкторских проектов является САПР SolidWorks, обеспечивающая высокую эффективность и качество разработки твердотельных моделей деталей и узлов, их параметризацию и высокую точность определения механических параметров.
Пакет Matlab расширяет возможности САПР SolidWorks в части динамического моделирования ЗЭ-моделей механизмов. Графическая среда имитационного моделирования Simulink позволяет объединять элементы различной физической природы. Пакет расширения Simulink SimMechanics позволяет моделировать механизмы, состоящие из множества твердых тел и их компонентов - соединений, ограничителей движения, управляющих элементов и датчиков движения. Входящий в состав пакета SimMechanics CAD-транслятор генерирует модели механических систем из их сборок в SolidWorks. После установки транслятор внедряется в среду SolidWorks. Транслятор SimMechanics преобразует геометрию сборок SolidWorks в модели блок-схем Simulink. При этом все механические параметры твердотельной модели, определяющие её динамику (масса, инерционные характеристики, координаты центров масс, параметры соединений и др.) передаются динамической модели. SimMechanics автоматически формирует систему дифференциальных уравнений движения механизма (она является внутренним объектом, скрытым от пользователя).
Процесс создания математической модели системы управления в Simulink из 3D-модели элементов в SolidWorks состоит из нескольких этапов: экспорт ЗБ-модели SolidWorks в xml-файл, импорт xml-файла в среду Simulink, анализ динамики системы управления, выбор закона управления и исполнительного элемента в среде Simulink. На рис. 1 приведена обобщенная схема этого процесса [1].
анализ динамики СУ, выбор закона управления и ИЭ
/ N CAD Ґ \ Ґ -Ч Ґ N Simulink
SolidWorks .sldasm CAD транслятор .xml .xml SimMechanics генерация модели .mdl
Сборка SimMechanics Модель
ч J ^ J ч.
экспорт ЗО-модели SolidWorks в xml-файл
импорт xml-файла в среду Simulink
создание математической модели БтшНпк из ЗБ-модели механизма в 5оН'3",'?/огкз
Рис. 1. Обобщенная схема процесса проектирования
Проведено исследование функционирования механизма превышения оптико-электронной системы, включающего шаговый двигатель с кулач-
ком на его валу и рычаг с линзой. Вращение шагового двигателя вызывает дискретное перемещение кулачка. Подпружиненный рычаг перемещается по профилю кулачка. Поворот линзы приводит к изменению угла преломления луча. Необходимо обеспечить минимальные колебания кулачка, возникающие при дискретных поворотах вала двигателя.
Проведена трансляция ЗЭ-модели механизма превышения из САПР БоІісЬУогкз (рис. 2) в среду динамического моделирования МайаЬ.
Рис. 2. 3О-модель механизма превышения ОЭС в .ЧоШНУогкя
Осуществлены доработки динамической модели механизма в среде МайаЬ (рис. 3), обеспечивающие дискретное изменение вращающего момента на валу шагового двигателя, прижатие рычага к кулачку и перемещение рычага по профилю кулачка.
Моделирование вращающего момента на валу шагового двигателя осуществляется с помощью угловой пружины, подключенной к соединению между шаговым двигателем и кулачком. Величина вращающего момента определяется по формуле:
М=-Сх(ф1-фо)-6ю, (1)
где Сх - угловая жесткость пружины; (ф1 - ср0) - относительное изменение углового положения пружины; ф1 - текущее угловое положение вала двигателя; Ь - коэффициент демпфирования пружины; со - угловая скорость оси вала двигателя.
Дискретный вращающий момент формируется за счет дискретного изменения угла ср0. Величина угловой жесткости пружины определена исходя из паспортных данных шагового двигателя.
Для моделирования взаимодействия между рычагом и кулачком подключены две пружины, обеспечивающие прижатие рычага и формирование профиля кулачка.
В соответствии с полученной моделью кулачкового механизма в среде МайаЬ проведено исследование его динамики функционирования (рис. 4).
Рис. 4. Результат моделирования работы механизма превышения при отработке дискретного вращающего момента:
М=0,015 нм (Сх=0.008 нм/гр), Ь=0.000005 нмс/гр
Анализ полученных результатов показывает, что при увеличении момента на валу двигателя или коэффициента демпфирования возрастает частота и снижается величина колебательной составляющей, а при уменьшении момента на валу двигателя или коэффициента демпфирования уменьшается частота и увеличивается величина колебательной составляющей.
Рассмотрена оптико-электронная система, закрепленная в приспособлении для его испытаний. Необходимо разработать динамическую модель, обеспечивающую воспроизведение передачи вибрационных колебаний от приспособления к испытуемому механизму.
Проведена трансляция ЗБ-модели сборки исследуемого механизма и приспособления (рис. 5) из САПР 8оНсГ\Уогк8 в среду динамического моделирования МайаЬ (рис. 6). Приспособление представлено в виде раскрывающихся подсборок. При преобразовании телам модели ЗйпиНпк передаются соответствующие массо-инерционные характеристики деталей сборки БоНсЬУогкз и не передаются их упругие свойства.
Рис. 5. Зй-модель ОЭС в сборке с приспособлением для вибрационных
испытаний в SolidWorks
Приспособление Модуль наведения ЮИШК433784133
Рис. 6. Модель ОЭС с приспособлением для вибрационных испытаний в 8тиИпк с раскрывающимися подсборками
Осуществлены доработки динамической модели приспособления в среде МайаЬ, обеспечивающие упругие колебания его деталей и задание постоянной вибрационной нагрузки.
Моделирование упругих свойств деталей приспособления обеспечено соответствующим их представлением в виде двух тел, соединенных с помощью угловой пружины (1). Величины угловых жесткостей деталей определены по ЗБ-модели приспособления в САПР БоНсЬУогкз.
При задании вибрационных нагрузок моделировалась работа системы регулирования, обеспечивающая постоянство нагрузки в месте её приложения к приспособлению.
В соответствии с полученной динамической моделью в среде МайаЬ проведено исследование возникающих резонансных частот в рассмотренной конструкции механизма и приспособления для его испытаний.
Список литературы
1. Понятский В.М., Колесников Г.И., Федорищева В.Г. Проектирование систем управления с CAD/CAE элементами SolidWorks в среде имитационного моделирования MATLAB // Доклады Российской конференции с международным участием «Технические и программные средства систем управления, контроля и измерения» (УКИ’08). М.: ИПУ РАН, 2008. С. 445-452.
V.M. Ponyatsky, E.L. Matveev, V.G. Fedorishcheva, A. N. Knyazev RESEARCH IN THE ENVIRONMENT OF MA TLAB 3D-MODELS OF OPTIKO-ELECTRONIC SYSTEM
The approach is considered, allowing to use design 3D-models of mechanical elements CAD SolidWorks for research in the environment of Matlab dynamics of optiko-electronic systems. Research of dynamics of functioning of the mechanism of the excess including the step-by-step engine with a cam on its shaft and the lever with a lens is carried out. The dynamic model of reproduction of vibrations on the adaptation with optiko-electronic system is developed.
Key words: the mechanism, 3D-model, translation, dynamic model, optiko-electronic
system.
УДК 681.51
B.M. Понятский, канд. техн. наук, доц., нач. сектора, (4872) 46-94-16, [email protected],
Д.В. Кушников, нач. сектора, (4872) 46-94-86,
В.Г. Федорищева, вед. инженер-программист, (4872) 46-94-16 (Россия, Тула, ГУЛ КБП)
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ГЕНЕРАЦИИ ПРОГРАММЫ В СРЕДЕ MATLAB ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ РУЛЕВОГО ПРИВОДА
Рассмотрено применение модельно-ориентированного подхода проектирования сложных динамических систем, основанного на использовании конструкторских 3D-моделей механических элементов и динамических моделей, при синтезе С-кода в среде Matlab алгоритма управления для рулевого привода летательного аппарата.
Ключевые слова: алгоритм управления, рулевой привод, генерация программы, микропроцессорная система.
В настоящее время одной из сложных проблем проектирования технических систем является разработка программ, реализующих синтезированные алгоритмы управления в микропроцессорных системах.
Методика генерации программ в среде Matlab включает следующие этапы. Этап 1. Построение динамической модели технической системы с
