CC BY
21Решетневские чтения. 2013
Рис. 2. Структурная схема устройства
Устройство монтируется в разъём фотоаппарата под батарею, поэтому габаритные размеры устройства должны удовлетворять размеру батареи. Внешний вид устройства показан на рис. 3.
Рис. 3. Внешний вид устройства
Разработанный контроллер фотоаппарата Canon EOS-M прошёл тестирование и в настоящее время находится на этапе интеграции в бортовую аппаратуру БПЛА «Дельта» [2].
Библиографические ссылки
1. Макаров И. В., Кокорин В. И. Комплекс управления беспилотными летательными аппаратами для дистанционного зондирования земли // Современные проблемы радиоэлектроники : сб. науч. тр. / науч. ред. : А. И. Громыко, Г. С. Патрин ; отв. за вып. А. А. Левицкий. Красноярск : ИПК СФУ, 2010. С. 6-11.
2. Беспилотный летательный аппарат «Delta» / ООО Н1111 «АВАКС-ГеоСервис» [Электронный ресурс]. URL: http://uav-siberia.com/node/16 (дата обращения 10.09.2013).
References
1. Makarov I. V., Kokorin V. I. Kompleks upravlenija bespilotnymi letatel'nymi apparatami dlja distancionnogo zondirovanija zemli // Sovremennye problemy radiojelek-troniki : sb. nauch. tr. / nauch. red. : A. I. Gromyko, G. S. Patrin; otv. za vyp. A. A. Levickij. Krasnojarsk : IPK SFU, 2010. S. 6-11.
2. Bespilotnyj letatel'nyj apparat «Delta» / OOO NPP «AVAKS-GeoServis» [Jelektronnyj resurs]. URL: http:// uav-siberia.com/node/16 (data obrashhenija 10.09.2013).
© Батурин Т. Н., Шаршавин П. В., 2013
УДК 62-83:629.7.062.2
ПРЕЦИЗИОННЫЙ ПРИВОД ВРАЩЕНИЯ РАМКИ ГИРОДИНА
И. С. Болгов, Ю. И. Муравяткин, А. Н. Бутаков, В. П. Лянзбург
ОАО «Научно-производственный центр «Полюс» Россия, 634050, г. Томск, просп. Кирова, 56в. Е-шаП: POLUS@ONLINE.TOMSK.NET
Предложена система управления приводом вращения рамки двухстепенного гиродина, обеспечивающая высокую точность и диапазон регулирования его угловой скорости. Система разработана на основе принципа фазовой синхронизации с применением импульсного частотно-фазового дискриминатора с переносом частоты, а также дополнительного контура, выполняющего функцию начальной синхронизации параметров модели с реальными выходными координатами двигателя. Приведены результаты экспериментальной проверки данной системы управления на реальном приборе.
Ключевые слова: гиродин, фазовая синхронизация, перенос частоты.
Системы управления, космическая навигация и связь
PRECISION ROTARY ACTUATOR GYRO GIMBAL
I. S. Bolgov, Yu. I. Muraviatkin, A. N. Butakov, V. P. Lianzburg
Joint-stock company "Research and production center "Polyus" 56v, Kirov prosp., Tomsk, 634050, Russia E-mail: POLUS@ONLINE. TOMSK. NET
A control system of the gyro gimbals rotation drive providing high accuracy and adjustment range of its angular velocity is introduced. The system is designed on the phase alignment basis by using pulse frequency phase discriminator shifts frequency as well as an additional circuit that performs the function of the initial synchronization of the model parameters and the real output engine coordinates. The experimental test results of the control system on a real gyroscope are introduced.
Keywords: gyroscope, phase alignment, frequency transfer.
Двухстепенные силовые гироскопы (гиродины) наряду с управляющими электродвигателями-маховиками применяются в качестве исполнительных органов систем ориентации и стабилизации космических аппаратов.
Выходной момент гиродина М формируется как
произведение кинетического момента Н на угловую
скорость его экваториального поворота в : М = Н (в . Поворот осуществляется при помощи карданова подвеса, приводимого в движение редукторным приводом.
Для повышения точности управления выходным моментом предлагается регулировать угловую скорость экваториального поворота рамки по сигналам датчика угла рамки карданова подвеса.
Система управления привода вращения рамки (рис. 1) содержит: И - интегратор; ФП - синусно-косину-сный функциональный преобразователь; ПЧ - преобразователь частоты; ИЧФД - импульсный частотно-фазовый дискриминатор; ПВР - привод вращения рамки; ДУ - датчик угла рамки; УЧ - умножитель частоты; ГОЧ - генератор гармонических ортогональных сигналов опорной частоты; СФС - систему фазового совмещения (см. рисунок).
Работа системы основана на принципе фазовой синхронизации с переносом частоты*, позволяющем с большой точностью регулировать низкие скорости рамки вплоть до нулевой. Перенос частоты реализуется преобразователем частоты ПЧ путем сложения частот задания f и обратной связи _/о.с с опорной частотой f0. Эта система является астатической по скорости, фактически регулирование осуществляется по сигналам обратной связи от синусно-косинусного датчика угла рамки ДУ. Поэтому и входной сигнал должен быть ортогональным, гармоническим, с частотой, задаваемой управляющим сигналом (. Для его формирования используются интегратор И и синусно-косинусный функциональный преобразователь ФП.
Искажение гармонических сигналов на выходах задатчика входного сигнала и датчика угла рамки вызывает пульсации скорости. Поэтому к точности формирования гармонических сигналов предъявляются жёсткие требования.
Система управления привода вращения рамки гиродина
Для исключения не предусмотренных командой движений рамки (например, при включении привода или при случайном сбое системы управления) необходимо совмещать фазу задающих сигналов с положением рамки, т. е. с фазой гармоничеких сигналов её датчика угла. Для этого применена система фазового совмещения СФС, которая записывает в интегратор И сигнал датчика угла ДУ, соответствующий действительному угловому положению рамки. Поскольку сигнал с выхода ИЧФД пропорционален указанному фазовому расхождению, он и используется для включения и отключения СФС.
Для повышения быстродействия кроме контура фазовой синхронизации применена разомкнутая система непосредственного управления скоростью двигателя, которая подает сигнал (в непосредственно на вход ПВР и устанавливает заданную скорость привода, а система фазовой синхронизации доводит её до требуемого уровня с заданной точностью.
Повышению быстродействия способствует также увеличение частоты гармонических сигналов обратной связи. Для этого кроме точного канала ДУ, повышающего частоту на коэффициент редукции, применен умножитель частоты УЧ.
Экспериментальной проверке был подвергнут привод с максимальной угловой скоростью рамки ±11,5 °/с (0,2 рад/с) и диапазоном регулирования 1000. Погрешность отработки управляющего сигнала не превысила 1 % во всем диапазоне изменения скорости и температуры (от минус 20 до +60 °С).
Пат. 2291552 Российская Федерация. Устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя / Ю. Ф. Му-равяткин. № 2004132669/09 ; заявл. 09.11.04 ; опубл. 10.01.07, Бюл. № 1.
Решетневскуе чтения. 2013
Достигнутая точность существенно выше известных аналогичных устройств. Например, по данным НИИКП абсолютная погрешность при угловой скорости рамки 0,06 °/с гарантируется на уровне ± 0,013 °/с, а в рассматриваемой системе она составила 0,00025 °/с (5=0,36%).
Значения длительности переходных режимов при изменении угловой скорости от 0 до максимальной приведены в таблице.
Режим Угловая скорость, °/с Длительность, с
Разгон ПВР От 0 до 11,5 0,21 с
Торможение От 11,5 до 0 0,09 с
Реверс От +11,5 до минус 11,5 0,22
Полученные данные параметров переходных процессов вполне приемлемы для реализации.
© Болгов И. С., Муравяткин Ю. И., Бутаков А. Н., Лянзбург В. П., 2013
УДК 621.396.677
ПЕРСПЕКТИВНАЯ ПРИЕМНАЯ АДАПТИВНАЯ ЦИФРОВАЯ РЕШЕТКА ДЛЯ КОСМИЧЕСКОГО РЕТРАНСЛЯТОРА СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
В. А. Вечтомов1, Л. И. Пономарев2, В. Е. Мешковский1, С. А. Чурилин1
Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана Россия, 105005, г. Москва, 2-ая Бауманская, 5. Е-шаИ: vvechtomov@mail.ru 2Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) Россия, 125993, г. Москва, А-80, Волоколамское шоссе, 4. Е-шаЛ: mai@mai.ru
Предложено конструктивное исполнение перспективной бортовой приемной адаптивной многолучевой антенны с цифровой обработкой информационного сигнала для космического ретранслятора спутниковой связи. Антенна оптимизирована к условиям функционирования на геостационарной орбите. Оценены ее электрические, прочностные и энергомассовые характеристики.
Ключевые слова: бортовая антенна, крупноапертурный излучатель, цифровая обработка.
ADVANCED RECIEVING ADAPTIVE DIGITAL ARRAY FOR SATELLITE COMUNICATION SPACE EXTENDER
V. A. Vechtomov\ L. I. Ponomarev2, V. E. Meshkovskii\ S. A. Churilin1
:The Bauman Moscow State Technical University 5, 2-ya Baumanskaia str., Moscow, 105005, Russia, E-mail: vvechtomov@mail.ru
2Moscow Aviation Institute (National Research University) 4, Volokolamskoe shosse, A-80, Moscow, 125993, Russia, E-mail: mai@mai.ru
The design of an advanced receiving adaptive multi-beam antenna with digital information signal processing for satellite communication space extender is suggested. The antenna is optimized for operating procedures on a geostationary orbit. Electric, structural and energetic characteristics of antenna are estimated.
Keywords: airborne antenna, large-aperture radiator, digital processing.
Бортовые антенны во многом определяют тактико-технические характеристики (ТТХ) космических ретрансляторов (РТР). При построении перспективных РТР основной акцент делается на применение цифровых устройств [1], способных обрабатывать большие объемы информации и обеспечивать требуемый уровень помехозащиты. Поэтому построение цифровой антенной решетки (ЦАР), сочетающей в себе малую стоимость, сравнительно небольшой вес, малые продольные размеры, осесимметричное электрическое сканирование лучами в небольших пределах (±8,7°) является актуальной задачей.
В настоящем докладе предложены новые инженерно-технические решения по созданию приемных
ЦАР с зонированным обслуживанием (ЗО) всей видимой части земной поверхности узкими лучами (рис. 1). Решением поставленной задачи, близким к оптимальному, является построение бортовой антенны в виде ЦАР из крупноапертурных излучателей (КАИ), представляющих собой многолучевую антенну (МЛА). Подобная антенна совмещает в себе преимущества как фазированных АР, так и МЛА. Теоретическое обоснование построения такой антенны представлено в ряде работ [2; 3].
Показана целесообразность применения гибридно-линзовой (ГЛА) антенны в качестве КАИ, поскольку в ней отсутствует затенение апертуры массивным облучателем, а малошумящий преобразователь (МШПр)
