CC BY
18
УДК 528.563
В.Г. Ц1РУК
ПАТ «НВО «Кшвський завод автоматики»
ВВЕДЕННЯ ДО КОНТУР1В УПРАВЛ1ННЯ СТАБ1Л1ЗАТОР1В ОЗБРОСННЯ ЛЕГКОБРОНЬОВАНО1 ТЕХН1КИ ТАХОГЕНЕРАТОР1В
З метою пгдвищення якостг регулювання, пгдвищення динам1чних характеристик, зменшення часу перехгдних процеав та часу коливань до контургв управлгння стабшзатора додатково пропонуетъся ввести тахогенератори.
Введення тахогенераторгв, як безгнерцшних ланок, додасть до закотв керування стабшзаторгв iнформацИ про вгдносну швидюсть, забезпечить ргвномгртсть швидкостг наведення при мтшальних швидкостях з урахування нерiвномiрностi моменту опору обертання.
Шдтвердження покращення якостi в контурах управлiння проводилось математичним моделюванням з введенням до контурiв управлiння стабiлiзаторiв ланок тахогенератора.
Математичному моделюванню тддат окремi найбшьш характернi для стабшзатора режими роботи «АВТ» (автомат) та «УПР» (керований), що вiдрiзняються своши мiнiмальними та максимальними швидкостями наведення, юльюстю перебтв при демпфувант. У режимi «АВТ» мiнiмальнi швидкостi наведення блоку озброення не бшьше 0,07°/с та максимальнi не менше 6°/с. Для режиму «УПР» мiнiмальнi швидкостi наведення блоку озброення не бшьше 0,02°/с та максимальнi не менше 0,5°/с.
Для спрощення та наочностi отриманих результатiв моделювання в роботi наведет матерiали функцюнування у вказаних режимах стабшзатора без тахогенераторiв та з включенням Их до контурiв управлiння.
Результати проведеного моделювання пiдтвердили правильнiсть аналiтичних розрахунюв, що введення до контурiв управлiння тахогенераторiв призведе до покращення динамiчних характеристик стабшзатора.
Ключовi слова: стабшзатор, тахогенератор, швидкостi наведення, моделювання, моменти опору обертанню.
В.Г. ЦИРУК
ПАО «НПО «Киевский завод автоматики»
ВВЕДЕНИЕ В КОНТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ СТАБИЛИЗАТОРОВ ВООРУЖЕНИЯ ЛЕГКОБРОНИРОВАНОЙ ТЕХНИКИ ТАХОГЕНЕРАТОРОВ
С целью повышения качества регулирования, повышения динамических характеристик, уменьшения времени переходных процессов и времени колебаний в контуры управления стабилизатора дополнительно предлагается ввести тахогенераторы.
Введение тахогенераторов, как безынерционных звеньев, дополнит законы управления стабилизаторов информацией об относительной скорости, обеспечит равномерность скорости наведения при минимальных скоростях с учетом неравномерности момента сопротивления повороту.
Подтверждение улучшения качества в контурах управления проводилось математическим моделированием с введением в контуры управления стабилизаторов звеньев тахогенератора.
Математическому моделированию подвергнуты отдельные наиболее характерные для стабилизатора режимы работы «АВТ» (автомат) и «УПР» (управляемый), которые отличаются своими минимальными и максимальными скоростями наведения, количеством перебегов при демпфировании.
В режиме «АВТ» минимальные скорости наведения блока вооружения не более 0,07°/с, а максимальные скорости наведения не менее 6°/с. В режиме «УПР» минимальные скорости наведения блока вооружения не более 0,02°/с, а максимальные не менее 0,5°/с.
Для упрощения и наглядности полученных результатов моделирования в работе представлены материалы функционирования в указанных режимах работы стабилизатора без тахогенераторов и с включением их в контуры управления.
Результаты проведенного моделирования подтвердили правильность аналитических расчетов, что введение в контуры управления тахогенераторов приведет к улучшению динамических характеристик стабилизатора.
Ключевые слова: стабилизатор, тахогенератор, скорости наведения, моделирование, моменты сопротивления повороту.
V.G. TSIRUK
PJSC «NPO «Kiev Automation Plant»
INTRODUCTION TO CONTOURS OF MANAGEMENT OF STABILIZATORS OF ARMAMENT OF LIGHT ARMORED OF TECHNIQUE OF TACHO-GENERATOR
With the aim of upgrading of adjusting, increase of dynamic descriptions, reduction to time of transients and time of vibrations to the contours of management of stabilizator it is additionally suggested to enter macho -generators.
Introduction of macho-generators, as inertia free unit links, will add to the laws the management of stabilizators of information about relative speed, 3a6e3ne4imb evenness of aiming speed at minimum speeds from taking into account of unevenness of moment of resistance of rotation.
Confirmation of improvement of quality in the contours of management was conducted by a mathematical design with introduction to the contours of management of stabilizators of links of macho-generator. The mathematical design the separate most characteristic for a stabilizator modes of operations of «А UT» (automat) and «CNT» (guided) are exposed to, that differ in the minimum and maximal speeds of aiming, by the amount of overrunnigs at damping.
In the mode of "А UT" minimum speeds of aiming of block of armament of not more than 0,07°/с and maximal a not less than 6°/с. For the mode of "CNT" minimum speeds of aiming of block of armament of not more than 0,02°/с and maximal a not less than 0,5°/с.
For simplification and evidentness of the got results of design in-process the brought materials over of functioning in the indicated modes of stabilizator without macho-generators and with including of them to the contours of management.
The results of the conducted design confirmed the rightness of analytical calculations, that introduction to the contours of management of macho-generators will result in the improvement of dynamic descriptions of stabilizator.
Keywords: stabilizator, macho-generator, speeds of aiming, design, moments of resistance to the
rotation.
Постановка проблеми
Сучасний стан вичизняного виробництва CTa6rn3aTOpÍB озброення для легкоброньовано! техшки характеризуеться значним тдвищенням вимог до точносп, швидкодп, зменшення часу коливань, перерегулювань та перехщних процеав систем стабшзацп. Виконання цих вимог е актуальною задачею.
Ан&ш останшх дослвджень i публжацш
З проведеного аналiзу схемно-техшчних ршень, яш були застосоваш при побудовi стабiлiзаторiв озброення, видно, що в одних типах стабiлiзаторiв тахогенератори застосовуються: це 2Е36-1[1,2], а в шших тахогенератори вщсутш: це 2Е36-4. При цьому треба зазначити, що стабшзатори 2Е36-1 та 2Е36-4 застосовуються для машини БМП-2. При вщсутносп тахогенераторiв в контурах управлшня додатково в схеми вводяться корегувальш ланки.
Формулювання мети дослвдження
Мета роботи - оцшка впливу тахогенераторiв на динашчш параметри стабiлiзаторiв озброення.
Викладення основного MaTepia^y дослвдження
Для тдтвердження правильносп обраного напрямку змши схемо-техшчного ршення побудови стабiлiзаторiв озброення обрано шлях вщпрацювання основних режимiв роботи «УПР», «АВТ» за допомогою математичного моделювання. Математичному моделюванню [3,4] шддаш окремi найбшьш характерш для стабшзатора режими роботи «АВТ» та «УПР», що вiдрiзняються сво1ми мiнiмальними i максимальними швидкостями наведення, шльшстю перебiгiв при демпфуванш.
Для спрощення та наочносп отриманих результатiв моделювання в робот наведенi матерiали функцiонування у вказаних режимах стабшзатора без тахогенераторiв i з включенням !х до контурiв управлiння.
1. Моделювання з введенням у контур управлшня тахогенератора в peжимi «УПР»
Режим «УПР» вiдрiзняеться ввд iнших режимiв управлiння тим, що швидкосп наведення у цьому режимi мiнiмальнi не бiльше 0,02 °/с, максимальнi не менше 0,5 °/с. Для досягнення бшьшо! рiвномiрностi у контур управлiння вводиться тахогенератор.
Для порiвняння наводяться матерiали моделювання в режимi стабшзацп «УПР» у каналi горизонтального наведення двох варiантiв з тахогенератором та без нього. Дискрет обчислення 1 мс. Момент опору обертання наведено на рис. 1.
Таким чином, з результапв моделювання та наведених рисунков можна зазначити:
1. При вщпрацюванш максимально! швидкостi наведення 0,5 °/с у режимi «УПР» перехщш
процеси, наведеш на рис. 2 та 4, з використанням у контурi управлшня тахогенератора призводять до покращення динамiки характеристик системи. Час перехщного процесу скорочуеться у 2 рази та також зменшилось перерегулювання i коливальнiсть системи. При моменп опору обертанню башти (рис. 1) кути наведення вщпрацьовуються рiвномiрно (рис. 3 та 5).
2. При вщпрацюванш швидкостi 0,02°/с (рис. 6-9) спостерiгаеться обрiзання ввдносно! швидкостi башти на нульовому значенш. Це можна пояснити спiввiдношенням мiж дiючими на башту моментами та моментом опору обертанню, при яких башта зостаеться нерухомою. Таким чином, при сумарному моменп менше моменту опору обертання башта зупиняе свш рух, що показано на рис. 6,8.
Шсля обробки отриманих результапв в режимi «УПР» можна зробити висновки:
1. При вiдпрацюваннi швидкосп наведення 0,5°/с у режимi «УПР» перехiднi процеси (рис. 2,4) з використанням у контурi керування тахометра покращують динамiчнi характеристики. Час перехщного процесу зменшився у два рази, також зменшилось перерегулювання та коливальшсть системи. При нерiвномiрностi моменту опору повороту (рис. 2) кути наведення вщпрацьовуються рiвномiрно
(рис. 3,5).
2. При вщпрацюванш мшмально! швидкостi наведення 0,02 °/с в режимi «УПР» результати двох варiантiв практично не вiдрiзняються, амплiтуда коливань для варiанту з тахометром у контурi управлшня зменшилась всього на 0,3 хвилини. В результат нерiвномiрностi моменту опору обертанню купв наведення складае 0,6 хв. (рис. 7 та 9), що знаходиться в допустимих границях.
Рис. 1. Нерiвномiрнiсть моменту опору обертання башти
Рис. 3. Кут наведення в режимi «УПР» (режим «УПР» без тахометра)
0,6 И 0,5
О.З
э 0.1
0,0
1
|\АЛЛ> I КЛАЛ ЛУЧЛ ЛАЛ| /л^г лл/
1
0,5
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
Рис. 2. Вмирацкшаммя максимально!" швидкосп наведення 0,5 °/с. (режим «УПР» без тахометра)
Рис. 4. Вмирацкшання максимально'! швидкостi наведення 0,5°/с (режим «УПР» з тахометром)
Рис. 5. Кут наведення в режимi «УПР» (режим «УПР» з тахометром)
Рис. 6. Вщпрацювання мМмальноТ швидкост наведення 0,02°/с. (режим «УПР» без тахометра)
Рис. 7. Кут наведення в режимi «УПР», швидккть наведення 0,02°/с. (режим «УПР» без тахометра)
250 200
з-
I 50 IОО 5 ЗО О 0,09 0.08 0.07 О,Об е- о.о5
Ш
У О.ОЗ
ü °-°2 О,О I
о
_г
_г
—
п JYI \J\ /J
О 0,5 1 ,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3.5 4.0 4,5 Час, сек
Рис. 8. Вщпрацювання мМмальноТ швидкостi наведення 0,02 °/с. (режим «УПР» з тахометром)
Рис. 9. Кут наведення в режимi УПР, швидкiсть наведення 0,02°/с. (режим «УПР» з тахометром)
2. Моделювання в режимi стабШзаци «АВТ» з введенням до контуру управлшня тахометра
В режимi «АВТ» реалiзованi мiнiмальна швидшсть наведення 0,07°/с та максимальна швидшсть 6 °/с. Для виконання цих швидкостей в контур управлiння вводиться тахометр.
Для зрiвняння приведенi результати моделювання режиму стабшзаци «АВТ» у двох варiантах без тахометра та з тахометром. Дискрет обчислення 1 мс. Момент опору повороту приведено на рис. 1.
9 8 7
3 2
1
О —
О 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 Час, сек
Рис. 10. Вмирацкшаммя максимально!" швидкост наведення 6°/с (режим «АВТ» без тахометра)
9 -т— —г— —|--
s
7---------
О
О
CQ
Э 2
1
О--— —1—
О 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 Час, сек
Рис. 12. Вщпрацювання максимально!' швидкост наведення 6°/с (режим «АВТ» з тахометром)
30
О 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 Час, сек
Рис. 11. Кут наведення в режим «АВТ» без тахометра
40
35
с 30
С
L
5 25
-
1
Ю 20
>,
О
С. 15
о
ю
о О. 10
Н
5
0
О 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 Час, сск
Рис. 13. Кут наведення в режимi «АВТ» з тахометром
Рис. 14. Вмирацкшаммя мМмальноТ швидкосп наведення 0,07 °/с (режим «АВТ» без тахометра)
Рис. 15. Кут наведення в режимi «АВТ» без тахометра
Рис. 16. Вмирацкшання мМмальноТ швидкостi наведення 0,07 °/с (режим «АВТ» з тахометром)
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 Час, сек
Рис. 17. Кут наведення в режимi «АВТ» з тахометром
Шсля обробки отриманих результапв в режимi «АВТ» можна зробити висновки:
1. При вщпрацюванш максимально! швидкостi наведення 6°/с у режимi «АВТ» перехiдний процес (рис. 10,12) з використанням у контурi управлшня тахометра мае кращi динамiчнi характеристики. Час перехiдного процесу зменшився у два рази та склав 0,5 сек, також зменшилось перерегулювання з 50% до 33% та коливальшсть системи. При нерiвномiрностi моменту опору повороту (рис. 1) кути наведення ввдпрацьовуються рiвномiрно (рис. 11 та 13).
2. При вщпрацюванш швидкосп наведення 0,07°/с у режимi «АВТ» результати, отримаш в результат моделювання з використанням тахометра, краще. Амплiтуда коливань значно зменшилась, а час перехщних процесiв скоротився (рис. 16). В результап нерiвномiрностi моменту опору повороту кут вщпрацьовуеться бшьш рiвномiрно для варiанту з тахометром.
Висновки
На n^craBi отриманих результапв в режимах «УПР» та «АВТ» можна зробити висновки:
1. При вщпрацюванш максимальних швидкостей наведення башти в режимi «УПР» та «АВТ» перехiднi процеси з використанням у контрi управлiння тахогенератора мають покращенi динамiчнi характеристики:
- час перехщного процесу зменшився у 2 рази;
- зменшилось перерегулювання;
- зменшився час коливань системи.
При нерiвномiрноcтi моменту опору повороту башти ±10% кути наведення вщпрацьовуються рiвномiрно.
2. При вщпрацюванш мiнiмальних швидкостей наведення башти в режимах «УПР» та «АВТ». Результати, отримаш з використанням в контурах управлшня тахогенератора, також покращуеться. Зменшилась амплггуда коливань в результата чого кут наведення вщпрацьовуеться бiльш рiвномiрно.
По результатам аналiзу та оцiнки проведених робгг можна зробити висновок, що використання тахогенератора у контурах управлiння виправдано, тому що з його допомогою до контуру управлiння вводиться шформащя про вiдноcну кутову швидк1сть. Це в свою чергу призводить до покращення динамiчних характеристик системи.
Список використаноТ лiтератури
1. Боевая машина пехоты БМП-2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Часть 1. 1987г. ., [Электронный ресурс] - Режим доступа : http://armyman/info/books/id-44, html.
2. Кудрявцев А.М., Уласевич О.К., Жеглов В.Н., Гумилев В.Ю. Стабилизаторы вооружения 2Э36 устройство и обслуживание., Рязань 2013г.,[Электронный ресурс] - Режим доступа : http://portalnp.ru/wp-conten^uploads/2014/04/KUDRYVTSEV-GUMELEV-SV-2E36pdf.
3. Терехин В.В. Основы моделирования в MATLAB. Часть 2. Simulink. Учебное пособие. -Новокузнецк. РИО НФИ Кем ГУ, 2004 - 304с.
4. Васильев В.В., Симак Л.А., Рыбникова А.М. Математическое и компьютерное моделирование процессов и систем в среде MATLAB/SIMULINK. Учебное пособие. - Киев: Национальный авиационный университет, 2008. - 91с.
