Имитационная модель электромеханического рулевого привода малогабаритного высокоманевренного летательного аппарата


DOI: 10.34759/trd-2020-111-14

Авторы

Гуськов А. А.1*, Спирин А. А.1**, Норинская И. В.2***

1. Арзамасский политехнический институт (филиал) «НГТУ им. Р.Е.Алексеева», ул. Калинина, 19, Арзамас, Нижегородская обл., 607220, Россия
2. Арзамасское научно-производственное предприятие «Темп-Авиа», АНПП «Темп-Авиа», ул. Кирова, 26, Арзамас, Нижегородская обл., 607220, Россия

*e-mail: guskov@apingtu.edu.ru
**e-mail: djalex844@yandex.ru
***e-mail: irina-cybryaeva@mail.ru

Аннотация

Задачей работы явилось внедрение методов математического и имитационного моделирования на этапе разработки конструкторской документации электромеханического рулевого привода (РП) для определения его параметров и исследования характеристик.

Разработана математическая модель электромеханического РП с силовой частью, состоящей из электрического двигателя постоянного тока и редуктора – волновой зубчатой передачи с генератором волн. На основе математической модели в среде Matlab Simulink разработана имитационная модель, с помощью которой проведено численное исследование характеристик РП. Разработан макетный образец объекта исследования, проведены его экспериментальные исследования. Представленные результаты сравнительного анализа результатов моделирования и эксперимента подтвердили адекватность разработанной имитационной модели.

Применение разработанной имитационной модели позволит уменьшить трудозатраты разработки электромеханического РП и улучшить его качественные характеристики.

Ключевые слова:

электромеханический рулевой привод, математическая модель, имитационное моделирование

Библиографический список

  1. Геращенко А.Н., Постников В.А., Самсонович С.Л. Пневматические, гидравлические и электрические приводы летательных аппаратов на основе волновых исполнительных механизмов. – М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2010. – 548 с.

  2. Константинов С.В., Халецкий Л.В., Стеблинкин А.И., Паршин А.А. Перспективы внедрения энергосберегающих технологий в разработку систем рулевых приводов самолетов // Полёт. 2012. № 10. C. 21 – 29.

  3. Кузнецов И.П., Паршин А.А., Халецкий Л.В., Шитов В.Ю. Формирование требований к динамическим характеристикам и базовым параметрам контуров управления рулевого привода перспективного маневренного самолета // Труды МАИ. 2014. № 73. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=48472

  4. Крылов Н.В., Лалабеков В.И., Огольцов И.И. и др. Электромеханические силовые мини-приводы для «более электрифицированного» самолета / Под ред. С.Л. Самсоновича. – М.: Изд-во МАИ, 2016. – 360 с.

  5. Левин А.В., Самсонович С.Л., Степанов В.С., Борисов М.В., Крылов Н.В. Перспективы и проблемы создания электромеханических силовых мини-приводов для нового поколения ЛА // Авиационная промышленность. 2013. № 3. С. 8 – 13.

  6. Лёвин А.В. и др. Электрический самолет: от идеи до реализации. – М.: Машиностроение, 2010. – 288 с.

  7. Степаничев Д.И. Разработка математической модели привода с поступательно-вращательным перемещением исполнительного штока // Труды МАИ. 2012. № 62. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=35561

  8. Борисов М.В., Самсонович С.Л. О выборе конструктивных параметров электромеханического привода поступательного действия // Труды МАИ. 2012. № 62. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=35537

  9. Тарабарин В.Б., Тарабарина З.И. Проектирование и экспериментальное исследование привода системы автоматического управления с волновой зубчатой передачей // Известия вузов. Машиностроение. 2017. № 9 (690). С. 3 – 11.

  10. Носов А.С. Управляемый электромеханический привод для специального монтажно-стыковочного оборудования // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2017. Т. 16. № 2. С. 81 – 89.

  11. Спирин А.А. Анализ схем построения электромеханических рулевых приводов // XXIV Туполевские чтения (школа молодых ученых): Международная молодёжная научная конференция: Сборник докладов. (Казань, 7–8 ноября 2019). – Казань: Изд-во ИП Сагиева А.Р., 2019. – Т. 1. С. 325 – 330.

  12. J. Yang, D. Liang, D. Yu and T. Y. F. Lang. System identification and sliding mode control design for electromechanical actuator with harmonic gear drive // 2016 Chinese Control and Decision Conference (CCDC), Yinchuan, 2016, pp. 5641 – 5645. DOI:10.1109/CCDC.2016.7532007

  13. Тимофеев Г.А., Костиков Ю.В., Подчасов Е.О. Волновые зубчатые передачи. Теория и практика // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2018. № 5. С. 36 – 43.

  14. Тимофеев Г.А., Кузенков В.В. Особенности динамики следящего привода с волновой зубчатой передачей // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2015. № 6. С. 34 – 41.

  15. Строгалев В.П., Толкачева И.О. Имитационное моделирование. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015. – 295 с.

  16. Стеблецов В.Г. и др. Моделирование и основы автоматизированного проектирования приводов. – М.: Машиностроение, 1989. – 223 с.

  17. Dhaouadi R., Ghorbel F.H. Modelling and Analysis of Nonlinear Stiffness, Hysteresis and Friction in Harmonic Drive Gear // International Journal of Modelling and Simulation, 2008, vol. 28, issue 3, pp. 329 – 336.

  18. D. Li, C. Wang and H. Deng. Parametric analysis for the reliable operations of electromechanical actuators // 8th International Conference on Modelling, Identification and Control (ICMIC), Algiers, 2016, pp. 444 – 448.

  19. Билялетдинова Л.Р., Стеблинкин А.И. Математическое моделирование электромеханического рулевого привода с шариковинтовой передачей с учетом нелинейностей типа «сухое трение» и «люфт» // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24. № 3. С. 95 – 108.

  20. Близнова Т.Б., Оболенский Ю.Г., Полковников В.А. Определение предельных динамических характеристик рулевого привода на основе предельных режимов полета самолета // Труды МАИ. 2012. № 61. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=35650

  21. Ларин А.П., Полковников В.А. Применение программного пакета Matlab-Simulink для исследования динамики рулевого электропривода с сериесным электродвигателем // Математическое моделирование. 2000. Т. 12. № 8. С. 21 – 29.

  22. Понятский В.М., Фимушкин В.С., Кушников Д.В., Федорищева В.Г., Петрушин А.В., Шидловский Д.Ю. Разработка и отладка средствами Matlab управляющих программ рулевого привода // Труды МАИ. 2012. № 62. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=35512

  23. Туркин И.К., Кондрашев Г.В. Учет требований по аэроупругой устойчивости беспилотного летательного аппарата при проектировании электромеханического рулевого привода // Труды МАИ. 2014. № 78. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=53519

  24. Бесекерский В.А., Фабрикант Е.А. Динамический синтез систем гироскопической стабилизации. – Л: Судостроение, 1968. – 351 с.

  25. Hareesh Y.S., Varghese J. Design and Analysis of Flex Spline with Involute Teeth Profile for Harmonic Drive Mechanism // International Journal of Engineering Research & Technology, 2015, vol. 4, issue 12, pp. 613 – 618. DOI:10.17577/ijertv4is120629

  26. Patel D.M., Jivani R.G., Pandya V.A. Harmonic Drive Design & Application: A Review // Global Research and Development Journal for Engineering, 2015, vol. 1, isssue 1, pp. 34 – 37.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход