Построение имитационной модели системы обезвешивания с использованием среды MATLAB Simulink


Авторы

Максимов В. Н.*, Кондратьев К. В.**, Матюха Н. В.***, Максимов П. Н.****

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва», ул. Ленина, 52, Железногорск, Красноярский край, 662972, Россия

*e-mail: 1928d@mail.ru
**e-mail: kondratevkv@iss-reshetnev.ru
***e-mail: 1528d@mail.ru
****e-mail: maksimovpn@iss-reshetnev.ru

Аннотация

В данной работе была разработана имитационная модель активной системы обезвешивания, созданная в среде MATLAB Simulink. Активная система обезвешивания необходима для успешного проведения модальных испытаний аэрокосмической техники. Построенная модель подробно описывает работу системы, основанной на использовании магнитной энергии. Основными элементами системы являются катушка, магнит, стальной корпус, стальной диск, взаимодействие которых обеспечивает эффективное и стабильное функционирование системы. Постоянный магнит создаёт магнитное поле, которое, взаимодействуя с медной катушкой, позволяет генерировать электромагнитные силы. Эти силы играют ключевую роль в управлении движением катушки и её положением в пространстве, что делает данную систему способной регулировать положения объекта. Основной целью разработки модели было проведение анализа поведения системы в зависимости от положения катушки. Это важно для создания точной и надёжной имитационной модели, которая отражает реальную динамику системы в различных условиях эксплуатации. Результаты позволили провести подробный анализ переходного процесса в системе. В рамках анализа были рассмотрены такие важные характеристики, как время переходного процесса, величина перерегулирования и интегральная устойчивость системы. Полученные данные играют важную роль для дальнейшего совершенствования системы обезвешивания, а также разработки методов управления, которые обеспечат её надёжную эксплуатацию в реальных условиях.

Ключевые слова:

сила Ампера, моделирование, MATLAB Simulink, электродинамика, переходной процесс, активные системы обезвешивания, математическая модель

Библиографический список

  1. Иванов А.В., Зоммер С.А. Анализ процесса раскрытия зонтичного рефлектора на стенде с активной системой обезвешивания // Космические аппараты и технологии. 2021. Т. 5, № 4 (38). С. 208-216. DOI: 10.26732/j.st.2021.4.04
  2. Беляев А.С., Филипас А.А., Цавнин А.В., Тырышкин А.В. Методика расчёта системы обезвешивания крупногабаритных трансформируемых элементов космических аппаратов при наземных испытаниях // Сибирский аэрокосмический журнал. 2021. № 1. С. 106-120. DOI: 10.31772/2712-8970-2021-22-1-106-120
  3. Беляев А.С., Филипас А.А., Курганов В.В., Поберезкин Н.И. Четырехтросовая система обезвешивания с управлением по вектору силы // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2022. Т. 18, № 2. С. 98-106. DOI: 10.17122/1999-5458-2022-18-2-98-106
  4. Гайдукова А.О., Белянин Н.А. Обзор систем обезвешивания // Решетневские чтения. 2016. Т. 1, С. 93-95.
  5. Schulte Wethof B., Maas. J. Design of an Electromagnetic Linear Drive with Permanent Magnetic Weight Compensation // Actuators. 2024. V. 13, No. 3. P. 107. DOI: 10.3390/act13030107
  6. Janssen J.L.G., Paulides J.J.H., Lomonova E.A., Delinchant B., Yonnet J.P. Design study on a magnetic gravity compensator with unequal magnet arrays // Mechatronics. 2013. V. 23, P. 197–203. DOI: 10.1016/j.mechatronics.2012.08.003
  7. Pechhacker A., Wertjanz D., Csencsics E., Schitter G. Integrated electromagnetic actuator with adaptable zero power gravity compensation // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2024. V. 71, No. 5. P. 5055-5062. DOI: 10.1109/TIE.2023.3288176
  8. Лысенков Я.А., Иванов Н.Н. Построение имитационной модели соленоида с использованием среды MatLab Simulink // Вестник науки. 2023. Т. 4, № 5 (62). С. 806-814.
  9. Усольцев А.А. Общая электротехника. – СПб.: ГУ ИТМО, 2009. - 301 с.
  10. Rollin. J.Parker. Advances in Permanent Magnetism. By John Wiley & Sons, 1990. 352 p.
  11. Лифанов В.А. Расчёт электрических машин малой мощности с возбуждением от постоянных магнитов. – Челябинск: Издательский центр ЮурГУ, 2010. - 164 с.
  12. Альтман А.Б., Верниковский Э.Е., Герберг А.Н., и др. Постоянные магниты: справочник. – М.: Изд-во «Энергия», 1980. - 486 с.
  13. Арнольд Р.Р. Расчёт и проектирование магнитных систем с постоянными магнитами. – М.: Изд-во «Энергия», 1969. - 94 с.
  14. Brezak D., Kovač A., Firak M. Matlab/simulink simulation of low-pressure pem electrolyzer stack // International Journal of Hydrogen Energy. 2023. V. 48, No. 16. P. 6158-6173. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2022.03.092
  15. Taha Z., Aydın K., Arafah D., Sughayyer M. Comparative simulation analysis of electric vehicle powertrains with different configurations using AVL cruise and MATLAB Simulink // New Energy Exploitation and Application. 2024. V. 3, No. 1. P. 171-184. DOI: 10.54963/neea.v3i1.276
  16. Naz F. Closed loop buck & boost converter mathematical modeling, analysis and simulation using MATLAB // International Journal of Engineering and Advanced Technology (IJEAT). 2021. V. 10, No. 4, P. 263-271. DOI: 10.35940/ijeat.D2525.0410421
  17. Красинский А.Я., Ильина А.Н., Красинская Э.М., Рукавишникова А.С. Математическое и компьютерное моделирование продольной динамики планетохода с упругой подвеской // Труды МАИ. 2017. № 95. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=84612
  18. Гавва Л.М. Параметрический анализ в операционной среде MATLAB напряжённо-деформированного состояния конструктивно-анизотропных панелей из композиционных материалов с учётом технологии изготовления // Труды МАИ. 2017. № 93. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=80504
  19. Фaдин Д.А. Использование среды MATLAB-Simulink для реализации вычислительных алгоритмов в целочисленных микропроцессорных системах // Труды МАИ. 2015. № 80. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=57021
  20. Абдали Лаит Мохаммед Абдали, Аль-Малики Муатаз Наджим Кассим, Кувшинов В.В., Kузнецов П.Н., Морозова Н.В. Математическое моделирование с использованием алгоритма контроля точки максимальной мощности для фотоэлектрической системы // Труды МАИ. 2023. № 130. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=174619. DOI: 10.34759/trd-2023-130-20
  21. Максимов В.Н., Маринин Д.А., Максимов П.Н., Назарько А.В. Разработка линейного подшипника оборудования для модальных испытаний низкочастотных слабо демпфированных конструкций космических аппаратов // Динамика и виброакустика. 2024. Т. 10, № 2. С. 59–69. DOI: 10.18287/2409-4579-2024-10-2-59-69
  22. Development of linear bearing equipment for modal testing of low-frequency weakly damped spacecraft structures


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2025

 Вход