Методика управления ЭМП ПТДУ. Разработка математической модели, Разработка электрической схемы (выбор элементной базы, обоснование выбора) - Математическая модель блока управления приводами автоматики космического корабля нового поколения

Разработка электрической схемы (выбор элементной базы, обоснование выбора)
функциональная схема блока управления

Рисунок 2- Функциональная схема блока управления

Для обеспечения требований предъявляемых к системе управления представленных в таблице 3, предлагается схема блока управления представленная на рисунке 2, представляющая из себя двухканальное устройство, каждый канал в котором состоит из модуля управления (МУ) и МК.

МУ содержит оконечное устройство приемо-передачи команд управления работой блока и статусной информации о текущем положении вала привода ЭМ, арифметически-логиеское устройство (АЛУ), реализующее логику управления ЭМ и контроль состояния силовой мостовой схемы управления электродвигателем, а, также, телеметрические согласующие устройства (ТСУ) контроля состояния блока управления.

МК блока управления содержит мостовую схему управления электродвигателем с элементами управления ключами моста, токовые датчики контроля состояния ключей моста и ТСУ контроля параметров работы МК.

АЛУ блока управления предлагается организовать на основе ПЛИС на базе микросхемы APA300 CQ208M PQFP 208 производства фирмы ACTEL США.

Команды управления электродвигателем ЭМ через гальваническую развязку подаются на мостовую схему управления приводом. В момент совпадения значения требуемого программного угла положения вала с значением текущего угла положения вала ЭМ формируется команда динамического торможения ЭМ. Динамическое торможение ЭМ применено для уменьшения перерегулирования при движении привода и реализуется путем открытия плечей верхней половины мостовой схемы управления.

Мостовая схема управления приводом обеспечивает возможность изменения полярности управляющего напряжения, приложенного к входу управления электродвигателем ЭМ. Исходя из соображений минимизации последствий возможного отказа элементов (ключей) мостовой схемы, каждое плечо моста предлагается выполнить из последовательного включения двух ключей. Такая схема обеспечит надежное (при отказе одного ключа типа не закрытие) отключение ЭМ от мостовой схемы управления и возможность перехода на управление от резервного (второго) канала блока управления.

Электрическая схема блока управления представлена на рисунке 3.

электрическая схема блока управления

Рисунок 3 - Электрическая схема блока управления

В качестве верхних ключевых элементов, обеспечивающих в открытом состоянии протекание тока через электродвигатель, предлагаются полевые транзисторы типа 2П829Д, имеющие в открытом состоянии сопротивление между "стоком" и "истоком" транзистора не более 10 МОм при среднем токе через транзистор не более 25 А, максимальное рабочее напряжение - 100 В, максимальный постоянный ток не менее 50 А и максимальный импульсный ток не менее 150 А при длительности импульса до 300 мкс. В качестве нижних ключевых элементов эпитаксиально-планарные структуры n-p-n переключательных транзисторов 1НТ251А предназначенные для применения в переключающих устройствах.

Ключи предлагается выполнить по схеме параллельного подключения транзисторов. Управление транзисторами осуществлять трансформаторами, обеспечивающими гальваническую развязку цепей управления от силовых цепей. Вторичные обмотки управляющего трансформатора соединить таким образом, что транзисторы будут открываться последовательно, когда один транзистор открыт, второй - закрыт. Частота управления транзисторами ключа 100 кГц, форма управляющего сигнала - меандр. Управление двумя ключами каждого плеча мостовой схемы осуществлять синхронно. Данная схема управления ключами и параметры выбранных транзисторов позволят обеспечить минимальное тепловыделение мостовой схемы, щадящий режим работы ключей и высокую надежность схемы.

В качестве управляющих элементов предлагается использовать малогабаритные импульсные трансформаторы типа ТИ5-54В, формирующие управляющий сигнал длительностью до 100мкс.

В силовые цепи ключей предлагается включить токовые датчики предназначенные для фиксации факта открытия и закрытия транзисторов по напряжению, наводимому во вторичной обмотке датчиков. Данная информация будет поступать в АЛУ блока управления где она будет сравниваться с информацией об управлении транзисторами ключей и, при невыполнении условий правильного функционирования хотя бы одного из транзисторов ключей мостовой схемы, формируется команда на закрытие всех транзисторов всех ключей, то есть происходит отключение мостовой схемы управления от электродвигателя. При этом прекращается отработка управляющего сигнала и в системе управления бортовым комплексом (СУБК), в общем случае, по его запросу будет выдана информация не соответствующая прогнозу. В результате этого СУБК перейдет на управление приводом по другому каналу.

В блоке управления фидера слаботочного электропитания через развязывающие диоды и ограничивающие резисторы предлагается связать с электромагнитными реле в источниках силового электропитания (ИТ), обеспечивающих сильноточным электропитанием электродвигатели ЭМ. При подаче слаботочного электропитания на любой канал блока управления будут срабатывать реле в ИТ, коммутирующие через свои контакты напряжение ИТ на силовые электромагнитные реле, входящие в состав ИТ. Контакты силовых электромагнитных реле подключат ИТ к мостовым схемам управления электродвигателями ЭМ.

Похожие статьи




Методика управления ЭМП ПТДУ. Разработка математической модели, Разработка электрической схемы (выбор элементной базы, обоснование выбора) - Математическая модель блока управления приводами автоматики космического корабля нового поколения

Предыдущая | Следующая