Математическая моделььдвижения ЛА. Закон управления и расчет передаточных чисел
 Скачать 3.9 Mb.
|
|
Размерная цепь (РЦ) – совокупность взаимно связанных линейных разме- ров, образующих замкнутый контур. Размерные цепи отражают объек- тивные размерные связи в конструкции прибора в технологических про- цессах изготовления его деталей и сборки. Звено РЦ - один из размеров, образующих РЦ. 78 Замыкающее звено – звено РЦ, являющееся исходным при постановке за- дачи или получающееся последним в результате ее решения. Составляющее звено - звено РЦ, функционально связанное с замыкающим звеном. Увеличивающее звено – составляющее звено РЦ, с увеличением которого замыкающее звено увеличивается. Уменьшающее звено – составляющее звено РЦ, с увеличением которого за- мыкающее звено уменьшается. Компенсирующее звено – составляющее звено РЦ, изменением которого до- стигается требуемая точность замыкающего звена. Общее звено – звено, одновременно принадлежащее нескольким РЦ. Схема РЦ – графическое изображение РЦ. Задачи и методы расчета размерных цепей: Прямая задача задача, в которой заданы параметры (номинальное значение, допустимые отклонения и т. д.) замыкающего звена РЦ и требуется найти параметры ее составляющих звеньев. Обратная задача - задача, в которой известны в один и тот же момент вре- мени параметры (допуски, поля рассеяния, координаты их середин и т.д.) составляющих звеньев РЦ и требуется определить параметры замыкаю- щего звена. Решением обратной задачи проверяется правильность реше- ния прямой задачи. Статическая задача - задача, решаемая без учета факторов, влияющих на изменение звеньев РЦ во времени. Динамическая задача - задача, решаемая с учетом факторов, влияющих на изменение звеньев РЦ во времени. Метод расчета на максимум-минимум – метод расчета, учитывающий толь- ко предельные отклонения звеньев РЦ и самые неблагоприятные сочета- 79 ния. Вероятностный метод расчета – метод расчета, учитывающий рассеяние раз- меров и вероятность различных сочетаний отклонений составляющих звеньев РЦ. Для различных методов достижения точности замыкающего звена необ- ходимо применить различные методы расчета РЦ. Размерные цепи, для которых оказывается экономически оправданным риск возможного выхода за пределы поля допуска замыкающих звеньев и ча- сти изделий, рассчитывают вероятностным методом. В РЦ, в которых должна быть обеспечена полная взаимозаменяемость, допуски рассчитывают по методу максимума - минимума. В ряде случаев возможны сочетания различных методов достижения точ- ности замыкающего звена данной РЦ. Значения звеньев размерной цепи приведены ниже. При проверочном рас- чете необходимо определить, будет ли удовлетворяться исходное точностное требование к узлу для данной точности размеров деталей в сборке без регули- ровочных работ. В данном случае исходное точностное требование совпадает с замыкающим звеном размерной цепи. Выберем в качестве замыкающего звена размерной цепи толщину компен- сационной прокладки. Схема размерной цепи приведена ниже: Рис. 3.2 - Схема размерной цепи A 5 = A 1 − A 2 + A 3 − A x + A 4 80 A x = A 1 − A 2 + A 3 + A 4 − A 5 = 27 − 23 + 159 + 6 − 167 = 2мм При расчете по методу максимума-минимума: T x =T 1 + T 2 + T 3 + T 4 + T 5 = =0, 210 + 0, 210 + 0, 250 + 0, 120 + 0, 250 = 1, 040мм Верхнее отклонение Es = T 2 = 0, 520, нижнее отклонение Ei = −T 2 = −0,520. Таким образом, A x = 2 ± 0,52. При расчете по вероятностному методу: T ∆ = t · λ √ T 2 1 + T 2 2 + T 2 3 + T 2 4 + T 2 5 где, λ = 0, 33 - относительное среднее квадратичное отклонение; t = 3, 89 - коэффициент риска (P = 0, 01%) T ∆ = 0, 33 · 3,89 √ 210 2 + 210 2 + 250 2 + 120 2 + 250 2 = 150мкм = 0, 150мм Верхнее отклонение Es = T 2 = 0, 075, нижнее отклонение Ei = −T 2 = −0,075. Таким образом, A x = 2 ± 0,075. 81 5 Приспособление для замера осевого люфта РАУ Данное приспособление предназначено для измерения продольного пере- мещения штока рулевой машины РАУ под действием нагрузки. В стакан 9, установленный на кронштейне 8, вставляется рулевая машина и закрепляется в нем. При этом шток рулевой машины вставляется во втул- ку 18 и фиксируется винтом 17. С втулкой соединен упор 16 со штифтом 15. На штифт 15 надевается конец рычага 7. Для этого кронштейн 10 с установ- ленным в нем рычагом 7 перемещается в планках 11 с помощью рычага 13, соединенного с кронштейном 10 пальцем 14. Для фиксации положения крон- штейна 10 ручка 12, установленная на пальце 14, поворачивается на 45 по часовой стрелке. Чтобы освободить кронштейн 10, необходимо вернуть руч- ку 12 в исходное положение. К противоположному концу рычага 7 прикреплены с помощью нитей, пе- рекинутых через блоки 5, подвески 6. Разность веса подвесок 6 через рычаг 7 создает продольную нагрузку на шток рулевой машины. Блоки 5 установлены в стойках 4 с использованием шарикоподшипников. Для измерения продоль- ного перемещения штока рулевой машины служит измерительный прибор 19, закрепленный в хомуте 2, установленном в стойке 1, с помощью винтов 3. 82 6 Приспособление для проверки РАУ Данное приспособление предназначено для измерения параметров руле- вой машины РАУ: перемещения штока, скорости хода штока, усилия на што- ке. В стакан 6, установленный на кронштейне 8, вставляется рулевая маши- на. При этом шток рулевой машины вставляется во втулку 5 и фиксируется гайкой 17. С втулкой соединен упор 2 , к которому крепятся шток прерыва- теля 1 и шток приспособления для определения хода Б. Приспособление Б в свою очередь крепится в кронштейнах 4. С пульта 3 подается питание на двигатель РАУ и сигналы управления, по- сле чего выходной шток РАУ начинает поступательное движение. Он в свою очередь перемещает штоки приспособления Б и прерывателя 1. Приспособление Б показывает перемещение штока РАУ, а на дисплее пуль- та 3 отображаются скорость и усилие. 83 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 1 Введение Разработка систем управления летательных аппаратов неразрывно связа- на с разработкой методов управления, обеспечением устойчивого движения и снижения ошибок систем стабилизации. В 1960-1970-х годах трудами российских и зарубежных ученых была со- здана теоретическая база исследования устойчивости движения и создания систем стабилизации для летательных аппаратов различных типов. Однако, каждый конкретный тип летательных аппаратов в зависимости от назначе- ния, конструктивной компоновки и аэродинамических характеристик требует адаптации методов синтеза систем стабилизации и разработки методик ана- лиза. В данном проекте разрабатывается боковой канал управления летатель- ного аппарата. Этот процесс состоит из создания и последующего анализа модели движения самолета, что является трудоемкой работой, требующей временных и денежных затрат, которые необходимо рассчитать. Целью данной организационно-экономической части является: — расчет длительности разработки программного продукта; — определение необходимого числа исполнителей; — построение плана-графика выполняемого проекта с использованием диа- граммы Ганта; — расчет сметы затрат. 91 2 Основные понятия организации НИР Продукция современного приборостроения – это результат не только кон- структорской, технологической и производственной деятельности, но и ре- зультат труда научных работников. Научные исследования – комплекс теоретических и (или) эксперименталь- ных исследований, проводимых с целью получения обоснованных исходных данных, изыскания принципов и путей создания (модернизации) продукции. Результатами исследований могут быть: — новые знания, идеи, информация, методы, представления, изложенные в научных отчетах; — новые идеи и знания, подготовленные для практического использования в форме конструкторской и технологической документации, методик, из- готовленных опытных образцов; — идеи, овеществленные в новых осваиваемых изделиях, внедренных тех- нологических процессах, методах управления. При классификации НИР можно выделить фундаментальные исследова- ния, прикладные исследования и разработки (табл. 4.1). Фундаментальные исследования – это научные (теоретические и экспе- риментальные) исследования, расширяющие представления человека о мате- риальном мире; они являются базовыми для развития технического прогрес- са, порождают возможность создания новых видов техники и технологии. На практике реализуется только 5-10% результатов фундаментальных НИР, остальные – пополняют потенциал научных знаний человека об окружаю- щем мире. Наивысшим достижением фундаментальных исследований явля- ется признание их результатов в качестве открытий. Прикладные исследования – исследования, направленные преимуществен- 92 но на применение результатов фундаментальных исследований для достиже- ния практических целей и решения конкретных задач. Считается, что 85-90% результатов прикладных исследований находят или могут находить практи- ческое применение. Экспериментальные (опытно-конструкторские) разработки – это переход- ная стадия от фундаментальных и прикладных исследований к подготовке и освоению производства. Здесь идеи воплощаются в техническую документа- цию, опытные образцы. При проведении НИР приходится решать ряд организационно-экономических вопросов, таких как: — планирование объемов трудоемкости; — длительности предстоящих работ; — сметы затрат; — оценить эффективность исследований. Таблица 4.1 - Исследования Фундаментальные исследо- вания Прикладные исследования Содержание исследова- ний Открытие новых явлений и закономерностей Разработка новых конструк- тивных решений Разработка новых теоретиче- ских положений Разработка новых техноло- гий Поиск новых путей примене- ния Разработка новых методик (например: испытаний) Разработка методов исследо- ваний новых проблем Разработка новых систем Прогнозирование путей раз- вития Разработка новых материа- лов … 93 …продолжение Фундаментальные исследо- вания Прикладные исследования Исследование области при- менения новых решений Научно- технический результат Знания, открытия, зафикси- рованные в публикациях (мо- нографии, статьи, доклады, диссертации, отчеты…) Публикации; научно-тех- нические отчеты; патенты, свидетельства; макеты; об- разцы: новой техники, новых материалов; методики Источники финансиро- вания Государственный бюджет: программы решения важ- нейших научно-технических проблем Собственные средства (при- быль, внебюджетный фонд) Частные фонды поддержки научных исследований Государственный бюджет: (на конкурсной основе) Средства заказчиков Заемные средства Венчурные фирмы Место прове- дения Академические НИИ ВУЗы ВУЗы НИИ промышленности Предприятия Совокупность работ, выполняемых при проведении научных исследова- ний по определенной проблеме, называется темой. Независимо от вида ис- следования финансирование ведется в рамках темы и состоит из следующих этапов (ГОСТ 15.101-80) – табл. 4.2. 94 Таблица 4.2 - Этапы разработки Разработка технического задания Формируются цели выполняемой темы, устанавливаются методы и условия проведения исследования, этапы, сро- ки, состав исполнителей, порядок приемки; выполняет- ся технико-экономические обоснования целесообразно- сти проведения темы Выбор направления исследований Подбор и анализ имеющихся материалов по исследуе- мой проблеме; патентные исследования; разработка об- щей методики проведения исследований; формирование конкретных заданий исполнителям темы Теоретические и эксперимен- тальные исследования Теоретические проработки проблемы; эксперименталь- ные работы; разработка и изготовление макетов, опытных образцов, стендов; моделирование исследуемых процес- сов; разработка необходимых программных продуктов; сопоставление результатов теоретических и эксперимен- тальных исследований; Оформление результатов исследований Формируются выводы по проведенным исследованиям; оформляется в окончательном виде отчетная научно- техническая документация (отчет о НИР, программная продукция, методики и т.д.). Сдача темы заказчику Результаты исследования предъявляются заказчику в том виде и объеме, который был оговорен при заключении до- говора, документально оформляется сдача-приемка рабо- ты заказчику. 95 3 Методика расчета затрат на НИР Планирование цикла научно-исследовательских работ предполагает со- ставление перечня работ, определение их продолжи-тельности и построение сетевого или план-графика работ, а также расчёт затрат на научно-исследова- тельскую разработку. Тип графика определяется в соответствии с объёмом работ и их направленностью. Так, использование сетевого графика целесооб- разно для координации больших комплексов работ и управления их выполне- нием, когда некоторые работы осуществляются параллельно и требуют при- влечения дополнительного персонала. Например, при разработке проектов и создании новых опытных образцов сложных изделий, при создании уникаль- ной сложной продукции, при монтажных, наладочных и ремонтных работах. Если научно - исследовательские работы состоят из ряда последовательных этапов и для их осуществления не требуется большого количества специали- стов, то в данном случае целесообразным является использование план - гра- фика. НИР подобного типа рассматриваются в рамках данного дипломного проекта. Они направлены на разработку полной математической модели дви- жения для проверки разработанной системы стабилизации. В соответствии с вышеизложенными видами планирования, целесообразным является исполь- зование план - графика работ. Для построения план-графика необходимо составить перечень работ и их участников и определить продолжительность работ. Для расчета продолжительности работ используем формулу (4.1): t i = 3 ·t min + 2 ·t max 5 (4.1) где: t i - продолжительность i-ой работы; 96 t min - минимальное время, необходимое на выполнение i-ой работы; t max - максимально-возможное время, отводимое для выполнения i-ой работы. 3.1 Расчет продолжительности работ t min и t max выбираются из следующих соображений: t min - минимальное время, за которое работа может быть выполнена с над- лежащим качеством при нормальных условиях. t max - максимальное время выполнения работы, учитывающее различные факторы, влияющие на условия выполнения работы и в частности приводя- щее к задержке в выполнении работ. Т.е. t max = t min + t запаса t min зависит от сложности выполняемых работ, их организации, количе- ства работников и распределение их обязанностей. t запаса определяется видом работ, взаимосвязями между ними, числом ис- полнителей, условиями проведения работ, также учитывается человеческий фактор. Большое влияние на t запаса оказывают внешние факторы, вызываю- щие задержку в выполнении работ. Таблица 4.3 - Расчет времени работ Наименование работы Время, дн Время работы t , дни Число участни- ков 1. Подготовка и анализ исходных данных t min = 5 t max = 10 t запаса = 5 t 1 = 3 ·5+2·10 5 = 7 2 97 2. Разработка алгоритма работы си- стемы стабилизации t min = 10 t max = 15 t запаса = 5 t 2 = 3 ·10+2·15 5 = 12 3 3. Написание прикладного ПО для проведения синтеза системы t min = 6 t max = 11 t запаса = 5 t 3 = 3 ·6+2·11 5 = 8 2 4. Разработка полной математиче- ской модели для моделирования полета t min = 8 t max = 13 t запаса = 5 t 4 = 3 ·8+2·13 5 = 10 3 5. Реализация разработанной моде- ли в системе MATLAB t min = 20 t max = 25 t запаса = 5 t 5 = 3 ·20+2·25 5 = 22 2 6. Проведение моделирования t min = 3 t max = 5 t запаса = 2 t 6 = 3 ·3+2·5 5 = 4 1 7. Анализ результатов моделирова- ния и оценка возможности техниче- ской реализации полученной систе- мы стабилизации t min = 2 t max = 4 t запаса = 2 t 7 = 3 ·2+2·4 5 = 3 3 8. Подготовка, оформление и выда- ча полного отчета о проделанной работе t min = 3 t max = 5 t запаса = 2 t 8 = 3 ·3+2·5 5 = 4 1 Итого: t ∑ = 8 ∑ i=1 t i = 63 дня. 98 4 Смета затрат на проведение НИР Проведем расчет затрат на проведение НИР по статьям затрат: — основная заработная плата; — дополнительная заработная плата; — страховые взносы; — амортизационные отчисления; — накладные расходы. 4.1 Основная заработная плата В статью «Основная заработная плата» включается основная заработная плата всех исполнителей, непосредственно участвующих в НИР, с учетом их должностного оклада и отработанного ими времени (табл. 4.4). Расчет ведет- ся по формуле (4.2): |