1 РАСШИРЕННОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА СИСТЕМУ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ БАТАРЕЕЙ КОСМИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

1.1 Назначение локальной системы автоматического управления

В данной курсовой работе рассмотрим локальную систему автоматического управления солнечной батареей космического комплекса. Основной задачей является преобразование солнечной энергии в электрическую.

Предоставляемая солнечными батареями энергия может применяться в самых разных целях. Она может обслуживать как нужды владельца небольшого загородного дома, так и целого предприятия. Чаще всего солнечная энергия используется для подогрева воды, которая может быть использована и в бытовых целях, и для производственных потребностей. Постепенно солнечная энергия начинает использоваться для получения электричества. Но одним из базовых направлений практического использования солнечных батарей является космос. Дело в том, что они работают долгое время без расхода каких-либо материалов, и в то же время являются экологически безопасными (в отличие от ядерных и радиоизотопных генераторов). Однако при полётах на большом удалении от Солнца (за орбитой Марса) их использование становится проблематичным, так как поток солнечной энергии обратно пропорционален квадрату расстояния от Солнца.

1.2 Состав локальной системы автоматического управления

В состав САУ  входят микропроцессор, шаговый электродвигатель, солнечная батарея, датчик положения солнца. Регулируемый параметр – угол поворота солнечной батареи. Входной сигнал – управляющий сигнал от микропроцессора.

Сигнал от микропроцессора преобразуется в аналоговый сигнал во встроенном цифро-аналоговом преобразователе. Затем сигнал поступает на шаговый электродвигатель, который в свою очередь, приводит в действие солнечную батарею. При повороте солнечной батареи срабатывает датчик, который фиксирует угол поворота солнечной батареи.

3. Функциональная схема

Рассмотрим функциональную схему системы автоматического управления солнечной батареей космического комплекса, представленную на рисунке 1.

СИГНАЛЫ

МП – микропроцессор, ШД – шаговый электродвигатель, СБ – солнечная батарея,

ДУП – датчик угла поворота

Рисунок 1 – Функциональная схема САУ солнечной батареи спутника

2 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ

ЛОКАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

_{2.1 Выбор шагового двигателя}

Шаговый электродвигатель широко применяется в автоматизированных системах. Это, в свою очередь, обусловлено тем, что он по сравнению с другим электроприводом наиболее удачно сочетается с электронно-вычислительными машинами более компактны, надежны и точны. Шаговые двигатели отличаются также устойчивой работой при воздействии неблагоприятных климатических факторов, механических перегрузок и других возмущающих воздействий. По­этому берем шаговый двигатель ШДА – 7.

Технические характеристики двигателя.

Момент нагрузки, Н·м 0,6.

Момент инерции, кг·м² 4,9·10^-6.

Частота вращения вала двигателя, шаг/с 220.

Мощность двигателя, Вт 140.

Масса, кг 1,5.

Номинальное напряжение, В 28.

Максимальное статическое усилие, Н 70.

Габаритные размеры, мм 80х90.

Коэффициент вязкого трения 0,2.

Постоянная противоЭДС 0,1.

Расчет передаточной функции двигателя:

R_a=1,3 (Ом), L_a=3,6 (мГн), I=3 (A)

(c)

Найдем моментную постоянную двигателя:

Подставляя найденные значения в формулу, получим передаточную функцию шагового электродвигателя:

2.2 Выбор микропроцессора

Технические характеристики МП К583ВГ2.

АЛУ, разрядность 25.

ОЗУ и ПЗУ, разрядность 16.

Время преобразования, мкс 50.

Нелинейность ЦАП и АЦП, % 0,1

Тактовая частота, Мгц 5.

Напряжение питания, В 6.

Потребляемая мощность, В·А 1.

Входное аналоговое напряжение, В 2.

Выходное сопротивление, кОм 100.

Выходной ток, мА 0.4 ÷ 2.

Входной ток, мА 2.

Диапазон рабочих температур, ⁰С от минус 10 до плюс 70.

Выходное напряжение, В 12.

Передаточную функцию МП принимаем равной единице.

2.3 Выбор солнечной батареи

Состав системы: 4 блока электроприводов, 1 блок управления электроприводами. Угол поворота панелей СБ, ^о

- при ориентации по крену 180. - при ориентации по тангажу 240. Момент инерции нагрузки, кг∙м²

- на валу электропривода крена 125.

- на валу электропривода тангажа 7. Максимальная скорость поворота панелей СБ, ^о/с

- при ориентации по крену 0,25. - при ориентации по тангажу 0,75. Максимальная потребляемая мощность, Вт 1500. Погрешность информации о положении СБ 20. Количество транзитных цепей:

силовых (при силе тока до 22,5А и напряжении от 30 до 60 В ) 16. сигнальных (при силе тока до 0,8А и напряжении не более 6В) 19. Ресурс работы, ч 45 000.

_где

где λ_к – угол поворота панелей солнечной батареи при ориентации по крену, ^о.

U_шд – номинальное напряжение шагового двигателя, В.

_{Таким образом, передаточная функция солнечной батареи будет иметь вид:}