Теория и практика создания электромеханических силокомпенсирующих систем тренажёров для подготовки космонавтов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Кравченко, Олег Александрович

• Кравченко, Олег Александрович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Кравченко, Олег Александрович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИЛОКОМПЕСИРУЮЩИХ СИСТЕМ ТРЕНАЖЁРОВ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ КОСМОНАВТОВ

1.1 Существующие подходы к построению и особенности функционирования систем регулирования усилия

1.2 Анализ состояния и области применения силокомпенсирующих электромеханических комплексов

1.2.1 Особенности реализации специальных грузоподъёмных устройств

1.2.2 Способы построения и особенности реализации медицинских тренажёров для реабилитации опорно-двигательного аппарата

1.2.3 Применение стендов испытаний объектов космической техники

для работы в условиях невесомости

1.2.4 Способы и средства подготовки космонавтов с использованием силокомпенсирующих систем

1.3 Анализ проблем и возможных направлений их решения при создании современных силокомпенсирующих электромеханических комплексов

1.4 Критерии функционирования многокоординатных силокомпенсирующих

систем тренажёров для подготовки космонавтов

1.5 Определение требований к тренажёрам для подготовки космонавтов

в условиях полной и частичной невесомости

1.6 Сопоставление достоинств и недостатков вариантов реализации механической части силокомпенсирующих систем

1.6.1 Анализ подходов к построению стендов обезвешивания тренажёров

для подготовки космонавтов

1.6.2 Анализ и сопоставление пассивных, активных и комбинированных систем при построении системы вертикальных перемещений космонавтов

1.6.3 Анализ и сопоставление пассивных и активных систем при реализации системы горизонтальных перемещений космонавтов

1.7 Задачи развития теории и практики создания тренажёров для

подготовки космонавтов

2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО

ИССЛЕДОВАНИЯ СИЛОКОМПЕНСИРУЮЩИХ СИСТЕМ

2.1 Анализ и сопоставление подходов к получению математических моделей стендов обезвешивания

2.2 Разработка математических моделей механической части силокомпенсирующих систем

2.2.1 Составление расчётных схем элементов механической части

стендов обезвешивания

2.2.2 Анализ свойств механических передач стендов обезвешивания

2.2.3 Математическое описание стендов обезвешивания с учётом

свойств механических передач электроприводов СКС

2.3 Получение математических моделей электромеханических преобразователей для силокомпенсирующих систем

2.3.1 Математическое описание асинхронных электродвигателей

при частотном регулировании электромагнитного момента

2.3.2 Математическое описание синхронного электродвигателя с постоянными магнитами при частотном регулировании электромагнитного момента

2.3.3 Математическое описание электродвигателя постоянного тока

с независимым возбуждением

2.4 Разработка обобщенной математической модели

силокомпенсирующей системы

2.4.1 Математическое описание управляющих

и информационно-измерительных устройств

2.4.2 Получение обобщенной математической модели силокомпенсирующей системы

2.5 Проверка адекватности математической модели и разработка методов идентификации параметров силокомпенсирующих

электромеханических систем

2.5.1 Создание экспериментального стенда для комплексных

исследований силокомпенсирующих систем

2.5.2 Определение параметров нелинейных характеристик

механических передач

2.5.3 Идентификация параметров упруго-диссипативных

свойств механической передачи

2.5.4 Определение параметров управляющих устройств силокомпенсирующих систем

2.5.5 Проверка адекватности математической модели

3 СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ЧАСТИ СИЛОКОМПЕНСИРУЮЩИХ СИСТЕМ

3.1 Анализ и сопоставление возможных подходов к синтезу неизменяемой

части и локальных регуляторов

3.1.1 Обзор методов синтеза электромеханических систем с упругими связями

3.1.2 Обоснование предлагаемого подхода к синтезу системы

управления усилиями

3.2 Разработка структуры системы управления усилиями при построении силокомпенсирующих систем

3.3 Синтез оптимального регулятора усилия в силокомпенсирующих системах

3.3.1 Постановка задачи синтеза оптимального регулятора усилия

3.3.2 Определение структуры оптимального регулятора усилия

3.3.3 Проблемы учёта наиболее опасного случайного возмущающего воздействия при синтезе оптимального регулятора усилия

3.3.4 Решение задачи синтеза оптимального регулятора усилий

3.3.5 Исследование влияния коэффициента Лагранжа на функционирование силокомпенсирующих систем

3.4 Оценка влияния допущений, принятых при синтезе регулятора усилия на качественные показатели работы силокомпенсирующей системы

3.4.1 Влияние динамических свойств контура регулирования тока

3.4.2 Влияние быстродействия датчика усилия

3.5 Анализ особенностей реализации синтезированного регулятора

усилия при создании цифровых силокомпенсирующих систем

3.5.1 Исследование влияния квантования по времени

на качество регулирования усилия

3.5.2 Исследование влияния квантования по уровню

на качество регулирования усилия

3.6 Исследование влияния изменения параметров объекта

управления на работу оптимального регулятора усилия

3.6.1 Исследование влияния изменений жёсткости

упругой механической передачи

3.6.2 Исследование влияния изменений массы обезвешиваемого объекта

3.7 Определение условий использования упрощённого регулятора усилий синтезированного методами оптимального управления

3.8 Исследование возможности компенсации сил трения в механических передачах силокомпенсирующих систем

3.8.1 Исследование влияния сил трения на энергетические, статические

и динамические характеристики силокомпенсирующих систем

3.8.2 Обоснование структуры и определение условий применения нелинейного регулятора, обеспечивающего компенсацию сил трения

3.8.3 Исследование работы силокомпенсирующих систем

при использовании нелинейного управления

3.9 Экспериментальные исследования СКС

с синтезированными законами управления

4 СПОСОБЫ ПОСТРОЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ МНОГОКООРДИНАТНЫХ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИЛОКОМПЕНСИРУЮЩИХ СИСТЕМ

4.1 Проблемы построения многокоординатных силокомпенсирующих

систем и пути их решения

4.2 Обоснование подходов к управлению силокомпенсирующими

системами при взаимосвязанном движении координат

4.3 Определение целесообразности и условий введения обратной связи

по ускорению двигателя в силокомпенсирующей системе

4.4 Исследование влияния положительной обратной связи по ускорению двигателя

на динамические свойства электромеханической силокомпенсирующей системы215

4.4.1 Анализ частотных характеристик силокомпенсирующей системы

при введении положительной обратной связи по ускорению двигателя

4.4.2 Анализ динамических свойств силокомпенсирующей системы

при введении положительной обратной связи по ускорению двигателя

4.5 Влияние отрицательной обратной связи по ускорению на

динамические свойства электромеханической силокомпенсирующей системы

4.5.1 Анализ частотных характеристик силокомпенсирующей системы

при введении отрицательной обратной связи по ускорению двигателя

4.5.2 Анализ работы силокомпенсирующей системы при введении отрицательной обратной связи по ускорению двигателя

4.6 Исследование влияния обратных связей по ускорению

на свойства электромеханических силокомпенсирующих систем

4.7 Особенности синтеза и практической реализации регулятора

усилия при введении обратной связи по ускорению двигателя

4.7.1 Синтез регулятора усилия при введении обратной связи по ускорению

4.7.2 Рекомендации по настройке силокомпенсирующей системы при

введении обратной связи по ускорению

4.8 Исследования взаимосвязанной работы многокоординатной силокомпенсирующей системы при отработке пространственных траекторий перемещения космонавтов

4.8.1 Экспериментальные исследования влияния обратных связей

по ускорению на изменения сил механической инерции электропривода

4.8.2 Исследования влияния обратных связей по ускорению на

имитацию движений космонавтов

5 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЭЛЕМЕНТОВ И УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РЕАЛИЗАЦИИ СИЛОКОМПЕНСИРУЮЩИХ СИСТЕМ

5.1 Задачи и условия выбора элементной базы электроприводов силокомпенсирующих систем

5.2 Определение силовой части электромеханических силокомпенсирующих систем

5.2.1 Сопоставление возможностей применения различных

приводов при реализации силокомпенсирующих систем

5.2.2 Определение факторов, влияющих на выбор электродвигателя силокомпенсирующих систем

5.2.3 Многофакторный метод совместного выбора двигателя и

параметров механических передач

5.3 Разработка рекомендаций по выбору и реализации системы управления

силокомпенсирующих систем

5.3.1 Определение возможностей применения различных электроприводов

при реализации силокомпенсирующих систем

5.3.2 Особенности реализации системы управления силокомпенсирующими системами

5.4. Разработка информационно-измерительной системы

многокоординатных силокомпенсирующих систем

5.4.1 Определение структуры и требований к информационно-измерительной системе электрических и механических величин

5.4.2 Разработка канала измерения усилий в вертикальной плоскости

5.4.3 Разработка канала измерения усилий в горизонтальной плоскости

5.5 Разработка методов повышения достоверности измерения

усилий в вертикальной плоскости

6 РАЗРАБОТКА, ВНЕДРЕНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИЛОКОМПЕНСИРУЮЩИХ КОМПЛЕКСОВ СТЕНДОВ ОБЕЗВЕШИВАНИЯ

6.1 Задачи и особенности практической реализации стендов обезвешивания

6.2 Разработка технических решений, повышающих безопасность функционирования тренажёров по обучению космонавтов

6.2.1 Анализ факторов влияющих на безопасность функционирования тренажёров по обучению космонавтов

6.2.2 Особенности реализации режимов ограничений скорости и

положения в силокомпенсирующих системах

6.2.3 Реализации режима динамического торможения частотно-регулируемого электропривода системы вертикального перемещения

при отключении питающего напряжения

6.3 Технические решения создания и модернизации тренажёра «Выход-2»

6.3.1 Реализация стенда обезвешивания на базе электропривода

постоянного тока

6.3.2 Модернизация стенда обезвешивания с использованием электропривода переменного тока

6.3.3 Сопоставление реализаций тренажёра «Выход-2» на базе электроприводов постоянного и переменного токов

6.4 Реализации и внедрение комплекса «Сармат», предназначенного

для имитации на Земле деятельности космонавтов в открытом космосе

6.5 Перспективы и направления дальнейшего развития научных исследований

и практики создания многокоординатных силокомпенсирующих систем

6.5.1 Реализация комплексного тренажёра и возможные

направления развития исследований

6.5.2 Возможности расширения областей применения многокоординатных силокомпенсирующих систем

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Акт внедрения результатов диссертационной работы

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Акт внедрения результатов научно-исследовательской работы по созданию активных электромеханических силокомпенсирующих систем, обеспечивающих построение тренажёров для подготовки космонавтов

к работе в невесомости

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Акт внедрения результатов научно-исследовательской работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Теория и практика создания электромеханических силокомпенсирующих систем тренажёров для подготовки космонавтов»

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время подготовка космонавтов к работе на орбитальных станциях и в открытом космосе с использованием различных систем и приборов, отработка образцов космической техники, функционирующей в условиях невесомости, выполняется на Земле с применением различных подходов, методов и способов. Для описания условий невесомости используют математическое, физическое и гибридное моделирование [1-3].

Применение методов математического моделирования, высокопроизводительных компьютеров, графических станций и средств мультимедиа позволяет создавать элементы виртуальной реальности (стереоизображение, стереозвук, обратная тактильная связь и др.), моделировать динамику сложных конструкций и манипуляторов. Это предопределяет одно из направлений развития перспективных тренажёров и комплексов, предназначенных для подготовки операторов по управлению сложными динамическими объектами [2]. Особую актуальность такой подход приобретает в тех случаях, когда при использовании традиционных методов, применяемых в современном тренажёростроении, не удаётся достичь необходимого соответствия имитации окружающей обстановки реальной. Это может быть обусловлено как ограничениями, связанными с конструкцией, массогабаритными характеристиками, пространственным положением объектов, так и ограничениями, накладываемыми экономическими или временными факторами. При этом основной проблемой рассматриваемого подхода является обеспечение адекватности математической модели реальному физическому устройству и проблемы психофизиологического восприятия операторами реального и виртуального окружения, которые до сих пор недостаточно изучены с медицинской точки зрения и могут привести к отрицательным последствиям влияния виртуальных факторов на органы восприятия человека [3].

Для повышения эффективности моделирования процессов на ЭВМ используют средства визуализации окружающей обстановки, которые часто применяют в составе действующих физических тренажёров, воспроизводя отдельные элементы виртуальной реальности и получая при этом полунатурные, гибридные обучающие комплексы. Это позволяет повысить качество моделирования процессов имитации невесомости, так как отдельные устройства такой системы могут быть представлены реальными физическими, аналогичными штатным, образцами.

Анализ рассмотренных подходов, применяемых для моделирования невесомости в земных условиях, показал, что с их помощью трудно, а в некоторых случаях невозможно обеспечить взаимодействие космонавтов с реальными образцами космической

техники, осуществить обучение элементам внекорабельной деятельности (ВКД). Поэтому для решения таких задач желательно переходить к применению специальных технических средств, позволяющих имитировать невесомость для реальных физических устройств и космонавтов.

В настоящее время моделирование невесомости для физических тел в земных условиях осуществляется с использованием методов свободного падения тел, нейтральной плавучести (гидроневесомости) и обезвешивания. Они позволяют выполнить имитацию полной и частичной невесомости, или моделировать полное и частичное отсутствие опоры [1].

Метод свободного падения тел реализуется в России с помощью самолет-лаборатории (СЛ) ИЛ-76МДК, траектория полета которой в режиме невесомости совпадает с траекторией материальной точки, свободно движущейся в безвоздушном пространстве под углом к горизонту с начальной скоростью У0. При формировании такой параболической траектории полёта существуют моменты времени поочередного перехода к невесомости и от невесомости к перегрузкам. Поэтому рекомендуемое число горок за один полёт должно быть не более 15, поскольку после этого наступает утомление человека [1]. На такой СЛ, совершающей за один час 5-6 горок, осуществляют имитацию невесомости в течение 25-28 секунд за одну горку, а за один полет - в течение 6-7 минут [1].

Использование СЛ позволяет обучать космонавтов надевать скафандр и работать с его оборудованием в условиях невесомости, отрабатывать процессы выхода в открытый космос через люк пилотируемого космического аппарата, проводить кратковременное испытание работоспособности мелкогабаритного оборудования, предназначенного для работы только в условиях невесомости [1].

Достоинствами имитации невесомости с помощью СЛ являются возможность психофизиологического ощущения невесомости, работа со штатным технологическим оборудованием, адекватное воспроизведение невесомости. Недостатки заключаются в высокой стоимости реализации и эксплуатации СЛ, кратковременности невесомости, отсутствии возможности работы с крупногабаритными конструкциями из-за ограниченных размеров СЛ.

Реализация нейтральной плавучести (гидроневесомости) осуществляется в резервуаре с водой. В ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина» такая гидролаборатория (ГЛ) представляет собой цилиндр диаметром 22 м и высотой 12 м, наполненный очень чистой прозрачной водой. Подобная ГЛ разработана в США, в центре Джонсона, и имеет прямоугольные размеры 40x70 м и высоту 12 м.

Нейтральная плавучесть достигается путём размещения балансировочных грузов на груди, спине и руках космонавта. Обеспечение адекватности поведения человека, облачённого в скафандр для внекорабельной деятельности, в ГЛ и космосе возможно только за счёт применения его штатного аналога, конструктивно-технологические особенности и эксплуатационно-технические характеристики которого приведены в [4].

Отличия используемого в ГЛ скафандра от штатного перечислены в [4], основным из которых является увеличение массы скафандра в два раза, что приводит к существенному увеличению его инерционности, и, следовательно, к повышению энергозатрат оператора. Кроме этого, в ГЛ скафандр не имеет электронных систем и пульта оператора, расположенного на внешней стороне скафандра.

ГЛ применяются для обучения космонавтов элементам ВКД, связанной с переносом грузов, разворачиванием и креплением крупногабаритных конструкций на физических макетах пилотируемых космических аппаратов. Использование ГЛ позволяет находить наилучшие решения для выхода из нештатных ситуаций, сложившихся в реальном космосе. Опыт, накопленный при работе в ГЛ, даёт возможность формировать циклограмму будущей деятельности космонавтов в процессе полета. В соответствии со способом реализации и видами работ, проводимых в ГЛ, основными достоинствами этого метода являются достаточная продолжительность тренировок космонавтов и возможность работы с крупногабаритными конструкциями. Основные недостатки ГЛ: отличие используемых скафандров от штатных (различие в схемах теплообмена, изменение антропометрических характеристик скафандра, увеличенный вес, отсутствие электронного оборудования); ощущение вязкости воды при движениях; сложности в организации работы с электрическим и электронным оборудованием; применение при тренировках фрагментов пилотируемых космических аппаратов без штатной оболочки и оборудования (только металлические каркасы).

Метод обезвешивания реализуется двумя основными способами - воспроизведением движения или силокомпенсирующим.

Воспроизведение движения объектов осуществляется с использованием принципа управления по модели при заранее известных или измеряемых непосредственно в процессе перемещения векторах внешних воздействий. Такая система реализована в ФГБП ЦНИИ-МАШ на манипуляторах РМ-01 с устройствами управления «Сфера-36» для обезвешивае-мых объектов массой до 5 кг. В ней используются шестикомпонентный силомоментный тензодатчик, измеряющий внешние возмущающие воздействия, и ПЭВМ, обрабатывающая информацию и осуществляющая управление по модели движения объекта [5].

Обезвешивание с использованием силокомпенсирующих способов осуществляется на специальных стендах обезвешивания. Для построения таких стендов необходимо скомпенсировать все силы, действующие на объект, - силы трения, гравитационные силы, силы инерции присоединённых масс. При выполнении этого условия объект обезвешивания будет двигаться под действием внешних усилий с требуемыми параметрами движения. Анализ показал, что построение стендов обезвешивания необходимо осуществлять с помощью многокоординатных силокомпенсирующих систем (СКС), обеспечивающих до шести степеней подвижности объекта, реализацию составляющих движения которого можно осуществлять в прямоугольных или цилиндрических координатах. Тогда сложные пространственные перемещения будут обеспечены благодаря разделению пространственных перемещений объекта на составляющие в горизонтальной и вертикальной плоскостях, на вращение и качание объекта относительно его центра масс. Высокоточную компенсацию усилий, препятствующих движению космонавта в системе вертикальных (СВП) и системе горизонтальных перемещений (СГП), можно обеспечить с помощью регулируемых электроприводов. В этом случае при приложении к объекту незначительных внешних усилий космонавт будет осуществлять движение с параметрами (ускорение, скорость, перемещение), определяемыми величиной силового воздействия и его длительностью.

Одним из первых примеров по реализации такого способа в ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина» является тренажёр «Выход», выполненный с использованием пассивного силокомпенсирующего способа обезвешивания с помощью противовесов [1].

Пассивный способ обезвешивания имеет следующие достоинства: длительность тренировки космонавтов или испытаний объектов космической техники; работа в штатных скафандрах; возможность выполнения работ с электротехническим оборудованием; низкая стоимость изготовления и эксплуатации тренажёрных стендов. К недостаткам следует отнести: сложность реализации испытаний многозвенных объектов (необходимы стенды с многоточечным подвесом); влияние добавочной инерционности от дополнительно присоединённых масс к объекту обезвешивания, приводящее к увеличению динамической ошибки при имитации перемещения в невесомости.

Как видно из рассмотренных подходов к имитации невесомости, применение специальных технических средств позволяет осуществлять обучение космонавтов, используя аналоги штатных скафандров и натурных моделей космических объектов, с высокой степенью адекватности реальным работам, проводимым в космосе [6]. Сравнивая С Л, ГЛ и способ силокомпенсации, реализуемый с помощью стенда обезвешивания, необхо-

димо отметить, что реализация последнего имеет ряд преимуществ при длительных тренировках космонавтов с различным электронным и технологическим оборудованием в штатных скафандрах.

В соответствии с программой развития отечественной космонавтики, утвержденной Президентом РФ от 19 апреля 2013 г. № Пр-906 «Основные положения основ государственной политики Российской Федерации в области космической деятельности на период до 2030 года и дальнейшую перспективу», в Роскосмосе прорабатываются схемы перелёта и проекты межпланетных комплексов, вопросы отбора, подготовки и медицинского обеспечение экипажей, принципы создания систем жизнеобеспечения и робототехники. Поэтому создание тренажёров с электромеханическими СКС, позволяющих осуществлять обучение космонавтов элементам деятельности на поверхности планет при длительном пребывании в штатных скафандрах с различным оборудованием, является важной и актуальной задачей. Стремление к унификации технических решений, перспективы развития пилотируемой космонавтики определяют, с одной стороны, сокращение средств подготовки, а с другой — необходимость их развития для реализации новых программ. Это определяет задачи создания комплексных многофункциональных тренажёров для имитации деятельности космонавтов в невесомости и гравитационных условиях других планет. Поэтому разработка и создание специальных тренажёров со стендами обезвешивания, позволяющих имитировать движения в невесомости и в условиях пониженной гравитации, является важной и актуальной задачей.

Разработкой и созданием рассматриваемых стендов в интересах отечественной космонавтики в разные годы занимались такие научные коллективы, как ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина» (Звездный городок, Московская область), РКК «Энергия» им. С.П. Королева (г. Королев, Московская область), ЦНИИ РТК (г. Санкт-Петербург), ЮРГТУ(НПИ) (г. Новочеркасск), ЦТиПП (г. Москва).

Повышение уровня требований к подготовке космонавтов, перспективы реализации программ по освоению Луны и Марса приводят к необходимости создания перспективных комплексных тренажёров, что определяет научную и практическую значимость, важность выбранной темы исследований.

Объектом исследования являются электромеханические системы (ЭМС) и комплексы с упругими механическими передачами, повышенными колебательными свойствами, требуемыми параметрами движения исполнительного органа, которые определяются приложением внешних воздействий.

Предметом исследования является многокоординатная СКС для построения

стендов обезвешивания, позволяющих имитировать в пространстве движения объектов в условиях пониженной гравитации и невесомости, и осуществляющая компенсацию сил трения, гравитационных сил, сил инерции присоединённых масс путём высокоточного регулирования усилий.

Цель диссертационной работы - развитие теории и практики создания многокоординатных СКС стендов обезвешивания тренажёров, обеспечивающих имитацию движения космонавтов в невесомости и на поверхности планет с пониженной гравитацией.

Для достижения цели были решены следующие задачи:

- обоснованы технические критерии оценки качества работы тренажёров и определена их взаимосвязь с показателями СКС;

- сформулированы требования, предъявляемые к стендам обезвешивания, обеспечивающим имитацию движения космонавтов в невесомости и на поверхности планеты с пониженной гравитацией;

- обоснованы рациональные кинематические схемы и разработана методика выбора силовой части электроприводов стендов обезвешивания, способных энергетически обеспечить требуемое качество имитаций движений космонавтов;

- обоснованы обобщённые математические модели СКС, позволяющие решать задачи комплексных исследований, анализа статических, динамических и энергетических показателей работы стендов обезвешивания, структурно-параметрического синтеза системы управления, а также разработаны методики по определению их реальных параметров;

- определена рациональная структура системы управления и выполнен синтез регуляторов, обеспечивающих требуемые статические и динамические показатели работы СКС;

- разработаны рекомендации по рациональному выбору элементов и устройств механической и электромеханической частей СКС, информационно-измерительной системы для достижения заданных характеристик функционирования стендов обезвешивания;

- разработаны технические решения и рекомендации по созданию СКС тренажёров подготовки космонавтов, и решены вопросы безопасного функционирования стендов обезвешивания, которые экспериментально подтверждены в условиях реальной эксплуатации.

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использовались средства математического моделирования: структурно-топологические методы, операционное и вариационное исчисления, частотные методы исследования автоматических систем, теория нечёткой логики. При выполнении экспериментальных исследований применялись методы физического моделирования и активной идентификации параметров объектов управления.

Достоверность полученных результатов работы определяется корректностью и обоснованностью принятых допущений, адекватностью используемых математических моделей исследуемым процессам и подтверждено хорошей сходимостью результатов аналитических расчётов и математического моделирования с экспериментальными данными. Обоснованность основных выводов и рекомендаций подтверждена промышленными испытаниями и внедрением предложенных технических решений при создании стендов обезвешивания, позволяющих имитировать движения космонавтов в условиях невесомости в рабочем пространстве тренажёра.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- обоснованы технические критерии, позволяющие определять качество имитации движения в невесомости и в гравитационных условиях других планет, и впервые установлена их взаимосвязь с показателями функционирования многокоординатных СКС тренажёров;

- впервые определены области применения кинематических схем стендов обезвешивания в виде цилиндрической или прямоугольной систем координат, и обоснованы способы построения активных, пассивных или комбинированных СКС для имитации пространственных перемещений космонавтов в невесомости и в гравитационных условиях других планет;

- разработана методика многофакторного определения требуемых параметров силовой части электропривода, позволяющая осуществлять одновременный выбор рациональных параметров механической части и электродвигателя, отличающаяся применением предельных нагрузочных диаграмм проверки двигателей по нагреву, и использованием критериев, обеспечивающих минимизацию соотношения моментов инерции двигателя и объекта обезвешивания, или минимизацию массы электромеханического модуля при выполнении полной и частичной компенсации гравитационных сил;

- разработана математическая модель стендов обезвешивания с учётом упруго-силовых взаимодействий, сил трения и ограничений координат электропривода, обобщенно представленная для СГП и СВП в виде двухмассовой ЭМС с упругой связью (УС), для решения задач исследования и синтеза многокоординатных СКС;

- обоснована рациональная структура системы управления СКС с внешним контуром регулирования усилия, отличающаяся применением нелинейного управления, обеспечивающего компенсацию сил сухого и вязкого трения, использованием обратной связи по ускорению двигателя для управления силами механической инерции, реализацией задержанных обратных связей для ограничения на заданном уровне скорости и по-

ложения обезвешиваемого объекта;

- впервые выполнен структурно-параметрический синтез оптимального регулятора усилия СКС с учётом упругих связей и действий наиболее неблагоприятных возмущений;

- обоснован способ выравнивания характеристик движения в многокоординатных СКС за счёт изменения влияния сил механической инерции механизмов, отличающийся применением обратных связей по ускорению электродвигателя.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- определены требования, предъявляемые к СКС тренажёров, позволяющие космонавтам имитировать движения при работе в условиях пониженной гравитации и невесомости при подготовке к решению задач внекорабельной деятельности и к работе в условиях других планет;

- предложены способы активной идентификации параметров математической модели стендов обезвешивания и разработаны рекомендации по практической настройке систем управления усилием в условиях изменяющихся параметров механической части СКС;

- определены требования, предъявляемые к информационно-измерительной системе СКС, и разработаны рекомендации по практической реализации каналов измерения её усилий в СВП и СГП, обеспечивающих минимизацию суммарной абсолютной погрешности измерений;

- разработаны технические предложения и схемные решения, повышающие уровень безопасности обучения космонавтов путём реализации питания электрооборудования от 1Т-сети, использования режима динамического торможения и применения задержанной обратной связи по положению объекта обезвешивания;

- предложены способы и технические средства создания СКС тренажёров для подготовки космонавтов, обеспечивающие задание и автоматическую настройку системы регулирования усилия на его вес.

К защите представляются:

- методика определения точности системы регулирования усилия и параметров неизменяемой части СКС в зависимости от требуемых показателей качества имитации движений космонавтов на тренажёрах;

- метод выбора и способы реализации СКС, позволяющие определять рациональную кинематическую схему стендов обезвешивания, параметры механических передач, электродвигателя и преобразователя при создании тренажёров, обеспечивающих требуемую имитацию движения космонавтов в условиях пониженной гравитации и невесомости;

- математические модели стендов обезвешивания для решения задач анализа упруго-силовых взаимодействий в ЭМС, обоснования рациональной структуры системы управления усилиями и синтеза локальных регуляторов СКС;

- структура системы регулирования, обеспечивающая получение требуемых статических и динамических характеристик СКС, с учётом реализации активного демпфирования упругих колебаний механизмов, компенсации сил трения и гравитационных сил, выполнения требований по безопасности функционирования;

- результаты структурно-параметрического синтеза оптимального регулятора усилий, рекомендации по его реализации и настройке при изменяющихся параметрах СКС;

- способы реализации каналов измерения усилий в СКС стендов обезвешивания, обеспечивающих обработку информации с использованием нечёткой логики;

- методы и средства создания многокоординатных СКС, результаты экспериментальных исследований и внедрения тренажёров по обучению космонавтов внекорабель-ной деятельности в условиях полной и частичной невесомости.

Реализация результатов работы. Основные научные положения, инженерные методики и рекомендации диссертационной работы внедрены в научно-исследовательских институтах, на предприятиях, а также в учебном процессе высших учебных заведений:

- в 2000 г. для ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина (Звездный городок, Московская обл.) разработаны и реализованы СВП на базе электропривода постоянного тока в составе устройства обезвешивания скафандров «Орлан-МТ» тренажёра «Выход-2», используемого для подготовки космонавтов и астронавтов к работе в невесомости;

- в 2007 г. для Центра тренажёростроения и подготовки персонала (г. Москва) выполнены исследования, разработана проектно-конструкторская документация и реализованы, с использованием вентильного электропривода переменного тока, СГП и СВП тренажёра-аттракциона «Сармат» для имитации деятельности космонавтов в открытом космосе;

- в 2010 г. для ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина» (Звездный городок, Московская обл.) выполнена глубокая модернизация устройства обезвешивания под интеграцию со скафандром «Орлан-МКТ», в процессе которой разработаны и внедрены СВП на базе вентильного электропривода переменного тока и СГП моста на базе асинхронного электропривода с цифровой системой управления;

- в 2011-2013 гг. для ОАО РКК «Энергия» (г. Королев, Московская обл.) выполнены исследования и разработана проектно-конструкторская документация на создание перспективного тренажёра с системами трёхкоординатного перемещения двух операторов и полезного груза с единой цифровой системой управления, обеспечивающего подготовку

космонавтов к работе в невесомости и в гравитационных условиях других планет;

- практическими результатами работы, внедренным в учебный процесс, являются отражение ряда теоретических и методических положений диссертации в учебно-методических указаниях и пособиях, а также создание лабораторного стенда, предназначенного для изучения электромеханических систем регулирования усилий в упругих механических передачах.

Апробация работы. Основные положения диссертации представлены к обсуждению на IV-VII Международных (XV-IX Всероссийских) конференциях по автоматизированному электроприводу (Магнитогорск, 2004 г., Санкт-Петербург, 2007 г., Тула, 2010 г., Иваново, 2012 г.); Международных научно-практических конференциях «Пилотируемые полеты в космос» (Звездный городок, Московская область, 1997 г., 2000 г., 2003 г., 2005 г., 2007 г., 2009 г.); 13-й Международной научно-технической конференции «Электроприводы переменного тока» (г. Екатеринбург, 2005 г.); II, III, VII Международных научно-технических конференциях «Новые технологии управления движением технических объектов» (Новочеркасск, 1999 г., 2000 г., 2004 г.,); III Международной научно-практической конференции «Современные энергетические системы и комплексы и управление ими» (г. Новочеркасск, 2003 г.); Всероссийском научно-техническом семинаре «Технические средства и технологии построения тренажёров» (Звёздный городок, 1996 г., 2004 г.); на ежегодных научно-технических конференциях Новочеркасского государственного технического университета 1996-1998 гг., Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института) 1999-2012 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликована 71 работа. Из них 5 монографий, 16 статей, опубликованных в журналах, рекомендованных ВАК, 4 патента, 2 учебно-методических пособия.

В работе обобщены результаты 17-летней деятельности автора по вышеуказанной проблеме в качестве исполнителя, ответственного исполнителя и руководителя научно-исследовательских работ. В 2012-2013 гг. исследования по данному научному направлению были поддержаны Минобрнауки России в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» по гранту «Развитие теории и практики создания космических тренажёров с силокомпенсирую-щими системами» (соглашение № 14.В37.21.1826, рук. Кравченко O.A.).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кравченко, Олег Александрович, 2013 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Крючков, Б.И. Моделирование процессов технической эксплуатации комплексов систем обеспечения жизнедеятельности экипажей пилотируемых космических аппаратов (разработка теоретических основ и практических методов): дисс. ...д-ра техн. наук: 05.26.02 / Крючков Борис Иванович. - М. : РГНИИЦПК, 1996. - 553 с.

2. Тренажёрные комплексы и тренажёры. Технологии разработки и опыт эксплу-тации / В.Е. Шукшинов [и др.]; под ред. В.Е. Шукшунова. - М. : Машиностроение, 2005. -384 с.

3. Пилотируемые полеты в космос: тез. докл. III Междунар. науч.-практ. конф. (11— 12 ноября 1997 г., Звездный городок Моск. обл. РФ). - М.: РГНИИЦПК, 1997. - С. 231-232.

4. Юзов, Н.И. Внекорабельная деятельность экипажей пилотируемых космических аппаратов: учебное пособие / Н.И. Юзов, Б.И. Крючков. - М. : ЦПК им. Ю.А.Гагарина, 1993.-465 с.

5. Bogomolov, V. Use of space robots / V. Bogomolov, S. Kostin //Aerospace jornal. -1997.-P. 62.

6. Ковригин, C.H. Об одном подходе к оценке адекватности тренажёрных средств подготовки космонавтов / С.Н. Ковригин //Технические средства и технологии для построения тренажеров: материалы науч.-техн. сем. (3-4 апр. 1996 г., Звездный городок Моск. обл. РФ). - М. : РГНИИЦПК, 1997. - Вып. 2. - С. 51-53.

7. Борцов, Ю.А. Автоматизированный электропривод с упругими связями / Ю.А. Борцов, Г.Г. Соколовский. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПБ : Энергоатомиздат, 1992. -288 с.

8. Сбалансированные манипуляторы / И.П. Владов, В.Н. Донелевский, П.Б. Ионов [и др.]; под ред. П.Н. Белянкина. -М. : Машиностроение, 1988. - 216 с.

9. Дистанционно управляемые роботы и манипуляторы / B.C. Кулешов [и др.]; под общ. ред. Е.П. Попова. - М. : Машиностроение, 1986. - 328 с.

10. Петров, Б.А. Манипуляторы / Б.А. Петров. - JI. : Машиностроение, 1984. - 238 с.

11. Егоров, В.Н. Динамика систем электропривода / В.Н. Егоров, В.М. Шестаков. -М.: Энергоатомиздат, 1983. -216 с.

12. Иванов, Г.М. Автоматизированный многодвигательный электропривод постоянного тока / Г.М. Иванов, Г.М. Левин, В.М. Хуторецкий. - М. : Энергия, 1978. - 160 с.

13. Филатов, A.C. Электропривод и автоматизация реверсивных станов холодной прокатки / A.C. Филатов. - М. : Металлургия, 1973. - С. 375.

14. Шестаков, В.М. Автоматизированные электроприводы бумаго- и картонодела-тельных машин / В.М. Шестаков. - М. : Лесная промышленность, 1978.

15. Дружинин, H.H. Непрерывные станы как объект автоматизации / H.H. Дружинин. -М. : Металлургия, 1975.

16. Иванов, Г.М. Системы управления электромеханических испытательных стендов с упругими связями / Г.М. Иванов, В.И. Новиков // Электротехника. - 1989. - № 10.

17. Система управления нагрузкой испытательного стенда трансмиссий вертолетов / Ю.А. Борцов [и др.] // Электротехническая промышленность. Сер. Электропривод. - 1976. - Вып. 2 (46). - С. 18-20.

18. Сухенко, H.A. Активные силокомпесирующие электромеханические системы сбалансированных манипуляторов: дисс. ...канд. тех. наук: 05.09.03 / Сухенко Николай Александрович. - Новочеркасск : ЮРГТУ (НПИ) - 2011. - 183 с.

19. Сайт фирмы Stanley [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.stanleyassembly.com.

20. Сайт фирмы Gorbel [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.gorbel.com.

21. Пат. 2454694 Рос. Федерация, МПК G05B13/00. . Силокомпенсирующий электропривод сбалансированного манипулятора / H.A. Сухенко, O.A. Кравченко, Г.Я. Пятибратов ; патентообладатель ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ). - № 2011117921/08; заявл. 04.05.11; опубл. 27.06.2012, Бюл. № 18.-11 с.

22. Тренажёр Гросса [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.t-gross.ru

23. Пат. 1826890 Рос. Федерация, МКИ А61НЗ/00. Тренажёр Гросса / Я.А. Гросс, Ю.А. Гросс. - Заявл. 20.06.91; опубл. 07.07.93.

24. Пат. 2004230 Рос. Федерация, МКИ А61НЗ/04. Мобильное устройство реабилитации пациентов / В.И. Оленев. - Заявл. 21.12.91; опубл. 15.12.93.

25. Сайт компании BIODEX, США [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.biodex.com

26. Сайт компании HP COSMOS, Германия [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.h-p-cosmos.com.

27. Сайт компании Kineadesign [Электронный ресурс]. - Режим досту-na:www.kineadesign.com.

28. Пат. 106104 Рос. Федерация, МКИ A61G3/00. Устройство реабилитации пациентов с нарушением опорно-двигательного аппарата / O.A. Кравченко, H.A. Демченко; па-

тентообладатель ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ). - № 2010129902/12; заявл. 16.07.10; опубл. 10.07.2011,Бюл.№ 19.-2 с.

29. Игнатова, Е.И. Разработка и создание алгоритмов управления системой обезве-шивания для наземных испытаний средств космической робототехники. Автореф. дисс. канд. тех. наук. - С.Петербург: СПбГТУ. - 1996. - 23 с.

30. Состояния, проблемы и пути совершенствования систем имитации невесомости для наземной отработки изделий космической техники / Г.Я. Пятибратов [и др.] // Изв.вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1995. -№3-4. - С. 39-49.

31. Информационные спутниковые системы. [Электронный ресурс]. - 2009. - №7. -Режим доступа: http://www.iss-reshetnev.ru

32. Проблемы создания устройств обезвешивания и подвижности скафандров «ОР-JIAH-MT» тренажёра европейского манипулятора ERA / В.П. Папирняк [и др.] // Пилотируемые полеты в космос : тез. докл. VII Междунар. науч.-практ. конф., Звездный городок, Моск. обл., РФ, 14-15 ноября 2007 г. - М. : РГНИИЦПК, 2007. - С. 125-128.

33. Пятибратов, Г.Я. Способы реализации и направления совершенствования тренажёров для подготовки космонавтов к работе в невесомости / Г.Я. Пятибратов, O.A. Кравченко, В.П. Папирняк // Изв. вузов. Электромеханика. - 2010. -№ 5. - С. 70-76.

34. Бабкин, А. Лунный стенд для марсиан / А. Бабкин // Новости космонавтики. -2003.-№ 10.

35. Оценка погрешностей движения объекта при реализации систем компенсации сил тяжести / O.A. Кравченко [и др.] // Технические средства и технологии для построения тренажеров: материалы науч.-техн. семинара, Звездный городок Моск. обл. РФ, 3—4 апр. 1996 г. - М.: РГНИИЦПК, 1997. - Вып. 2. - С. 86-88.

36. Кравченко, O.A. Определение качества функционирования электромеханических стендов имитации невесомости / O.A. Кравченко // Изв. вузов. Электромеханика. -2002.-№3,-С. 50-55.

37. Кравченко, O.A. Проблемы выбора и реализации силоизмерительных устройств для систем управления усилиями в механических передачах технологических машин / O.A. Кравченко, Г.Я. Пятибратов; Новочерк. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск, 1997. - 41 с. -Деп. в ВИНИТИ 11.12.97, № 611-В97.

38. ГОСТ Р 50804-95 Среда обитания космонавта в пилотируемом космическом аппарате. Общие медико-технические требования. - М. : ИПК Издательство стандартов, 1995.- 121 с.

39. Внекорабельная деятельность космонавтов: таблица. // Википендия. - Режим доступа ru.wikipedia.org

40. Аполлон-11. // Википендия. - Режим доступа ru.wikipedia.org.

41. Киво A.M. Определение параметров движения и силовых характеристик электромеханических стендов с частичным обезвешиванием космонавтов / A.M. Киво, O.A. Кравченко; Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск, 2011. - 18 с. - Деп. в ВИНИТИ 24.01.2011,№ 17-В2011.

42. Киво, A.M. Проблемы и перспективы создания тренажеров с частичным обезвешиванием космонавтов для Лунной и Марсианской программ / A.M. Киво, O.A. Кравченко; Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск, 2010. - 18 с. - Деп. в ВИНИТИ 18.06.10, № 380-В2010. - Аннот. в БУ Деп. науч. работы / ВИНИТИ РАН. - 2010. - № 8. -б/о 104.

43. Кравченко, O.A. Создание и опыт эксплуатации силокомпенсирующих систем обеспечивающих многофункциональную подготовку космонавтов к работе в невесомости / O.A. Кравченко, Г.Я. Пятибратов // Изв. вузов. Электромеханика. - 2008. - № 2. - С. 42-47.

44. Дебда, Д.Е. Электромеханические системы регулирования усилий с комбинированным способом компенсации силы тяжести: дисс. ...канд. тех. наук: 05.09.03 / Дебда Дмитрий Евгеньевич. - Новочеркасск : ЮРГТУ (НПИ) - 2003. - 227 с.

45. Барыльник, Д.В. Силокомпенсирующие системы с электроприводами переменного тока тренажерных комплексов подготовки космонавтов / Д.В. Барыльник, Г.Я. Пятибратов, O.A. Кравченко; Юж.-Рос. гос. техн. ун-т - Новочеркасск : Ред. Журн. «Изв. Вузов. Электромеханика»; «Лик», 2012.- 176 с.

46. Герасимяк, Р.П. Анализ и синтез крановых электромеханических систем / Р.П. Герасимяк, В.П. Лещев. - Одесса : СМИЛ, 2008. - 192 с.

47. Смехов, A.A. Оптимальное управление подъемно-транспортными машинами / A.A. Смехов, Н.И. Ерофеев. - М. : «Машиностроение», 1975. -239 с.

48. Лурье, А.И. Аналитическая механика / А.И. Лурье. - М.: Физматгиз, 1961. - 824 с.

49. Краснощеков, П.С. Принципы построения моделей / П.С. Красношеков,

A.A. Петров. - М. : Изд-во МГУ, 1983. - 264 с.

50. Киселёв, Н.В. Электроприводы с распределёнными параметрами / Н.В. Киселёв,

B.Н. Мядзель, Л.Н. Рассудов. - Л. : Судостроение, 1985. -220 с.

51. Кравченко, O.A. Создание и исследование электромеханических систем регулирования усилий стендов имитации невесомости: дисс. ...канд. тех. наук: 05.09.03 / Кравчен-

ко Олег Александрович. - Новочеркасск : ЮРГТУ (НПИ) - 1999. - 165 с.

52. Экспериментальное исследование системы регулирования усилий на физической модели стенда обезвешивания: отчет о НИР / Г.Я. Пятибратов; Новочерк. гос. техн. унт-Новочеркасск, 1998. -45 с.

53. Скучик, Е. Простые и сложные колебательные системы: пер. с англ / Е. Скучик-М. : Мир, 1971.-558 с.

54. Пятибратов, Г.Я. Математическое описание и моделирование систем компенсации силы тяжести с асинхронными частотно-регулируемыми электроприводами / Г.Я. Пятибратов, Д.В. Барыльник, O.A. Кравченко // Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск, 2006. - 150 с. - Деп. в ВИНИТИ 19.07.06, №971-В2006.

55. Кравченко, O.A. Управление электроприводами при учёте реальных свойств механических передач: учеб. пособие / O.A. Кравченко // Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2003. - 73 с.

56. Экспериментальные исследования электромеханической системы вертикальных перемещений устройства обезвешивания с комбинированным способом компенсации силы тяжести: отчёт о НИР / Г.Я. Пятибратов; Юж.-Рос. гос. техн. ун-т; рук. - Новочеркасск, 2002. - 63 с.

57. Ковач, К.П. Переходные процессы в машинах переменного тока / К.П. Ковач, И. Рац. - М.; JL : Госэнергоиздат, 1963. - 744 с.

58. Шрейнер, Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты / Р.Т. Шрейнер. - Екатеринбург : УРО РАН, 2000. - 654 с.

59. Сили, С. Электромеханическое преобразование энергии: пер. с англ / С. Сили. — М. : Энергия, 1968.-376 с.

60. Поздеев, А.Д. Электромагнитные и электромеханические процессы в частотно-регулируемых электроприводах / А.Д. Поздеев. - Чебоксары : Изд-во Чуваш, ун-та, 1998. -172 с.

61. Виноградов, А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока / А.Б. Виноградов // ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина».- Иваново, 2008. - 298 с.

62. Ключев, В.И. Теория электропривода: учеб. для вузов / В.И. Ключев - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Энергоатомиздат, 2001. - 704 с.

63. Осипов, О.И. Частотно-регулируемый асинхронный электропривод: учебное

пособие по курсу «Типовые решения и техника современного электропривода» / О.И. Осипов. - М. : Изд-во МЭИ, 2004. - 80 с.

64. Соколовский, Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: учебник для студ. высш. учеб. заведений / Г.Г. Соколовский. - М. : Изд. центр «Академия», 2006. - 272 с.

65. Электроприводы с преобразователями частоты серии ЭПВ (Исполнение 2): техническое описание и инструкция по эксплуатации [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.vectorgroup.ru.

66. Кравченко, O.A. Создание систем оптимального управления усилиями в упругих передачах электромеханических комплексов / O.A. Кравченко, Г.Я. Пятибратов; Ново-черк. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск, 1999. - 107 с. - Деп. в ВИНИТИ 03.03.99, № 637- В99. - Аннот. в БУ Деп. науч. раб. / ВИНИТИ. - 1999. - № 5. - б/о 240.

67. Ключев В.И. Динамика экскаваторных электроприводов: автореф. дис. д-ра техн. наук. - М., 1970. - 47 с.

68. Михайлов, О.П. Динамика электромеханического привода металлорежущих станков / О.П. Михайлов. - М. : Машиностроение, 1989. - 224 с.

69. Бургин, Б.Ш. Анализ и синтез двухмассовых электромеханических систем: монография / Б.Ш. Бургин; Новосиб. электротехн. ин-т - Новосибирск, 1992. - 199 с.

70. Борцов, Ю.Я. Обобщенные оценки влияния упругих звеньев на динамику электроприводов и настройку регуляторов унифицированных систем / Ю.Я. Борцов, А.И. Бычков//Электротехн. промышленность. Сер. Электропривод- 1973-Вып. 7 — С. 39-43.

71. Соколовский, Г.Г. Возможность настройки унифицированной САР на предельное быстродействие при наличии упругой связи / Г.Г. Соколовский, Ю.В. Постников //Электротехн. промышленность. Сер. Электропривод. - 1973. - Вып. 7(24). - С. 3-8.

72. Соколовский, Г.Г. Последовательная коррекция в унифицированных системах автоматического регулирования при наличии упругой связи между двигателем и механизмом / Г.Г. Соколовский, Ю.В. Постников, В.М. Стасовский //Электротехн. промышленность. Сер. Электропривод. — 1973. — Вып. 2(19). — С. 15.

73. Терехов, В.М. Исследование и разработка высокоточных многодвигательных следящих электроприводов для широкого класса наземных антенных установок: автореф. дис. ...д-ра техн. наук: 05.09.03 / Терехов Владимир Михайлович. -М., 1981. - 34 с.

74. Соколовский, Г.Г. Системы управления тиристорными электроприводами крупных антенных установок и оптических телескопов (Разработка, исследование и реализация):

автореф. дис .... д-ра техн. наук: 05.09.03 / Соколовский Георгий Георгиевич. - JL, 1985.

75. Борцов, Ю.А. Электромеханические системы с адаптивным и модальным управлением / Ю.А. Борцов, Н.Д. Поляхов, В.В. Путов. - JL: Энергоатомиздат, 1984. -216 с.

76. Присмотров, Н.И. Оптимизация динамики редукторных электроприводов постоянного тока по критерию минимума колебательных нагрузок передач / Н.И. Присмотров //Тр. Моск. энергетич. ин-та. - М. : МЭИ, 1975. - Вып. 223. - С. 63-67.

77. Ключев, В.И. Оптимизация электропривода с упругой связью по критерию минимума колебательности в переходных процессах / В.И. Ключев //Электричество. - 1977. -№ 1. - С. 38-43.

78. Теличко, Л.Я. Способы увеличения демпфирующей способности электропривода / Л.Я. Теличко, В.И. Лозинский //Тр. Фрунз. политехи, ин-та. - 1974. - Вып. 77. - С. 139-145.

79. Бургин, Б.Ш. Исследование необходимости учета упругих связей в системах подчиненного регулирования / Б.Ш. Бургин, Ф.К. Фоттлер // Электротехн. промышленность. Сер. Электропривод. - 1972. - Вып. 2(11).

80. Динамика тиристорного электропривода секций быстроходных бумагоделательных машин / В.Д. Барышников [и др.] //Электричество. - 1973. - № 1. - С. 43-48.

81. Соколовский, Г.Г. Исследование компенсации возмущающего воздействия на систему регулирования скорости с упругой механической связью / Г.Г. Соколовский, Ю.В. Постников, В.М. Стасовский //Электротехн. промышленность. Сер. Электропривод. - 1977. - Вып. 3(56). - С. 5-9.

82. Пятибратов, Г.Я. Исследование электромеханических систем взаимосвязанных приводов многосекционных стеклоформовочных машин с учетом упругих связей и люфтов передач / Г.Я. Пятибратов //Изв. вузов. Электромеханика. - 1996. - № 5-6. - С. 46-53.

83. Каминская, Д.А. Анализ демпфирования электроприводом случайных колебаний машинного агрегата с упругой связью / Д.А. Каминская //Электромашиностроение и электрооборудование: Респ. межвед. науч.-техн. сб. - 1976. - Вып. 23. - С. 19-23.

84. Шестаков, В.М. Синтез последовательной коррекции в системах подчиненного регулирования электроприводов с упругими механическими передачами / В.М. Шестаков, Ю.М. Ишаков //Изв. вузов. Энергетика. - 1974. - № 3. - С. 39-45.

85. Копысов, H.A. Система автоматического регулирования нагрузок механизма напора карьерного экскаватора ЭКГ-20А / H.A. Копысов, А.Б. Розенцвай //Изв. вузов. Горный журнал. - 1992. - № 10. - С. 106-110.

86. Иванов, Г.М. Системы регулирования автоматизированных электроприводов с упругими звеньями механической части / Г.М. Иванов, И.Л. Бучева. - М.: Информэлектро, 1987.-20 с.

87. Кузовков, Н.Т. Модальное управление и наблюдающие устройства / Н.Т. Кузовков. - М.: Машиностроение, 1976. - 184 с.

88. Соколовский, Г.Г. Системы управления электроприводом с упругостью / Г.Г. Соколовский //Электричество. - 1984. - № 1. - С. 23-28.

89. Соколов, Н.И. Аналитический метод синтеза линеаризованных систем автоматического регулирования / Н.И. Соколов. - М. : Машгиз, 1966. - 328 с.

90. Летов, A.M. Динамика полёта и управление / A.M. Летов. - М. : Наука, 1969. -

360 с.

91. Петров, Ю.П. Вариационные методы теории оптимального управления / Ю.П. Петров. - 6-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергия, 1977. - 280 с.

92. Математическая теория оптимальных процессов / Л.С. Понтрягин, В.Г. Б [и др.]. -М. -Л. : Физматгиз, 1961. - 391 с.

93. Белман, Р. Динамическое программирование / Р. Белман; пер. с англ. - М. : Изд-во иностр. лит., 1960. - 400 с.

94. Бургин, Б.Ш. Аналитическое конструирование регулятора для систем стабилизации скорости электропривода с упругими связями / Б.Ш. Бургин, Ф.К. Фоттлер, В.П. Хо-рошавин //Автоматизация производственных процессов /Новосиб. электротехн. ин-т. - Новосибирск, 1977. - С. 28-35.

95. Бургин, Б.Ш. Некоторые проблемы синтеза ДЭМС стабилизации скорости / Б.Ш. Бургин //Автоматизация управления организационными и техническими системами. -Томск : ТГУ, 1979. - С. 11-118.

96. Поляков, Л.М. Оптимальное управление динамическими процессами в электроприводах с упругими связями / Л.М. Поляков, П.Э. Херунцев //Электричество. - 1979. -№ 3. - С. 40^45.

97. Панасюк, В.И. Оптимизация процесса разгона в электроприводе постоянного тока с упругой связью / В.И. Панасюк, Э.Д. Политыко //Электричество. - 1986. - № 9. - С. 28-32.

98. Рогов, Н.И. Оптимальное управление электродвигателем робота с упругим элементом / Н.И. Рогов, Ф.Л. Черноусько //Изв. АН СССР. Техническая кибернетика. - 1989. -№ 1.-С. 135-145.

99. Zcitoptimule Steuerung von Antriebssystemen mit elustischer Mechanik/ Riefenstahl

ulrich, Ha Nguyen Hong,Sanchez Jorge Bermuder //Wiss. Z. Techn. Univ. Otto von Guericke, Magdeburg. - 1989. - 33. № 7. - S. 137-142.

100. Петров, Ю.П. Оптимизация электроприводов с гибкими и упругими связями / Ю.П. Петров, В.А. Сиверин //Электричество. - 1985. - № 3. - С. 57-59.

101. Фишбейн, В.Т. Расчет системы подчиненного регулирования вентильного электропривода постоянного тока / В.Т. Фишбейн. - М. : Энергия, 1972. - 136 с.

102. Борцов, Ю.А. Методы исследования динамики сложных систем электропривода / Ю.А. Борцов, Г.В. Суворов . - М.-Л., Энергия, 1966. - 160 с.

103. Кравченко, O.A. Принципы построения и способы реализации электромеханических систем с управлением инерциальными нагрузками приводного устройства / О.А.Кравченко, A.M. Киво // Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск: «Лик», 2012. -110с.

104. Пятибратов, Г.Я. Развитие теории и практика управления усилиями в электромеханических системах с упругими связями: дисс. д-ра ...техн. наук: 05.09.03 / Пятибратов Георгий Яковлевич. - Краснодар : КубГТУ - 2000. - 353 с.

105. Абдулаев, Н.Д. Теория и методы проектирования оптимальных регуляторов / Н.Д. Абдулаев, Ю.П. Петров. - Л. : Энергоатомиздат, 1985. - 240 с.

106. Поляков, К. Ю. Основы теории цифровых систем управления: учебное пособие / К.Ю. Поляков. - СПб. : Изд. Центр СПбГМТУ, 2006. - 161 с.

107. Изерман, Р. Цифровые системы управления: пер. с англ / Р. Изерман. - М. : Мир, 1984.-541 с.

108. Ишматов, З.Ш. Использование метода полиномиальных уравнений для синтеза микропроцессорных систем управления электроприводами / З.Ш. Ишматов // Электротехника. - 2003. - № 16. - С. 33-39.

109. Волгин, Л.Н. Оптимальное дискретное управление динамическими системами / Л.Н. Волгин; под ред. П. Д. Кутько. - М. : Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. - 240 с.

110. Барковский, В.В. Методы синтеза систем управления: Матрично-структурные преобразования и алгоритмы управляющих ЦВМ / В.В. Барковский; под ред A.C. Шаталова. - 2-е изд. перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 1981. - 277 с.

111. Розенвассер, E.H. Линейная теория цифрового управления в непрерывном времени / E.H. Розенвассер. - М. : Наука, 1994. - 455 с.

112. Филипс, Ч. Системы управления с обратной связью / Ч. Филипс, Р. Харбор. -М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. - 616 с.

113. Пятибратов, Г.Я. Реализация систем регулирования усилий электромеханических комплексов с упругими связями / Г.Я. Пятибратов, O.A. Кравченко, A.A. Денисов // Изв. вузов. Электромеханика. - 1997. - № 3. - С. 51-54.

114. Кравченко, O.A. Принципы построения и способы реализации электромеханических систем с управлением инерциальными нагрузками приводного устройства / O.A. Кравченко, A.M. Киво; Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск : «Лик», 2012. - 110 с.

115. Гарнов, В.К. Унифицированные системы автоуправления электроприводом в металлургии: 2-е изд., перераб. и доп. / В.К. Гарнов, В.Б. Рабинович, Л.М. Вишневецкий. -М.: Металлургия, 1977. - 192 с.

116. Решмин, Б.И. Проектирование и наладка систем подчиненного регулирования электроприводов / Б.И. Решмин, Д.С. Ямпольский. - М. : Энергия, 1975. - 184 с.

117. Полищук, В.И. Системы подчиненного регулирования с компенсацией внутренней обратной связи по ЭДС двигателя / В.И. Полищук // Изв. вузов. Электромеханика-1983,-№8.-С. 28-33.

118. Экспериментальное исследование системы регулирования усилий на физической модели стенда обезвешивания: отчет о НИР / Г.Я Пятибратов. - Новочеркасск : Ново-черк. гос. техн. ун-т, 1996. - 45 с.

119. Система автоматического регулирования усилий тягового электропривода с компенсацией противоЭДС двигателя / Г.Я. Пятибратов [и др.] //Состояние и перспективы развития электроподвижного состава: тез. докл. II Межд. конф. (4-6 июня 1997 г., г. Новочеркасск). - Новочеркасск, 1997. - С. 75-76.

120. Стабилизация компенсирующего момента привода при переменной скорости движения объекта в вертикальной плоскости / Г.Я. Пятибратов [и др.] //Технические средства и технологии для построения тренажеров: материалы науч.-техн. семинара, Звездный городок Моск. обл. РФ, 7-28 окт. 1998 г.-Звездный городок, 1998.-С. 108-111.

121. Кравченко, O.A. Синтез оптимального регулятора усилий / O.A. Кравченко, А.Г. Никитенко // Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления : тез. докл. IV Всерос. конф. студентов и аспирантов, г.Таганрог. 8-9 окт. 1998 г. - Таганрог, 1998.-С. 165-166.

122. Петров, Ю.П. Синтез оптимальных систем управления при неполностью известных возмущающих силах / Ю.П. Петров. - Л. : Изд-во Ленингр. ун-та, 1987. - 292 с.

123. Кравченко O.A. Синтез оптимального регулятора усилий в электромеханических системах с упругими связями / O.A. Кравченко, Г.Я. Пятибратов // Изв. вузов. Элек-

тромеханика. - 1998. - № 4. - С. 58-63.

124. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров: Определения, термины, формулы / Г. Корн, Т Корн; под общ. ред. И.Г. Арамановича. - М. : Москва, 1984.-831 с.

125. Кравченко, O.A. Система автоматического контроля и регулирования силоком-пенсирующих электромеханических комплексов/ O.A. Кравченко, Н.Ф. Твердохлебов; Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск, 2009.-79 с. - Деп. в ВИНИТИ 19.10.09, № 631-В2009.

126. Барыльник Д.В. Электромеханическая система компенсации силы тяжести с асинхронным частотно-регулируемым электроприводом: дисс. ...канд. тех. наук: 05.09.03 / Барыльник Дмитрий Владимирович. - Новочеркасск, 1999. - 177 с.

127. Нелинейные корректирующие устройства в системах автоматического управления / Под ред. Ю.И. Топчеева. - М.: Машиностроение, 1971. - 467 с.

128. Барыльник, Д.В. Методика синтеза и результаты исследования цифровой системы регулирования усилия механизмов / Д.В. Барыльник // Изв. Вузов. Электромеханика. -2008. -№3- С. 48-50.

129. Воронин, А.Н. О компенсации влияния нелинейностей типа сухого трения в электромеханических системах автоматического регулирования и управления / А.Н. Воронин //Электричество. - 1966. - № 9. - С. 50-54.

130. Чернорудский, Г.С. Компенсация сухого трения в автоматических системах / Г.С. Чернорудский, B.C. Жабреев, Т.К. Подлинева //Изв. АН СССР. Техн. кибернетика. -1976,-№6. -С. 187-192.

131. Кравченко, O.A. Уменьшение влияния сил трения в электромеханических системах компенсации сил тяжести. Сб. статей и кратких сообщений по материалам науч.-техн. конф. студентов и аспирантов НГТУ, посвященный 100-летию ун-та, г. Новочеркасск, 5-15 апр. 1997 г. / O.A. Кравченко; Новочерк. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск: НГТУ, 1997. -С. 45.

132. Кравченко, O.A. Компенсация влияния сил трения на качество работы электромеханических комплексов. Новые технологии управления движением технических объектов: материалы II Междунар. науч.-техн. конф., г. Новочеркасск, 22-25 нояб. 1999 г. / O.A. Кравченко, Г.Я. Пятибратов; Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск : ЮРГТУ, 1999. - Т.1. - С. 26-28.

133. Сухенко, H.A. Исследование влияния нелинейностей на качество работы электромеханических систем с упругими механическими передачами / H.A. Сухенко, O.A. Кра-

вченко // Фундаментализация и гуманизация технических университетов: материалы 49-й науч.-техн. конф. студентов и аспирантов ЮРГТУ; Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск : ЮРГТУ, 2001.-С. 54-55.

134. Создание, исследование и полномасштабные испытания электромеханической системы вертикального перемещения устройства обезвешивания тренажерных скафандров: отчет о НИР / Г.Я. Пятибратов. - Новочеркасск : Новочерк. гос. техн. ун-т, 1999. - 52 с.

135. Кравченко, O.A. Моделирование электромеханических систем регулирования усилий в упругих механических передачах: метод, указ. к лабораторным работам по дисциплине «Моделирование электромеханических систем» / O.A. Кравченко, Г.Я. Пятибратов; Новочерк. гос. техн. ун-т. — Новочеркасск, 1998. - 44 с.

136. Барыльник, Д.В. Возможность применения асинхронных электроприводов в системах регулирования усилия / Д.В. Барыльник, O.A. Кравченко, Г.Я. Пятибратов // Электроприводы переменного тока: труды международной 13-й научно-технической конференции, г. Екатеринбург : УГТУ-УПИ, 2005. - 376 с. - С. 303-306.

137. Кравченко, O.A. Состояние и перспективы совершенствования силокомпенси-руюших электромеханических систем / O.A. Кравченко, Д.В. Барыльник // Труды V Международной (16 Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу: 1821 сентября 2007 г. - г. С.Петербург: УГТУ-УПИ, 2007. - С. 298-301.

138. Кравченко, O.A. Обоснование применения обратных связей по ускорению в многокоординатных силокомпенсирующих системах / O.A. Кравченко // Изв. вузов. Электромеханика. - 2012. - № 4. - С. 47-52.

139. Сухенко, H.A. Пути и способы оптимизации структуры и параметров электромеханических систем компенсации силы тяжести / H.A. Сухенко, O.A. Кравченко // Изв. вузов. Электромеханика. - 2003. - № 5. - С. 30-36.

140. Пятибратов, Г.Я. Проблемы и пути создания электромеханических систем вертикальных перемещений тренажеров подготовки космонавтов / Г.Я. Пятибратов, O.A. Кравченко //Пилотируемые полеты в космос: тез. докл. III Международ, науч.-практ. конф. (11-12 ноября 1997 г., Звездный городок Моск. обл. РФ). - М. : РГНИИЦПК, 1997. -С. 229-231.

141. Гидро- пневмоавтоматика и гидропривод мобильных машин. Объемные гидро-и пневмомашины и передачи / А.Ф. Андреев [и др.]. - Минск : Высшая школа, 1987. -310 с.

142. Кравченко, O.A. Построение систем электроснабжения мобильных объектов в тренажёростроении / O.A. Кравченко, Г.Н. Катаев // Изв. вузов. Электромеханика. - 1998. -

№2-3.-С. 108.

143. Создание электромеханических систем компенсации сил тяжести при вертикальных перемещениях объектов / Г.Я. Пятибратов [и др.] //Технические средства и технологии для построения тренажеров: материалы, науч.-техн. семинара (3^1 апр. 1996 г., Звездный городок, Моск. обл. РФ) / Под ред. П.И. Климука. - М. : РГНИИЦПК, 1996. -Вып. 2. - С. 88-90.

144. Мелкозеров, П.С. Энергетический расчет систем автоматического управления и следящих приводов / П.С. Мелкозеров. - М. : Энергия, 1968. - 303 с.

145. Цаценкин, В.К. Безредукторный автоматизированный электропривод с вентильными двигателями / В.К. Цаценкин. - М. : Изд-во МЭИ, 1991. - 240 с.

146. Каган, В.Г. Электроприводы с предельным быстродействием для систем воспроизведения движений / В.Г. Каган. - М. : Энергия, 1975. - 239 с.

147. Экспериментальное исследование асинхронного электропривода силокомпен-сирующих систем: отчет о НИР / Г.Я. Пятибратов - Новочеркасск: Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. (НПИ), 2004. - 97 с. - № гр 02200406421.

148. Бычков, М.Г. Современный сервопривод - классификация и терминология. Докл. науч.-метод. семинара / М.Г. Бычков, А.Н. Ладыгин - М. : Издательство МЭИ, 2013. — С. 5-22.

149. Реднов, Ф.А. Стартерно-генераторное устройство для автомобилей семейства ВАЗ / Ф.А. Реднов, С.А. Пахомин, А.Я. Алиев // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2004. - № 1. С. 68-69.

150. Тяговый вентильно-индукторный электропривод троллейбуса / В.И. Бибиков, С.А. Пахомин, В.Л. Коломейцев, А.И. Прокопец // Вестник Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения. 2009. -№2.-С. 116-121.

151. Киреев, A.B. Вентильно-индукторные электроприводы для электроподвижного состава /A.B. Киреев; Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения (ОАО ВЭЛНИИ). - Ростов-н/Д : из-во «АкадемЛит». 2011. - 340 с.

152. Применение реактивных индукторных машин на транспорте / Л.Ф. Коломейцев [и др.] // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2008. - № 1. - С. 69-72.

153. Козаченко, В.Ф. Вентильно-индукторный электропривод с независимым возбуждением для тягового применения / В.Ф. Козаченко, М.М. Лашкевич // Электрические и

компьютерные системы-2011. -№3. - С. 103-108.

154. Темерев, А.П. Математическое моделирование, проектирование и экспериментальное определение параметров вентильно-индукторных электроприводов: монография / А.П. Темерев; ЮРГТУ(НПИ). - Новочеркасск: ЛИК, 2011 г. - 794 с.

155. Пахомин, С.А. Макетный образец вентильного двигателя с постоянными магнитами для привода подводного аппарата / С.А. Пахомин, Л.С. Пахомин, Д.В. Крайнов //Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2012. - № 1. - С. 43-45.

156. Кравченко O.A. Многокритериальная методика определения рациональных параметров электроприводов силокомпенсирующих систем / O.A. Кравченко // Изв. вузов. Электромеханика. -2013. - №2. - С. 32-35.

157. Киво, A.M. Определение энергетических характеристик электромеханических стендов с частичным обезвешиванием / A.M. Киво, O.A. Кравченко // Изв. вузов. Электромеханика. - 2012. - № 3. - С. 45-50.

158. Пятибратов, Г.Я. Многокритериальный выбор параметров электромеханических систем компенсации сил тяжести при вертикальных перемещениях объектов / Г.Я. Пятибратов //Изв. вузов. Электромеханика. - 1993. -№ 5. - С. 65-70.

159. Кравченко, O.A. Построение и реализация систем регулирования усилий в механических передачах на базе электропривода типа ЭШИМ1 / O.A. Кравченко // Сб. статей и кратких сообщений по материалам науч.-техн. конф. студентов и аспирантов НГТУ, г. Новочеркасск, 10-15 апр. 1996 г. - Новочеркасск : НГТУ, 1996. - С. 71-72

160. Перельмутер, В.М. Прямое управление моментом и током двигателей переменного тока / В.М. Перельмутер. - X. : Основа, 2004. - 210 с.

161. Рудаков, В.В. Асинхронные электроприводы с векторным управлением / В.В. Рудаков, И.М. Столяров, В.А. Дартау. - Л. : Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. — 136 с.

162. Takahashi, I. new quick-response and high-efficiency control strategy of an induction motor /1. Takahashi, T. A Noguchi. // IEEE Trans. Ind. Applicat. - 1986. - № 5. - P. 820-827.

163. Direct Torque Control. Technical Guide No.l [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http//www. abb. com

164. Браславский И.Я. Адаптивная система прямого управления моментом асинхронного двигателя / И.Я. Браславский, З.Ш. Ишматов, Е.И. Барац //Электротехника. -2001.-№ 11.-С. 35-39.

165. Барыльник, Д.В. Проблемы и перспективы применения асинхронных электроприводов в системах регулирования усилий исполнительных механизмов / Д.В. Барыльник,

O.A. Кравченко // Изв. вузов. Электромеханика. - 2005. — № 6. - С. 33-36.

166. Твердохлебов, Н.Ф. Применение микроконтроллера в системе управления вертикальным перемещением тренажера «Выход-2» / Н.Ф. Твердохлебов, O.A. Кравченко, О.В. Блинов // Пилотируемые полеты в космос: тез. докл. VI Междунар. науч.-практ. конф., Звездный городок Моск. обл. РФ, 10-11 ноября 2005 г. - М. : РГНИИЦПК, 2005. - С. 215-216.

167. Кравченко, O.A. Проблемы микропроцессорного управления электромеханическими силокомпенсирующими системами тренажных комплексов / O.A. Кравченко, Г.Я. Пятибратов, H.A. Сухенко // Новые технологии управления движением технических объектов: материалы III Междунар. науч.-техн. конф., г. Новочеркасск, 21-24 ноября 2000 г. /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Ростов-н/Д : Изд-во СКНЦ ВШ, 2000. - Т. 1. - С. 114-116.

168. Твердохлебов, Н.Ф. Цифровая фильтрация сигнала датчика усилия в системе управления вертикальным перемещением тренажера «Выход-2». / Н.Ф. Твердохлебов, O.A. Кравченко, О.В. Блинов // Пилотируемые полеты в космос: тез. докл. VII Междунар. науч.-практ. конф., Звездный городок Моск. обл. РФ, 14-15 ноября 2007 г. - М. : РГНИИЦПК, 2007.-С. 131-133.

169. Алешин, М.В. Особенности построения человеко-машинного интерфейса для управления вертикальным перемещением тренажера «Выход-2». / М.В. Алешин, O.A. Кравченко // Студенческая весна-2006 : сборник научных трудов аспирантов и студентов ЮРГТУ(НПИ) /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2006. - С. 269-270.

170. Simovert Masterdrive Motion Control 0.55kW to 250 kW // Catalog DA65.112003/2004 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.automationdrives.com.

171. Терехов, В.М. Элементы автоматизированного электропривода: Учебник для вузов / В.М. Терехов. - М. : Энергоатомиздат, 1987. - 224 с.

172. Сайт ОАО "Специальное конструкторское бюро информационно-измерительных систем СКБ ИС. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.skbis.ru.

173. Коршунов, Ю.М. Цифровые сглаживающие и преобразующие системы/ Ю.М. Коршунов А.И. Бобиков. -М. : «Энергия», 1969. - 128 с.

174. Бауман, Э. Измерение сил электрическими методами: [пер. с нем.] / Э. Бауман. — М. : Мир, 1978.-380 с.

175. Кравченко, O.A. Особенности построения и реализации информационно-измерительных и управляющих систем силокомпенсирующих электромеханических комплексов / O.A. Кравченко // Изв. вузов Северо-Кавказского региона. Серия Технические науки. - 2010. - № 2. - С. 47-52.

176. Пат. 2431596 Рос. Федерация, МПК В66С23/00, В66С13/00. Устройство для измерения углов наклона канатов при сдвоенном полиспасте / Н.Ф. Твердохлебов, O.A. Кравченко. -№ 2010110938/11 ; заявл. 22.03.10; опубл. 20.10.2011, Бюл. № 29. - 15 с.

177. Адаптивная избирательная коррекция силовых воздействий в системе вертикальных перемещений тренажера «Выход-2» / O.A. Кравченко, Г.Н. Катаев, A.B. Антонов [и др.] // Технические средства и технологии для построения тренажеров: материалы науч,-техн. семинара, Звездный городок Моск. обл. РФ, 13-14 окт. 2004 г. - [М.] : РГНИИЦПК, 2004 - Выпуск 5. - С. 146-148.

178. Хализева, М.А. Особенности реализации силоизмерительных устройств в высокоточных системах регулирования усилий / М.А. Хализева, O.A. Кравченко // Интеллект молодых - новому веку : материалы 50-й науч.-техн. конф. студентов и аспирантов ЮРГТУ(НПИ) / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ, 2001.-С. 123.

179. Кравченко, O.A. Повышение качества информационного обеспечения силоком-пенсирующих систем применением фаззи-регулятора / O.A. Кравченко, М.А. Хализева // Изв. вузов. Электромеханика. - 2003. - № 5. - С. 37—41.

180. Терехов, В.М. Современные способы управления и их применение в электроприводе / В.М. Терехов // Электротехника. - 2000. - № 2. - С. 25-28.

181. Круглов, В.В. Интеллектуальные информационные системы: Компьютерная поддержка систем нечеткой логики и нечеткого вывода / В.В. Круглов, М.И. Дли. - М. : Изд-во физ.-мат. лит., 2002. - 256 с.

182. Кравченко, O.A. Особенности применения фаззи-логики для реализации автоматической настройки системы вертикальных перемещений тренажера «Выход-2» / O.A. Кравченко, М.А. Хализева, М.А. Рузаков // Пилотируемые полеты в космос: тез. докл. V Междунар. науч.-практ. конф., Звездный городок Моск. обл. РФ, 9-10 апр. 2003 г. - М. : РГНИИЦПК, 2003. - С. 257-259.

183. Терехов, В.М. Алгоритмы фаззи-регуляторов в электротехнических системах / В.М. Терехов // Электричество. - 2001. - № 12. - С. 55-63.

184. Антонов, A.B. Особенности настройки нечеткого регулятора в силоизмеритель-ном канале электромеханических систем / A.B. Антонов, O.A. Кравченко // Новые технологии управления движением технических объектов: сб. ст. по материалам 7-й Междунар. науч.-техн. конф., г.Новочеркасск, 15-17 дек. 2004 г./ Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск; Ростов-н/Д : Изд-во СКНЦ ВШ, 2004. -Вып.5. - С. 52-55

185. Кравченко, O.A. Обеспечение безопасности функционирования электромеханических систем вертикальных перемещений тренажеров для подготовки космонавтов к работе в условиях невесомости / O.A. Кравченко, Г.Я. Пятибратов, A.A. Денисов // Пилотируемые полеты в космос: тез. докл. III Междунар. науч.-практ. конф., Звездный городок Моск. обл. РФ, 11-12 ноября 1997 г. - М. : РГНИИЦПК, 1997. - С. 212-214.

186. ПБ 10-257-98 Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов-манипуляторов: утверждены постановлением Госгортехнадзора России от 31.12.98 № 79. - М. : НПО ОБТ, 2003

187. Правила устройства электроустановок: (все действующие разделы): по сост. На 01.09.2006 г. - изд. 7-е, изм. и доп. - Новосибирск : Сиб. унив. Изд-во, 2006. - 854 с.

188. ГОСТ 30030-93. Межгосударственный стандарт. Трансформаторы разделительные и безопасные разделительные трансформаторы технические требования. - М. : - 1998 - 98 с.

189. Пятибратов, Г.Я. Оптимизация систем подчиненного регулирования электроприводов при учете упругости механических передач / Г.Я. Пятибратов //Изв. вузов. Электромеханика. - 1986. - № 6. - С. 72-82.

190. Кравченко, O.A. Принципы построения многокоординатных силокомпенсиру-ющих систем / O.A. Кравченко // Изв. вузов. Электромеханика. - 2008. - № 3. - С.43-47.

Акт внедрения результатов диссертационной работы

УТВЕРЖДАЮ Заместитель начальника

им. Ю.А.Гагар^на ^"^ОЛ^чной работе

м. е i(Нических науК

}дент

Б.А.Наумов 2006г.

АКТ

внедрения результатов диссертационной работы доцента кафедры «Электропривод и автоматика» ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) КРАВЧЕНКО Олега Александровича по созданию активных электромеханических систем компенсации силы тяжести устройства обезвешивания скафандров «Орлан-МТ» тренажера «Выход-2» для подготовки космонавтов к работе в невесомости

Научно-исследовательская и проектно-конструкторская работа по совершенствованию тренажерной базы для подготовки космонавтов к работе в невесомости выполнялась с 1995 года кафедрой «Электропривод и автоматика» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института) (ЮРГТУ (НПИ)) и Российским государственным научно-исследовательским испытательным центром подготовки космонавтов (РГНИИЦПК) им. Ю.А.Гагарина по заданию Российского, космического агентства (Государственный контракт №041-8543). В 1995-1999 годы были при непосредственном участии Кравченко O.A. выполнены работы по созданию и исследованию различных модификаций систем активной компенсации силы тяжести и трения. Результаты внедрены и успешно используются при реализации систем вертикальных перемещений устройств обезвешивания скафандров тренажера «Выход-2».

Комплексные полномасштабные испытания тренажера «Выход-2» при одновременном взаимодействии двух космонавтов в скафандрах показали эффективность работы предложенных систем и подтвердили возможность осуществления сложных пространственных перемещений обезвешиваемых объектов.

В процессе испытаний системы вертикальных перемещений тренажера «Выход-2» были получены следующие показатели работы активных сило-

компенсирующих систем: при суммарной массе обезвешиваемого скафандра с космонавтом до 240 кг, внешние усилия, определяющие начало движения скафандра и его движение с требуемыми параметрами не превышали 20 Н. Время разгона обезвешиваемого объекта до скорости 0,2 м/с составило 2 е., ошибка по воспроизведению требуемого ускорения не превышала 6 %.

С 2000 года разработанные системы компенсации силы тяжести успешно эксплуатируются РГНИИЦПК им. Ю.А. Гагарина в составе тренажера «Выход-2». За это время на нем прошли подготовку 28 космонавтов и астронавтов по программе МКС.

В настоящее время сотрудниками кафедры ЭПА ЮРГТУ (НПИ) осуществляются работы (руководитель доцент Кравченко O.A.), направленные на автоматизацию настройки и адаптации системы компенсации силы тяжести к изменениям внешней среды с применением фази-регуляторов, что позволит упростить обслуживание тренажера при выполнении перспективных задач обучения космонавтов работе в невесомости.

Для расширения функциональных возможностей и повышения технических характеристик тренажера «Выход-2» при создании перспективных систем имитации невесомости с использованием принципа компенсации силы тяжести обезвешиваемых объектов в дальнейших исследованиях необходимо обратить внимание: на решение вопросов повышения стабильности работы канала измерения усилий, внедрения адаптивных микропроцессорных систем, повышения эффективности демпфирования упругих колебаний при регулировании усилий, применения частотно-регулируемых электроприводов переменного тока. Решение перечисленных задач позволит создать тренажеры нового поколения.

Заместитель начальника 2 управления по научно-исследовательской и испытательной работе РГНИИЦПК им. Ю.А.Гагарина кандидат технических наук старший научный сотрудник

В.Н.Саев

Начальник 22 отдела РГНИИЦПК им. Ю.А.Гзгарина

С.Б.Орлов

Акт внедрения результатов научно-исследовательской работы по созданию активных электромеханических силокомпенсирующих систем, обеспечивающих построение

тренажёров для подготовки космонавтов к работе в невесомости

внедрения результатов научно-исследователкекнх раоог кафедры «Электропривод и автоматика» ГОУ ВГ10 ЮРГТУ (НПИ) по созданию активных электромеханических силокомпенсирующих систем обеспечивающих построение тренажеров лля подготовки космонавтов к работе в невесомости

Научно-исследовательские и проектно-конструкторские работы но совершенствованию тренажеров но обучению космонавтов работе в невесомости с использованием электромеханических силокпмпснерующпх систем (СКС) ведется на кафедре «Электропривод и автоматика» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института) (ЮРГТУ (НПИ)) с 1995 года. За эти годы сотрудниками кафедры «Электропривод и автоматика» ЮРГТУ (НПИ), для Центра тренажеростроения и подготовки персонала (ЦТнПП). выполнены исследования, разработана нроекгно-конструкторская документация и реализованы: система вертикальных перемещений устройства обезвешивания скафандроп тренажера <<Выход-2» (1998 г.) с использованием элетроприводов постоянного тока и комплекс электромеханических систем горизонтальных и вертикальных перемещений тренажера-аттракциона «Сярмаг» (2007 г.) с использованием электроприводов переменного тока. '1 реиа-жер «Выход-2» внедрен в 1999 г. в РГНИИЦПК им. 10.А. Гагарина (г.Звезднын Городок), а комплекс имитации деятельности космонавтом в открытом космосе «Сармат» поставлен н 2008 г. в Мемориальный музеи космонавтики (г. .Москва).

В процессе испытаний системы вертикальных перемещений, при вводе тренажера «Вы-чод-2» в эксплуатацию, при суммарной массе обезвешиваемого скафандра с космонавтом 240 кт были получены следующие основные показатели работы активных силокомпенсирующих систем: внешние усилия, определяющие начало движения скафандра и его движение с требуемыми параметрами не превышали 20Н; время разгона обезвешиваемого объекта до скорости 0.2м/с составило 2с : ошибка по воспроизведению требуемого ускорения не превышала 6%.

При проведении приемо-сдаточных испытаний комплекса имитации деятельности космонавтов в открытом космосе «Сармат» при массе обезвешиваемого объекта 120 кг система горизонтального перемещения моста без СКС имела следующие показатели: внешние усилия определяющие начало движения скафандра, при нахождении тележки у центральной стойки составили (96-118) Н. а при нахождении тележки у эстакады (27.4^-29.4) Н. при включении в работу разработанной СКС внешние усилия определяющие движения моста не зависели от положения тележки и сосишили (¡7.6-19.8) Н. Система вертикальных Перемещений с СКС обеспечивала перемещение обезвешиваемого объекта вверх/вниз с усилием 5.9 Н.

В тренажере «Сармат» реализована структура системы управления обеспечивающая автомагическую настройку СКС на вес обезвешиваемого объекта, эффективную компенсацию сил сухого и вязкого гренин. ограничения скорости и положения обьекта при его перемещении на заданном уровне.

В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований (руководитель доиент Кравченко O.A.. ответственный исполнитель ст. препод. Барыльник Д.В.) получены научные результаты: а

УТВЕРЖДАЮ:

Генеральный директор Центра тренажеростроения и подготовки персонала доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ. ла'уреат ГосуяЩзЪтв еш! о и премии РФ

- сформулированы принципы построения многокоординатных силокомпенсирущих систем, тренажеров осуществляющих имитацию невесомости.

- определены показатели качества имитации невесомости при обучении космонавтов при создании тренажеров и установлена их взаимосвязь с параметрами СКС, реализованной с помошью ЭМС регулирования усилия:

- предложена рациональная структура локальной электромеханической силокомпенси-рующей системы с контуром регулирования усилия, отличающаяся от существующих наличием канала компенсации противоЭДС двигателя, нелинейного управления, осуществляющего компенсацию влияния сил трения в механике СВП. ограничения на заданном уровне скорости и положения обг>екта:

- обоснована целесообразность представления механической части обобщенной математической модели локальной СКС в виде двух или трехмассовой ЭМС с учетом трения на первой или на второй массе;

- разработана математическая модель СКС с электроприводом постоянного и переменного тока, отличающаяся тем. что позволяет адекватно описывать электромагнитные и упругие силовые взаимодействия в электромеханической системе при учете сил трения и кинематических погрешностей механических передач;

- решена задача синтеза оптимального регулятора усилия в СКС с упругими механическими связями, при действии наиболее неблагоприятных возмущений и с учетом ограничений, накладываемых на мощность управляющего воздействия при которой обеспечиваются требуемые качественные показатели функционирования многокоординатной системы тренажерных комплексов:

- предложены подходы к автоматической коррекции настройки СКС системы вертикального перемещения в процессе работы к изменениям внешней среды с применением фази-регуляторов:

- впервые обоснована минимально необходимая дискретность цифрового контур«! рег\-лирования усилия, обеспечивающая требуемые статические и динамические свойства СКС:

- определены условия и области рационального применения современных электроприводов постоянного и переменного тока при создании перспективных СКС.

Практическая ценность выполненных работ:

- предложены рекомендации по выбору рациональных кинематических схем и элементов силовой части электрического привода;

- предложены рекомендации по выбору датчика обеспечивающего измерения усилия в вертикальной и горизонтальной плоскости, встройке их в силоизмерительную цепь и сопряжения с системой управления;

- получены аналитические выражения для определения параметров оптимального регулятора усилия;

- предложены методы идентификации эквивачентных параметров, характеризующие динамические свойства двухмассовой ЭМС:

- разработаны методы настройки каналов компенсации противоЭДС двигателя и нелинейного управления в системе регулирования усилия;

- разработаны технические предложения и схемные решения^ повышающие безопасность функционирования СВП тренажеров по обучению космонавтов.

Внедрение адаптивных микропроцессорных систем, позволило повысить эффективность демпфирования упругих колебаний в СКС. в том числе с применением частотно-регулируемых электроприводов переменного тока.

Результаты научно-исследовательской работы, выполненной под руководством зав. кафедрой «Электропривод и автоматика» Кравченко O.A.. могут быть использованы для построения перспективных тренажеров для подготовки космонавтов.

Зам. генерапьного директора

канд. техн. наук, профессор.

С.И.Потоцкий

Акт внедрения результатов научно-исследовательской работы

^^"Йр^ТВЕРЖДАЮ: по

/^/^^"^ёЩзовательноП деятельности

Ш^^ФЩЩРУ впо «юргту(нпи)»

Жф -Л.И.Щербакова

2013 г.

АКТ

внедрения результатов научно-исследовательской работы КРАВЧЕНКО Олега Александровича по созданию электромеханических силокомпенсирующих систем в учебный процесс ФГБОУ ВПО ЮРГТУ(НПИ)

Комиссия в составе декана электромеханического факультета Щощиашвилн М.Э.. зам. декана электромеханического факультета Рожкова В.И. составила настоящий акт о том, что результаты научно-исследовательской работы канд. техн. наук, доцента Кравченко О.А по тематике его диссертационных исследований внедрены в учебный процесс кафедры "Электропривод и автоматика" в виде:

1) лабораторного стенда для физического моделирования и экспериментальных исследований электромеханических систем с упругими механическими передачами;

2) стенда для экспериментальных исследований двухкоординатной электромеханической силокомпенсирующей системы;

3) методических указаний и пособий:

Кравченко O.A., Пятибратов Г.Я. Моделирование электромеханических систем регулирования усилий в упругих механических передачах: Метод, указ. к лабораторным работам по дисциплине "Моделирование электромеханических систем". Новочеркасск: НГТУ, 1998.-44 с.

Кравченко O.A. Управление электроприводами при учете реальных свойств механических передач. Новочеркасск: ЮРГТУ(НПИ), 2003 - 73 с.

Перечисленные методические пособия используются студентами ЮРГТУ(НПИ) при обучении в магистратуре по направлению 140400 "Электроэнергетика и электротехника" при изучении дисциплины "Моделирование электромеханических систем" и для проведения экспериментальных исследований аспирантами, обучающимися по научной специальности 05.09.03 «Электротехнические комплексы и системы».

Декан ЭМФ ФГБОУ ВПО «ЮРГТУ(НПИ)»,

д-р техн. наук, профессор М.Э.Шошиашвили Зам. декана ЭМФ ФГБОУ ВПО «ЮРГТУ(НПИ)»,

канд. техн. наук, доцент /чI /4. В.И.Рожков