автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Синтез параметров статического преобразователя для быстродействующих электрических приводов с низковольтным силовым питанием

005047975

На правах рукописи

Елисеев Алексей Дмитриевич

СИНТЕЗ ПАРАМЕТРОВ СТАТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ С НИЗКОВОЛЬТНЫМ СИЛОВЫМ ПИТАНИЕМ

Специальность 05.02.02 - Машиноведение, системы приводов и

детали машин

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Ковров 2012

005047975

Работа выполнена в открытом акционерном. обществе «Всероссийский научно-исследовательский институт" «СИГНАЛ», г. Ковров.

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

кандидат технических наук, доцент СЛИПЕНКО Геннадий Константинович

доктор технических наук, профессор ДЕДОВСКИЙ Анатолий Дмитриевич кандидат технических наук, профессор СИМАКОВ Юрий Леонидович

ФНТЦ ОАО «Красногорский завод им. С.А. Зверева», г. Красногорск-7

Защита состоится: 8 февраля 2013 г. в 17-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.090.01 при ФГБОУ ВПО «КГТА им. В.А. Дегтярева» по адресу: 601910, Владимирская обл. г. Ковров, ул. Маяковского, 19, ауд. 324п

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «КГТА им. В.А. Дегтярева».

Автореферат разослан « »_2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета ^ Пантелеев Евгений Юрьевич

кандидат технических наук, доцент

Общая характеристика работы

Актуальность задачи. Развитие современных электрических приводов автономных объектов идет по пути увеличения их удельных показателей, снижения энергопотребления. В то же время постоянно возрастают требования к точностным и динамическим характеристикам. Решать эти задачи необходимо в условиях низковольтного, ограниченного по мощности бортового источника энергии. Примерами таких объектов являются мобильные робототехнические комплексы, манипуляторы на основе пространственных механизмов платформенного типа, системы управления полетом космических аппаратов, системы наведения и стабилизации вооружения автономных подвижных объектов. Кроме того, получение высоких точностных показателей затруднено тем, что большинство подобных объектов являются многомассовыми электромеханическими системами с упругими связями.

Таким образом, очевидно противоречие между высокими требованиями к быстродействию и точности и одновременно повышению энергоэффекгив-ности электрического привода в условиях низковольтного источника энергии. Разрешению этого противоречия для электрического привода системы наведения и стабилизации многомассового инерционного объекта и посвящена диссертационная работа.

Решению поставленных задач способствует создание транзисторного статического преобразователя, удовлетворяющего критерию максимума КПД силовой части быстродействующего электропривода с низковольтным силовым питанием.

Объект исследования. Объектом исследования настоящей работы является статический преобразователь быстродействующего электропривода с низковольтным силовым питанием.

Цель работы. Целью диссертации является разработка методики построения и расчета преобразователя, удовлетворяющего критерию максимума КПД силовой части быстродействующего электропривода с низковольтным силовым питанием.

Задачи работы. Поставленная цель работы достигается решением следующих задач:

1. Определение требований к статическому преобразователю на примере анализа технических характеристик современных систем наведения и стабилизации инерционных объектов.

2. Разработка имитационных моделей электронных узлов статического преобразователя и имитационной модели привода.

3. Разработка методов повышения КПД и удельной мощности статического преобразователя, включая алгоритмы и методы управления.

4. Определение эффективности разработанных методов с использованием имитационных моделей и экспериментальных исследований.

Методы исследований:

- математическая модель привода горизонтального наведения инерционного объекта выполнена на основе уравнений теоретической механики, элементов теории автоматического управления, методов электротехники, матричного исчисления, методов пространства состояний;

- при имитационном моделировании на ЭВМ привода и электронных узлов статического преобразователя использовались численные методы решения дифференциальных уравнений, методы визуального моделирования;

- достоверность и обоснованность научных результатов работы подтверждается хорошей сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Предмет исследования. Предметом исследования настоящей работы являются технические характеристики статического преобразователя быстродействующего электрического привода с низковольтным силовым питанием.

Отечественные системы наведения и стабилизации автономных подвижных объектов создавались такими организациями как «ВНИИ «СИГИАЛ» (г. Ковров), ФГУП «ЦНИИАГ», БГТУ «ВОЕНМЕХ» (г. С.-Петербург), НТЦ ФНПЦ ОАО «Красногорский завод» (г. Красногорск), ОАО «УКБТМ» (г. Н. Тагил). Значительный вклад в теорию силовых приводов наведения и стабилизации внесли Тарасов В.В., Ривкин С.С., Бродский JI.E., Кутузов В.К., Новоселов Б.В., Слипенко Г.К. и другие ученые. Значительный вклад в развитие регулируемого электрического привода внесли работы Кточева В.И., Ковчина С. А., Башарина А.В., Терехова В.М., Фираго Б.И. и др. Методы структурного и параметрического синтеза силовых транзисторных преобразователей разработаны в трудах Букреева С.С., Конева Ю.И., Мелешина В.И., Моина B.C.

Научная новизна.

1. Обоснована структура статического преобразователя быстродействующего электрического привода с низковольтным питанием.

2. Разработана математическая модель статического преобразователя как системы «обратимый источник энергии - усилитель мощности со звеном повышенного напряжения».

3. Предложены и реализованы методы повышения КПД и удельной мощности статического преобразователя, в том числе:

- способ ограничения тока заряда конденсатора звена повышенного напряжения, предназначенный для реализации оптимального по быстродействию процесса заряда (Пат. РФ № 2367081);

- способ управления симметрированием повышающего конвертора с использованием замыкания по индукции и напряженности поля в сердечнике силового трансформатора, обеспечивающий минимизацию потерь на пе-ремагничивание (Пат. РФ № 2465711);

- алгоритм слежения напряжения звена постоянного тока за ЭДС двигателя, снижающий перегрузку двигателя при торможении и повышающий КПД рекуперации энергии;

- методы уменьшения пульсаций тока силовых транзисторов, повышающие КПД преобразования энергии, реализуемые путем оптимизации параметров силовой части и характеристик управления.

Практическая значимость.

1. Разработана имитационная модель привода со статическим преобразователем, позволяющая проводить исследования количественного влияния параметров реальной системы на характеристики привода.

2. Предложенная структура и методика настройки позволяют увеличить точность стабилизации привода горизонтального наведения на 30-50% по сравнению с серийными аналогами.

3. Разработанные структура и методы управления статическим преобразователем позволяют при равных по сравнению с серийными аналогами габаритах получить вдвое большую перебросочную скорость, увеличить время работы от аккумуляторной батареи.

4. Разработанные структура и методы управления статическим преобразователем могут быть использованы как при модернизации систем наведения и стабилизации объектов вооружения и военной техники, так и в компонентах электроприводов других автономных объектов.

На защиту выносятся:

1. Результаты анализа силовых приводов с низковольтным питанием на примере систем наведения и стабилизации специального назначения, определяющие цель и задачи диссертационной работы.

2. Математическая модель статического преобразователя как системы «обратимый источник энергии - усилитель мощности со звеном повышенного напряжения».

3. Результаты численного моделирования и экспериментальных исследований эффективности предложенных методов повышения КПД и удельной мощности статического преобразователя.

4. Анализ влияния ограничений параметров статического преобразователя на динамические характеристики привода.

Реализация результатов работы. Данная диссертация обобщает самостоятельные исследования автора, полученные в ходе работ, проводимых коллективом «ВНИИ «СИГНАЛ» под руководством главного конструктора направления д.т.н. Новоселова Б.В. по совершенствованию приводов наведения и стабилизации автономных объектов. Полученные в диссертационной работе результаты внедрены в ОАО «УКБТМ», г. Н. Тагил (ОКР «С-88», 1995-2010 гг.), в ФНПЦ ОАО «КБТМ», г. Омск (ОКР «Бурлак», 2007-2011 гг.).

Апробация работы. Основные положения и результаты работы .докладывались и обсуждались на Ш конференции аспирантов и молодых ученых "Вооружение. Технология. Безопасность. Управление" (Ковров, 2008), на Молодежной конференции Московского отделения Международной общественной организации "Академия навигации и управления движением" (Москва, 2011), на II Всероссийской, научно-технической конференции "Мехатронные системы (теория и проектирование) " (Тула, 2011).

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 8 печатных работ, получено 2 патента РФ на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 133 наименований и 10 приложений. Основная часть работа изложена на 175 страницах, содержит 55 иллюстраций и 15 таблиц. Общий объем работы составляет 191 страницу.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены цель, задачи исследования и методы их решения, сформулированы научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе определены требования к статическому преобразователю быстродействующего электрического привода с низковольтным силовым питанием на примере анализа характеристик современных приводов наведения и стабилизации автономных наземных объектов специального назначения, построенных по типу корпус с вращающейся платформой и закрепленной на ней балкой.

Показано, что электрический привод зарубежных систем развивается с использованием преобразования напряжения низковольтной бортовой сети (28В) в напряжение 270-280В, подаваемое на двигатель, что значительно улучшает КПД привода и уменьшает его габариты (системы наведения и стабилизации инерционных объектов EPS-72 ф. EADS, EM-WTDSS ф. Textron). Особенностью системы EPS-72 является аккумулятор повышенного напряжения (270В), который запасает рекуперативную энергию привода и расходует её в момент пиковых нагрузок. Проведенный анализ показывает, что возвращение кинетической энергии привода при торможении в бортовую сеть может быть более эффективно с точки зрения массогабаритных показателей усилителя, чем применение дорогостоящего аккумулятора повышенного напряжения. Однако для этого следует разработать повышающий конвертор с равной средней мощностью и высокой кратковременной перегрузочной способностью, а также устройство рекуперации с высоким КПД. Решение данных задач невозможно без создания адекватного математического описания статического преобразователя. Известны математические модели статических преобразователей (Шаталов, Баунин) в виде усили-

теля с отсечкой выходного напряжения и тока. Вместе с тем в данных моделях не отражены процессы возврата кинетической энергии привода в борт-сеть, ограничения тока заряда конденсатора звена постоянного тока, симметрирования повышающего конвертора, то есть комплекс вопросов, относящихся к проектированию самого преобразователя.

Показано, что без учета многомассовых свойств рассматриваемых систем невозможно рассматривать влияние характеристик преобразователя на динамические и статические характеристики привода.

Во второй главе обосновывается структура статического преобразователя на базе двухтактного трансформаторного преобразователя в качестве повышающего конвертора (ПК) напряжения бортсети, понижающего дроссельного преобразователя в качестве устройства рекуперации (УР) энергии, мостового преобразователя в качестве выходного широтно-импульсного усилителя мощности (УМ), объединенных общим звеном постоянного тока (рис. 1). Повышающий конвертор преобразует постоянное напряжение борт-сети ибс в повышенное (240В) напряжение звена постоянного тока. В генераторном режиме ток двигателя заряжает конденсатор звена постоянного тока С, который разряжается с помощью устройства рекуперации.

Исходные системы дифференциальных уравнений статического преобразователя получены на основе анализа электромагнитных процессов на интервалах импульса и паузы, происходящих при импульсном преобразовании энергии. Полученная в результате матричных преобразований с использованием метода переменных состояния система уравнений линеаризованной непрерывной модели статического преобразователя имеет вид:

где знак показывает бесконечно малое изменение переменной относительно установившегося режима, в котором проводится линеаризация, индекс "0" указывает на величину переменной в установившемся режиме; ис — напряжение на конденсаторе звена постоянного тока; ¡( - ток дросселя УР;

~ = -гп~Кк - КР"с + (А* + В2К -1)й& + к2три-с Ф1К + йгк )

Т-(Ал: - А*)"& +-ГисЛ< - ¿2к)

■с о

,0)

л

ибс - напряжение бортсети; Ь и п. - индуктивность и сопротивление дросселя УР; ¡о - ток намагничивания силового трансформатора; 1,к - приведенный к первичной обмотке ток нагрузки ПК; к^, Ьтр - коэффициент трансформации и индуктивность рассеяния силового трансформатора; гпк - выходное сопротивление ПК; Ц - индуктивность намагничивания силового трансформатора; 01К и р2к - коэффициенты заполнения для первого и второго ключей ПК в установившемся режиме; е и ¿„ - ток якоря и ЭДС двигателя; Ья и г, - ин-

Рис. 1. Структурная схема статического преобразователя: исг - задание напряжения звена постоянного тока; ипк - выходное напряжение повышающего конвертора; и„ - напряжение на якоре двигателя; ¡с - ток конденсатора звена постоянного тока; иу - выходное напряжение стабилизационного вычислителя; ки - коэффициент усиления в прямой цепи; иут,« Ь\Ту, Уутр - падение напряжения на транзисторах ПК, УМ и УР соответственно

В операторной форме система уравнений (1), характеризующая свойства силовой части, приведена на структурной схеме преобразователя (рис.1). На схеме также показаны следующие контуры управления: обратные связи по индукции В и току намагничивания ¡0 сердечника трансформатора ПК, компенсирующие воздействие переменной составляющей напряжения бортсети, нелинейности и температурную нестабильность элементов, контур ограничения тока силовых ключей ПК ¡^ обеспечивающий защиту ключей от перегрузки в режиме заряда конденсатора звена постоянного тока. Регулирование индукции В, тока намагничивания ¡о, тока ключей осуществляется с помощью широтно-импульсной модуляции приложенного к трансформатору напряжения (0)К, 02к, Ц^). Усилитель мощности замкнут обратной связью по напряжению (кц) на якоре двигателя и,, компенсирующей нестабильность напряжения звена постоянного тока и«, обратной связью по току якоря двигателя ¡я (кщ) обеспечивающей мо-ментные характеристики привода. Кроме того, введены отсечки по току якоря в режиме разгона (к^ Бд) и рекуперативного торможения (к,р, Б^), а также ограничение тока якоря при превышении максимального тока конвертора (кщ^). Устройство рекуперации замкнуто обратной связью по напряжению звена постоянного тока, защищающей двигатель и элементы преобразователя от повышенного напряжения (Бр), а также введено ограничение по максимальному току дросселя (Цр).

Предложенная структура статического преобразователя позволяет уточнить модель привода инерционного объекта, разработанную в трудах Королько-ва Ю.В, Знатнова Ю.Н., Тарасова В.В., Бродского Л.Е., Жарова Ю.С., Кутузова В.К., Слипенко Г.К., Шаталова В.А., Никитина В.Е и других авторов (рис.2). Исходя из требований, предъявляемых к приводу, рассчитаны ограничения на такие характеристики преобразователя, как максимальное выходное напряжение ипсга, максимальный выходной ток 1ят, максимальный входной ток преобразователя 1ПИП, максимальный ток рекуперативного торможения 1рш, КПД преобразователя и его удельная мощность.

В третьей главе предложены методы повышения технических характеристик привода со статическим преобразователем. Разработанная математическая модель привода (рис.2) переведена на язык визуального моделирования в среде МайаЬ/БипиНпк.

ктр 1/бс I

екл ПК

ивх _ с .

Рис.2. Структурная схема электрического привода многомассового объекта со статическим преобразователем: а - угол поворота балки, х - переносная угловая скорость корпуса, 9 - угол крена, иу - выходное напряжение регулятора, ^Длу(р)^6гг(р)^вог(р), - передаточные функции датчиков, М„ - момент, развиваемый двигателем, М^, Мтрд - моменты трения платформы и двигателя, - моменты инерции платформы и двигателя, См - коэффициент пропорциональности между током и моментом двигателя, Се - коэффициент противо-ЭДС, ] - передаточное число редуктора, Сур, Суц, Суп - коэффициенты жесткости редуктора, цапф и балки, СВР, С8Ц> С6„ - коэффициенты демпфирования редуктора, цапф и балки, Др - люфт редуктора, 1), 12 - расстояние от оси цапф до центра первой т, и второй т2 масс балки, 1„ —расстояние от оси вращения башни до оси цапф, г„, Т, - сопротивление и постоянная времени якорной обмотки, ис, ¡с- напряжение и ток конденсатора звена постоянного тока, ТП1В ктр - постоянная времени и коэффициент трансформации повышающего конвертора, к3 -коэффициент заполнения выходного напряжения преобразователя, и^.- напряжение бортсети

Настройка привода выполнена таким образом, чтобы удовлетворить требованиям к переходному процессу и ошибке стабилизации. Для этого на цифровую имитационную модель подается два тестовых сигнала — ступенчатый и гармонический сигнал частотой ю, амплитудой Мт (моментные возмущения, рис. 3). В предложенной структуре (рис. 2) используется, в отличие от серийного электромашинного привода горизонтального наведения, замкнутого по координатам балки (угол, скорость £2П), а также имеющего отрицательную ОС по току исполнительного двигателя, замыкание привода по дополнительным координатам (скорость платформы Г25 и двигателя Пд).

а б

Рис. 3. ЛАЧХ привода со статическим преобразователем по ошибке от моментного возмущающего воздействия амплитудой 4000 Н-м: а) структура серийного стабилизатора; б) предложенная структура с учетом многомассовых свойств объекта.

1 - кду=150; 2 — кду=600, kQri=20; 3 - кду =600, кПп=20, к~2; 4 - кду=1200, кПп =15, кпб = 45; 5,6 - 1^=2400, кПп=50, кП5 = 150, кпд=35,6 - с цифровым фильтром второго порядка в сигнале скорости двигателя. ДУ - датчик угла

Отличие методики заключается в определении весовых коэффициентов сигналов обратных связей по скорости двигателя, башни и пушки с помощью кривых переходных процессов. В результате повышается жесткость привода при высоком качестве переходного процесса. Предложенная структура привода (рис.2) с использованием цифровой фильтрации позволяет поднять жесткость системы с 2500 до 40000 Н-м/мрад с сохранением устойчивости при условии, что полоса пропускания статического преобразователя составляет не менее 40 Гц. В результате точность стабилизации может быть теоретически повышена до 0.07-0.1 мрад при удовлетворительном качестве переходного процесса. Показано, что вследствие низкого быстродействия

ЭМУ реализация подобной структуры в электромашинном приводе невозможна.

Исследовалась также'связь между уровнем ограничений "параметров статического преобразователя и показателями переходного процесса и вклад отдельных ограничений в общую картину процесса (рис.4).

Рис. 4. Моделирование переходного процесса привода

при ступенчатом входном сигнале: ограничение соответственно выходного тока преобразователя, тока повышающего конвертора, тока рекуперативного торможения, Uncm - ограничение выходного напряжения преобразователя

Моделировались переходные процессы в приводе с ЭМУ и в приводе со статическим преобразователем при ступенчатом сигнале наведения по углу. При этом имитировался переброс платформы на 180° на горизонтальной площадке и на уклоне 15° с моментом неуравновешенности, зависящим от угла поворота. Установлено, что увеличение максимальной скорости за счет повышения максимального напряжения Uncm реализуемо только при пропорциональном увеличении уровней токовых отсечек 1яга, 1пкт, 1рт.

На стенде, имитирующем поворот платформы в горизонтальной плоскости, подтверждена возможность получения в приводе ГН со статическим преобразователем скорости объекта управления до 48 °/с, максимального углового ускорения привода до 327с2, времени переброса на 180°- до 5 с.

Проверка модернизированного привода горизонтального наведения (рис. 5) со статическим преобразователем на объекте показала возможность получения ошибки стабилизации по ГН при движении по типовой трассе со структурой коррекции серийного стабилизатора 2Э42 - 0.4 мрад, с предложенной коррекцией — 0.2 мрад.

Исполнительный электродвигатель

Стабилизационный вычислитель

Гироскоп башнн

КОРПУС

ДЛУ башни Блок

гиоотахометппв

_

Рис. 5. Элементы привода горизонтального наведения системы 2Э58У

В четвертой главе предлагаются способы повышения технических характеристик электронных узлов статического преобразователя в частности повышения КПД и как следствие, повышение удельной мощности и улучшение массогабаритных характеристик.

Расчет характеристик преобразователя ведется с помощью имитационных моделей электронных узлов, разработанных в среде Ма^аЬ/БтиНпк на основе математической модели (рис. 1).

Данные аналитического обзора показывают, что зарубежные системы с низковольтным источником энергии имеют постоянно заряженные накопители повышенного напряжения, например молекулярно-ионные. Вместе с тем, системы наведения и стабилизации характеризуются двумя основными режимами работы - режим стабилизации и режим переброса на большие углы. Требуемые скорости исполнительного двигателя отличаются в этих режимах на порядок. Энергетически выгодно использовать двухступенчатое регулирование выходного напряжения конвертора - в режиме стабилизации повышения напряжения не требуется, при перебросах орудия должен быть обеспечен быстрый заряд конденсатора, установленного на выходе повышающего конвертора. Реализация такого заряда позволяет использовать в качестве накопителя в звене постоянного тока электролитические конденсаторы, имеющие гораздо меньшие габариты. Отличием предлагаемого технического решения является ограничение зарядного тока (¡„^ на рис.]) путем увеличения выходного индуктивного сопротивления конвертора и соответствующего кратковременного увеличения частоты работы на время заряда. Функционально это аналогично изменению коэффициента заполнения 0|тк (рис.1). Моделирование данной схемы, в которой

нарастание тока ограничивается только индуктивностью рассеяния трансформатора и происходит поочередное переключение силовых транзисторов двухтактного преобразователя, показало увеличение быстродействия в 1.5-2 раза по сравнению с алгоритмами заряда, основанными на "плавном пуске". В результате эксперимента получено время заряда конденсатора емкостью 3760 мкФ - 26.5 мс (рис. 6).

MR IN М 5ms TCH2 EDGE

CHI — 5SU CH2 — 200mU Рис. 6. Экспериментальные осциллограммы процесса заряда конденсатора звена постоянного тока: ic - средний ток заряда, ис - напряжение на конденсаторе С

Целесообразность применения трансляции напряжения бортсети на выход повышающего конвертора (работа привода в режиме стабилизации) и включение режима повышенного напряжения в режиме переброс подтверждена экспериментально. Подобное ступенчатое регулирование дает повышение КПД статического преобразователя в режиме удержания на 6.5%.

С целью минимизации потерь на перемагничивание силового трансформатора повышающего конвертора в различных режимах работы предлагается управление симметрированием с замыканием по индукции и напряженности поля (рис. 1) с использованием нелинейного корректирующего устройства сигнала тока намагничивания. Результаты моделирования двухтактного преобразователя показаны на рис. 7, где по оси ординат расположено в логарифмическом масштабе отношение тока намагничивания к возмущающему воздействию F(t)=Fmsinrot. Согласно рис. 7 подключение каждого контура увеличивает точность симметрирования, ослабляя влияние

возмущающего воздействия.

Показано, что минимальные пульсации тока повышающего конвертора и соответственно, наилучший КПД обеспечиваются при оптимальных величинах

индуктивности рассеяния силового трансформатора Ц, и задержки переключения силовых ключей Необходимым условием минимума пульсаций является полное использование материала сердечника силового трансформатора, обеспечиваемое предложенным способом симметрирования. Экспериментально показано, что с введением дополнительной задержки переключения силовых ключей когда пульсации тока были увеличены с 20-30% до 100%, КПД статического преобразователя уменьшается на 13.1% (режим переброс, входная мощность около 8 кВт).

1

—

2 Л! 1

V 1 Г 1

л

Рис. 7. ЛАЧХ устройства симметрирования по возмущающему воздействию: 1 - замыкание по индукции поля, 2 - замыкание по индукции поля и току намагничивания, 3 - замыкание по индукции поля, току намагничивания и сигналу нелинейного корректирующего устройства

Оптимальные величины Ц,, рассчитанные в результате численного моделирования, позволили получить пульсации тока конвертора величиной не более 20-30 % (рис. 8). Экспериментально установлено, что данная оптимизация позволяет увеличить КПД статического преобразователя с 67.4 до 81.6% (режим удержание, входная мощность 1кВт), с 75.8 до 86.9% (режим переброс, входная мощность около 5 кВт).

При разработке алгоритмов управления рекуперативным торможением предложен способ управления, отличающийся тем, что напряжение звена постоянного тока ис при работе двигателя в генераторном режиме следит за величиной ЭДС двигателя (величина исг на рис.1). Для этого выключаются все силовые ключи мостового усилителя, и изменение тока торможения осуществляется с помощью устройства рекуперации (интервал М на рис.9).

Как показывает имитационное моделирование, ЬСПД рекуперации энергии в предложенном алгоритме увеличивается на 10% по сравнению с известными способами, характеризующимися постоянством величины ис.

1>

i

lltl2

I

MAIN MlQus TCH1 EDGE У.

CHI — S0U CH2 ~ 500mU 10.7237kH2

Рис. 8. Экспериментальные осциллограммы тока (канал 2) силовых ключей конвертора и напряжения на силовом ключе (канал 1): L - переменная составляющая тока конвертора; ij и i2 — токи силовых ключей повышающего конвертора; ul - напряжение на силовом ключе. Масштаб тока 200А/В

Разработанные методы повышения КПД позволяют повысить удельную мощность статического преобразователя с 202 Вт/дм до 416 Вт/дм , что подтверждается испытаниями опытных образцов.

Рис. 9 Моделирование торможения двигателя со слежением за ЭДС: Момент инерции нафузки - 0.0375 кг-м2

Полученные в диссертационной работе результаты позволяют предложить следующую методику расчета и построения статического преобразователя быстродействующего электропривода с низковольтным силовым питанием (рис. 10).

Рис. 10. Методика построения и расчета преобразователя быстродействующего электрического привода с низковольтным силовым питанием

Заключение

В диссертационной работе получены следующие основные научные и

практические результаты:

1. На примере анализа развития приводов наведения и стабилизации специального назначения определен комплекс требований к статическому преобразователю быстродействующего электропривода с низковольтным силовым пи-' танием. Показана целесообразность применения при модернизации систем наведения и стабилизации с электрогидравлическими и электромашинными приводами с силовым низковольтным питанием статических преобразователей со звеном повышенного напряжения в сочетании с малоинерционным двигателем.

2. Построена математическая модель статического преобразователя как системы обратимый источник энергии - мостовой усилитель со звеном постоянного тока. В отличие от известных, модель учитывает симметрирование повышающего конвертора, ступенчатое переключение уровня выходного напряжения преобразователя, ограничение тока рекуперативного торможения и входного тока преобразователя.

3. Разработанные на базе математической модели способы управления электронными узлами преобразователя позволяют:

- повысить КПД статического преобразователя с 67.4% до 81.6% при удержании неуравновешенной нагрузки и с 75.8% до 86.9% при перебросе нагрузки;

- увеличить максимальную удельную мощность статического преобразователя с 202 Вт/дм3 (электромашинный привод) до 416 Вт/дм3.

Для получения указанных результатов в диссертационной работе:

1) Показано, что минимизация потерь на перемагничивание силового трансформатора в различных режимах работы обеспечивается применением в устройстве симметрирования повышающего конвертора обратных связей по индукции, по напряженности поля в сердечнике и по максимальному за период значению тока намагничивания (Патент РФ № 2465711).

2) Установлено, что повышение КПД преобразователя за счет двухступенчатого регулирования напряжения звена постоянного тока возможно при реализации ограничения тока нагрузки повышающего конвертора путем изменения его выходного индуктивного сопротивления, что позволяет реализовать оптимальный по быстродействию процесс заряда конденсатора звена постоянного тока (Патент РФ №2367081).

3) Установлено, что минимальные пульсации тока повышающего конвертора обеспечиваются при одновременном задании оптимальных параметров силового трансформатора, оптимальных величин частоты преобразования и задержки переключения силовых транзисторов.

4) Разработан алгоритм управления мостовым усилителем и устройством рекуперации при торможении исполнительного двигателя, учитываю-

щий уменьшение ЭДС двигателя при торможении и пропорционально уменьшающий напряжение звена постоянного тока, что повышает КПД рекуперации энергии.

4. Установлено, что увеличение мощности статического преобразователя в сочетании с использованием нового двигателя с повышенной максимальной частотой вращения и перегрузкой по моменту позволяет увеличить максимальную скорость объекта управления по сравнению с электромашинным приводом на 70-100%.

5. Разработка преобразователя с быстродействием на порядок большим, чем у электромашинного усилителя позволила реализовать новую структуру привода с замыканием по координатам многомассовой системы и за счет этого повысить точность привода на 30-50% по сравнению с прототипом.

6. Полученные в диссертационной работе результаты внедрены в ОАО «УКБТМ», г. Н. Тагил, в ФНПЦ ОАО «КБТМ», г. Омск, что подтверждается прилагаемыми актами внедрения. Полученные в ходе создания преобразователя научные результаты могут быть использованы как при модернизации систем наведения и стабилизации объектов вооружения и военной техники, так и в компонентах электроприводов общепромышленного назначения.

Список публикаций

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Елисеев, А.Д. Исследование быстродействующего привода горизонтального наведения стабилизатора танкового вооружения со статическим преобразователем / А.Д. Елисеев, Б.В. Новоселов // Оборонная техника,-

2011. - №8. - С.24-29 (80%).

2. Елисеев, А.Д. Математическая модель статического преобразователя стабилизатора танкового вооружения как нелинейной импульсной системы / А.Д. Елисеев, В.А. Шаталов // Вопросы оборонной техники. Серия IX. -

2012.-№6(258) (60%).

3. Елисеев, А.Д. Повышающий конвертор напряжения электрического стабилизатора вращающейся платформы / А.Д. Елисеев, В.А. Шаталов // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. — 2013. — №2. (60%).

Публикации в других изданиях:

1. Шаталов, Г.К. К вопросу о построении силовой части электроприводов наведения и стабилизации инерционных объектов. Опыт комплексного подхода / В.А. Шаталов, Г.К. Слипенко, А.Д. Елисеев // Оружие победы. Штрихи истории. Взгляд в будущее: сб. науч. трудов: в 2 т.; под ред. Ю.М. Сазыкина. - Ковров: КГТА им. В.А. Дегтярева, 2005. - Т.2. - С.280-289.

2. Елисеев, А.Д. Математическое моделирование алгоритмов векторного. регулирования управляющих координат синхронного вентильного электропривода / А.Д. Елисеев // Гидропневмоавтоматика и гидропривод -2005: сб. научных трудов. Том 2 - Ковров: КГТА, 2006. - С.96-105.

3. Шаталов, В.А. Исследование процесса рекуперации энергии в электроприводе с повышающим конвертором напряжения / В.А. Шаталов, А.Д. Елисеев // Труды Десятой Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы защиты и безопасности». Том 4. - СПБ, 2007. -С.323-328 (80%).

4. Елисеев, А.Д. Модернизация привода горизонтального наведения стабилизатора танкового вооружения / А.Д. Елисеев // Вооружение. Технология. Безопасность. Управление. Материалы III научно-технической конференции аспирантов и молодых ученых. В 3 ч. Часть 1. Ковров, 2008. — С.157-161.

5. Пат. № 2367081 РФ, Н02 М 3/337. Двухтактный транзисторный преобразователь. Елисеев А.Д., Шаталов В.А. - 2008101339/09; Заявлено 09.01.08; Опубл. 10.09.09. Бюл. № 25 (50%).

6. Шаталов, В.А. Устройство симметрирования двухтактного транзисторного преобразователя с замыканием по индукции и напряженности поля силового трансформатора / В.А. Шаталов, А.Д. Елисеев // Современные проблемы проектирования, производства и эксплуатации радиотехнических систем: Сб. научных трудов. - Ульяновск: УлГТУ, 2012. - С.198-206 (60%).

7. Пат. № 2465711 РФ, Н02 М 1/40. Транзисторный преобразователь напряжения. Елисеев А.Д., Шаталов В.А. - 2011133080/07; Заявлено 05.08.11; Опубл. 27.10.12. Бюл. № 30 (50%).

Изд. лиц. № 020354 от 05.06.97 г. Подписано в печать 27.12.2012 г. Формат 60x84/16. Бумага писчая №1. Гарнитура «Тайме». Печать офсетная. Усл.печл. 1,16. Уч.-издл. 1,21. Тираж 100 экз. Заказ № 907.

Федеральное бюджетное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ковровскап государственная технологическая академия имени В.А. Дегтярева»

ВВЕДЕНИЕ

1. Анализ развития быстродействующих электрических приводов инерционных объектов с низковольтным силовым питанием

1.1. Основные тенденции развития регулируемых электрических приводов автономных объектов

1.2. Основные тенденции развития силовых приводов систем наведения и стабилизации современных танков

1.3. Обзор систем управления стабилизаторами танкового вооружения

1.4. Известные математические модели привода горизонтального наведения стабилизаторов танкового вооружения

2. Разработка математической модели привода горизонтального наведения стабилизатора вооружения со статическим преобразователем

2.1. Обоснование структуры повышающего конвертора и рекуператора энергии

2.2. Модель статического преобразователя как системы «обратимый источник энергии - мостовой усилитель со звеном повышенного напряжения»

2.3. Модель привода со статическим преобразователем

3. Разработка методов повышения технических характеристик привода со статическим преобразователем

3.1. Разработка имитационной модели привода со статическим преобразователем в среде МАТЬАВ

3.2. Повышение точности быстродействующего электрического привода многомассовой системы

3.3. Повышение быстродействия электрического привода со статическим преобразователем

3.4. Результаты экспериментальной проверки привода со статическим преобразователем

4. Разработка методов повышения КПД и удельной мощности статического преобразователя

4.1. Минимизация потерь на перемагничивание в повышающем конверторе

4.2. Повышение КПД статического преобразователя за счет двухступенчатого регулирования выходного напряжения конвертора

4.3. Повышение КПД статического преобразователя за счет уменьшения пульсаций тока силовых ключей

4.3.1. Уменьшение пульсаций тока силовых транзисторов повышающего конвертора

4.3.2. Уменьшение пульсаций тока силового транзистора устройства рекуперации

4.4. Повышение КПД рекуперации энергии за счет слежения напряжения звена постоянного тока за ЭДС двигателя

4.5. Результаты внедрения предложенных способов повышения КПД и удельной мощности на опытных образцах статического преобразователя

4.6. Методика построения и расчета преобразователя быстродействующего электрического привода с низковольтным силовым питанием

Актуальность задачи. Развитие современных электрических приводов автономных объектов идет по пути увеличения их удельных показателей, снижения энергопотребления. В то же время постоянно возрастают требования к точностным и динамическим характеристикам. Решать эти задачи необходимо в условиях низковольтного, ограниченного по мощности бортового источника энергии. Примерами таких объектов являются мобильные робототехнические комплексы, манипуляторы на основе пространственных механизмов платформенного типа, системы управления полетом космических аппаратов, системы наведения и стабилизации вооружения автономных подвижных объектов. Кроме того, получение высоких точностных показателей затруднено тем, что большинство подобных объектов являются многомассовыми электромеханическими системами с упругими связями.

Таким образом, очевидно противоречие между высокими требованиями к быстродействию и точности и одновременно повышению энергоэффективности электрического привода в условиях низковольтного источника энергии. Разрешению этого противоречия для электрического привода системы наведения и стабилизации многомассового инерционного объекта и посвящена диссертационная работа.

Решению поставленных задач способствует создание транзисторного статического преобразователя, удовлетворяющего критерию максимума КПД силовой части быстродействующего электропривода с низковольтным силовым питанием.

Объект исследования. Объектом исследования настоящей работы является статический преобразователь быстродействующего электропривода с низковольтным силовым питанием.

Цель работы. Целью диссертации является разработка методики построения и расчета преобразователя, удовлетворяющего критерию максимума КПД силовой части быстродействующего электропривода с низковольтным силовым питанием.

Задачи работы. Поставленная цель работы достигается решением следующих задач:

1. Определение требований к статическому преобразователю на примере анализа технических характеристик современных систем наведения и стабилизации инерционных объектов.

2. Разработка имитационных моделей электронных узлов статического преобразователя и имитационной модели привода.

3. Разработка методов повышения КПД и удельной мощности статического преобразователя, включая алгоритмы и методы управления.

4. Определение эффективности разработанных методов с использованием имитационных моделей и экспериментальных исследований.

Методы исследований:

- математическая модель привода горизонтального наведения инерционного объекта выполнена на основе уравнений теоретической механики, элементов теории автоматического управления, методов электротехники, матричного исчисления, методов пространства состояний;

- при имитационном моделировании на ЭВМ привода и электронных узлов статического преобразователя использовались численные методы решения дифференциальных уравнений, методы визуального моделирования;

- достоверность и обоснованность научных результатов работы подтверждается хорошей сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Предмет исследования. Предметом исследования настоящей работы являются технические характеристики статического преобразователя быстродействующего электрического привода с низковольтным силовым питанием.

Отечественные системы наведения и стабилизации автономных подвижных объектов создавались такими организациями как «ВНИИ «СИГНАЛ» (г. Ковров), ФГУП «ЦНИИАГ», БГТУ «ВОЕНМЕХ» (г. С.Петербург), ОАО «Красногорский завод» (г. Красногорск), ОАО «УКБТМ» (г. Н. Тагил). Значительный вклад в теорию силовых приводов наведения и стабилизации внесли Тарасов В.В., Ривкин С.С., Бродский Л.Е., Кутузов В.К.,

Новоселов Б.В., Слипенко Г.К. и другие ученые. Значительный вклад в развитие регулируемого электрического привода внесли работы Ключева В.И., Ковчина С. А., Башарина A.B., Терехова В.М., Фираго Б.И. и др. Методы структурного и параметрического синтеза силовых транзисторных преобразователей разработаны в трудах Букреева С.С., Конева Ю.И., Мелешина В.И., Моина B.C.

Научная новизна.

1. Обоснована структура статического преобразователя быстродействующего электрического привода с низковольтным питанием.

2. Разработана математическая модель статического преобразователя как системы «обратимый источник энергии - усилитель мощности со звеном повышенного напряжения».

3. Предложены и реализованы методы повышения КПД и удельной мощности статического преобразователя, в том числе:

- способ ограничения тока заряда конденсатора звена повышенного напряжения, предназначенный для реализации оптимального по быстродействию процесса заряда (Пат. РФ № 2367081);

- способ управления симметрированием повышающего конвертора с использованием замыкания по индукции и напряженности поля в сердечнике силового трансформатора, обеспечивающий минимизацию потерь на перемагничивание (Пат. РФ № 2465711);

- алгоритм слежения напряжения звена постоянного тока за ЭДС двигателя, снижающий перегрузку двигателя при торможении и повышающий КПД рекуперации энергии;

- методы уменьшения пульсаций тока силовых транзисторов, повышающие КПД преобразования энергии, реализуемые путем оптимизации параметров силовой части и характеристик управления.

Практическая значимость.

1. Разработана имитационная модель привода со статическим преобразователем, позволяющая проводить исследования количественного влияния параметров реальной системы на характеристики привода.

2. Предложенная структура и методика настройки позволяют увеличить точность стабилизации привода горизонтального наведения на 3050% по сравнению с серийными аналогами.

3. Разработанные структура и методы управления статическим преобразователем позволяют при равных по сравнению с серийными аналогами габаритах получить вдвое большую перебросочную скорость, увеличить время работы от аккумуляторной батареи.

4. Разработанные структура и методы управления статическим преобразователем могут быть использованы как при модернизации систем наведения и стабилизации объектов вооружения и военной техники, так и в компонентах электроприводов других автономных объектов.

На защиту выносятся:

1. Результаты анализа силовых приводов с низковольтным питанием на примере систем наведения и стабилизации специального назначения, определяющие цель и задачи диссертационной работы.

2. Математическая модель статического преобразователя как системы «обратимый источник энергии - усилитель мощности со звеном повышенного напряжения».

3. Результаты численного моделирования и экспериментальных исследований эффективности предложенных методов повышения КПД и удельной мощности статического преобразователя.

4. Анализ влияния ограничений параметров статического преобразователя на динамические характеристики привода.

Реализация результатов работы. Данная диссертация обобщает самостоятельные исследования автора, полученные в ходе работ, проводимых коллективом «ВНИИ «СИГНАЛ» под руководством главного конструктора направления д.т.н. Новоселова Б.В. по совершенствованию приводов наведения и стабилизации автономных объектов. Полученные в диссертационной работе результаты внедрены в ОАО «УКБТМ», г. Н. Тагил (ОКР «С-88», 1995-2010 гг.), в ФНПЦ ОАО «КБТМ», г. Омск (ОКР «Бурлак», 2007-2011 гг.).

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на III конференции аспирантов и молодых ученых "Вооружение. Технология. Безопасность. Управление" (Ковров, 2008), на Молодежной конференции Московского отделения Международной общественной организации "Академия навигации и управления движением" (Москва, 2011), на II Всероссийской научнотехнической конференции "Мехатронные системы (теория и проектирование) " (Тула, 201 1).

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 8 печатных работ, получено 2 патента РФ на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 133 наименований и 10 приложений. Основная часть работы изложена на 175 страницах, содержит 55 иллюстраций и 15 таблиц. Общий объем работы составляет 191 страницу.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

В диссертационной работе получены следующие основные научные и практические результаты:

1. На примере анализа развития приводов наведения и стабилизации специального назначения определен комплекс требований к статическому преобразователю быстродействующего электропривода с низковольтным силовым питанием. Показана целесообразность применения при модернизации систем наведения и стабилизации с электрогидравлическими и электромашинными приводами с силовым низковольтным питанием статических преобразователей со звеном повышенного напряжения в сочетании с малоинерционным двигателем.

2. Построена математическая модель статического преобразователя как системы обратимый источник энергии - мостовой усилитель со звеном постоянного тока. В отличие от известных, модель учитывает симметрирование повышающего конвертора, ступенчатое переключение уровня выходного напряжения преобразователя, ограничение тока рекуперативного торможения и входного тока преобразователя.

3. Разработанные на базе математической модели способы управления электронными узлами преобразователя позволяют:

- повысить КПД статического преобразователя с 67.4% до 81.6% при удержании неуравновешенной нагрузки и с 75.8% до 86.9% при перебросе нагрузки;

- увеличить максимальную удельную мощность статического преобразователя с 202 Вт/дм (электромашинный привод) до 416 Вт/дм .

Для получения указанных результатов в диссертационной работе:

1) Показано, что минимизация потерь на перемагничивание силового трансформатора в различных режимах работы обеспечивается применением в устройстве симметрирования повышающего конвертора обратных связей по индукции, по напряженности поля в сердечнике и по максимальному за период значению тока намагничивания (Патент РФ № 2465711).

2) Установлено, что повышение КПД преобразователя за счет двухступенчатого регулирования напряжения звена постоянного тока возможно при реализации ограничения тока нагрузки повышающего конвертора путем изменения его выходного индуктивного сопротивления, что позволяет реализовать оптимальный по быстродействию процесс заряда конденсатора звена постоянного тока (Патент РФ № 2367081).

3) Установлено, что минимальные пульсации тока повышающего конвертора обеспечиваются при одновременном задании оптимальных параметров силового трансформатора, оптимальных величин частоты преобразования и задержки переключения силовых транзисторов.

4) Разработан алгоритм управления мостовым усилителем и устройством рекуперации при торможении исполнительного двигателя, учитывающий уменьшение ЭДС двигателя при торможении и пропорционально уменьшающий напряжение звена постоянного тока, что повышает КПД рекуперации энергии.

4. Установлено, что увеличение мощности статического преобразователя в сочетании с использованием нового двигателя с повышенной максимальной частотой вращения и перегрузкой по моменту позволяет увеличить максимальную скорость объекта управления по сравнению с электромашинным приводом на 70-100%.

5. Разработка преобразователя с быстродействием на порядок большим, чем у электромашинного усилителя позволила реализовать новую структуру привода с замыканием по координатам многомассовой системы и за счет этого повысить точность привода на 30-50% по сравнению с прототипом.

6. Полученные в диссертационной работе результаты внедрены в ОАО «УКБТМ», г. Н. Тагил, в ФНПЦ ОАО «КБТМ», г. Омск, что подтверждается прилагаемыми актами внедрения. Полученные в ходе создания преобразователя научные результаты могут быть использованы как при модернизации систем наведения и стабилизации объектов вооружения и военной техники, так и в компонентах электроприводов общепромышленного назначения.

1. Фролов Ю.М. Состояние и тенденции развития электропривода // Электромеханические комплексы и системы управления. - 2006. - №1. - С.4-10.

2. Краснов Д.В. Оценка потребности в высоковольтных регулируемых электроприводах переменного тока // Приводная техника. 2008. - №6. - С.З-13.

3. Белов М.П., Новиков В.А., Рассудов JI.H. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и комплексов. М.: Академия, 2007. - 576 с.

4. Горячев О.В., Шарапов М.А. Комплексная методика синтеза интеллектуального регулятора для следящего привода постоянного тока // Мехатро-ника, автоматизация, управление. 2006. -№11.- С.30-35.

5. Павловский В.Е. и др. Синтез манипулятора для мобильного робота на гусеничном шасси // Мехатроника, автоматизация, управление. 2011. - №5. - С.51-54.

6. Гречишников В.А. и др. Преобразовательный агрегат ёмкостного накопителя энергии для системы тягового электропривода метрополитена // Электротехника. 2011. - №5. - С. 17-22.

7. Кошелев К.С., Пешков М.В. Выбор параметров статического компенсатора реактивной мощности СТАТКОМ // Электротехника. 2008. - №7. -С.34-41.

8. Клевзович C.B., Иванов В.Г. Анализ систем управления гибридными силовыми передачами автомобиля// Мехатроника, автоматизация, управление. 2006. - №10. - С.26-31.

9. Ключников А.Т. и др. Мощности и скорости в электромеханической системе типа гибридная силовая установка автомобиля // Электротехника. -2010. -№10.-С.48-52.

10. Бербиренков И.А., Лохнин В.В. Тяговые двигатели на постоянных магнитах в электроприводе электромобиля // Известия Томского политехнического университета. 2011. т.318. - №4. - С.148-150.

11. Белоусов Б.Н. и др. Лабораторно-демонстрационный образец высокомобильной телеуправляемой транспортной платформы, адаптированной для использования альтернативного бортового источника энергии // Приводная техника. 2007. - №6. - С.43-52.

12. Омельченко В.В. Электромеханические приводы органов управления многоразовых космических систем с высокими энергетическими и динамическими показателями// Электротехника. 2007. - №2. - С.37-43.

13. Веселов Г.В. и др. Синергетическое управление электрическими рулевыми приводами // Известия Южного федерального округа. Технические науки. Т.61 2006. - №6. - С.254-263.

14. Польский В.А., Тхань Л.В., Ванин А.В. Повышение точности работы следящих электроприводов опорно-поворотных устройств радиотелескопов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2007. - №10. - С.34-40.

15. Тхань Л.В. Исследование и разработка системы приводов радиотелескопа РТ-7.5 на базе двигателей переменного тока, автореф. дис. . канд. техн. наук : 05.02.05. М, 2007.

16. Герман-Галкин С.Г., Гаврилов С.В. Исследование активного полупроводникового преобразователя в среде Matlab-Simulink // Электротехника. -2011. -№4.-С.51-56.

17. Новоселов Б.В. Новые подходы в проектировании регулируемых электроприводов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2011. - №2. -С.25-29.

18. Vincent P. Socci. System design configurations for vehicle-based mobile electric power applications // Power Electronics Technology 2005/Session PET06.

19. Бочаров В.В. и др. Двухуровневая транспортно-бортовая система электроснабжения постоянного тока // Практическая силовая электроника. -2011. -№43.-С.26-28.

20. Путов B.B. и др. Семейство аналитических и интеллектуальных адаптивных систем управления нелинейными упругими электромеханическими объектами // Мехатроника, автоматизация, управление. 2007. - №10. - С. 1624.

21. Макаров И.М. и др. Интеллектуальные системы управления автономными мобильными объектами // Мехатроника, автоматизация, управление. -2008. -№2.-С.6-11.

22. Дубин А.Е. и др. Платформы высокомобильных роботов специального назначения: компоновочные схемы и рекомендации // Приводная техника. -2007. -№6.-С.58-63.

23. Рубцов И.В., Саламаха П.Н. Аналитический синтез законов автоматического наведения и стабилизации оружия мобильного робототехнического комплекса специального назначения // Мехатроника, автоматизация, управление. 2006. - №10. - С.40-48.

24. Кочетков В.П., Коловский A.B. Оптимизация динамики автоматизированного электропривода с разрывным управлением // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета. 2011. - №4. - С.42-47.

25. Тарасенко А., Хлопотов А. Т-72Б "Рогатка" // Техника и вооружение,- 2007. №8.-С. 16-25.

26. Хлопотов А. Танк Т-72БА: Посредственная модернизация или модернизация по средствам? // Техника и вооружение.- 2009. №10. - С. 17-31.

27. Теория и конструкция танка. Т.2. Основы проектирования вооружения танка. Под ред. П.П. Исакова. М.: Машиностроение, 1982. - 252 с.

28. М.Б. Барятинский. Танк Т-80. М.: Вост. Горизонт. - 2002. - 56 с.

29. Суворов С. Российскому танкостроению быть и крепнуть // Техника и вооружение.- 2006. №6. - С.2-5.

30. Холявский Г. Энциклопедия танков. Полная энциклопедия танков мира 1915-2000 гг. -М.: Харвест, 2002. 572 с.

31. Баунин В.Г. Опыт разработки и перспективы развития приводов наведения CAO и РСЗО// Оборонная техника,- 2001. №5. - С.37-39.

32. Никольский М.В., Растопшин М.М. Танки «Леопард» (ФРГ). М.: Виктория, 1998. - 48с.

33. Стабилизаторы танкового вооружения 2Э28М (2Э28М-2). Техническое описание / М-во обороны СССР. М.: Воениздат, 1979. - 140 с.

34. Танк Т-80Б. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Книга первая.- М.: Военное издательство, 1984. 152 с.

35. Steven J. Zaloga. The Ml ABRAMS battle tank. Osprey publishing Ltd., 1985.-41 c.

36. Jane's Armour and Artillery, 2002.

37. Козырев В.В., Новоселов Б.В., Слипенко Г.К., Шаталов В.А. Электрический стабилизатор танковой пушки // Оборонная техника.- 2005. №2-3. С.65-71.

38. Литвиненко В. Системы управления огнем танков (состояние и перспективы развития) // Зарубежное военное обозрение. 1990. - №4. - С.28-32.

39. Jane's Armour and Artillery Upgrades, 2001-2002.

40. Спасибухов Ю. Ml АБРАМС основной боевой танк США. - М.: Техника- Молодежи, 2000. - 64 с.

41. Суворов С. Т-90 гордость отечественного танкостроения // Техника и вооружение.- 2005. - №12. - С.8-14.

42. Суворов С. Бронетанковая техника в современных войнах // Техника и вооружение,- 2006. №8. - С. 18-24.

43. Н. Стёркин. Модернизация ОБТ "Абраме"// Зарубежное военное обозрение. 2009. - №1.-С.41.

44. Ogorkievich R.M. Technology of tanks. Jane's Information Group, 1991.-424 c.

45. Устьянцев C.B., Колмаков Д.Г. Боевые машины Уралвагонзавода. Танк Т-72. М.: Медиа-Принт, 2004. - 198 с.

46. Ключев В.И. Ограничение динамических нагрузок электропривода. -М.: Энергия, 1971.-320 с.

47. Ковчин С.А., Сабинин Ю.А. Теория электропривода: Учебник для вузов. СПб.: Энергоатомиздат, 1994. - 496с.

48. Козырев В.В., Лукьянов Л.Е., Новоселов Б.В., Слипенко Г.К., Шаталов В.А. Пути и перспективы совершенствования стабилизаторов танкового вооружения // Оборонная техника.-2005.- №2-3.- С.65-71.

49. Samuel M. Katz. Merkava Main Battle Tank 1977-1996. Osprey.-1997.49c52. www.esw-wedel.de,www.army-technolog;Y.com/contractors/turrets/esw/53. www.systems.textron.com.

50. Каменщиков И.В., Кутузов C.B. Анализ характеристик усилителей мощности для электропривода постоянного тока // Приводная техника. 2005. -№2. - С.47-51.

51. Пат. №2376548 РФ, МКИ F41G 5/24. Привод стабилизации и наведения танкового вооружения. Гаменюк Ю.Ю., Попов В.А. №2008122614/02; Заявлено 04.06.2008; Опубл. 20.12.2009.

52. Пат. №2375810 РФ, МКИ Н02Р 7/00, Н02Р 7/14. Устройство управления двигателем постоянного тока. Гаменюк Ю.Ю. №2008122675/02; Заявлено 04.06.2008; Опубл. 10.12.2009.

53. Пат. №237581 1 РФ, МКИ Н02Р 7/285, Н02Р 7/292, Н02Р 1/18, Н02Р3/12, Н02Р 7/285, Н02Р 3/14. Устройство управления двигателем постоянного171тока. Орленко В.В., Гаменюк Ю.Ю. №2008119993/09; Заявлено 20.05.2008; Опубл. 10.12.2009.58. www.skbpa.ru

54. Суворов С. Танки Т-72. Вчера, сегодня, завтра // Техника и вооружение.- 2004. -№11.- С.24-30.

55. Пат. №2308659 РФ, МКИ F41G 5/24. Стабилизатор танкового вооружения. Говоров Н.С., Молокин A.B. №2005133975/02; Заявлено 02.11.2005; Опубл. 20.10.2007, Бюл. № 29. - 7 с.

56. Афанасьев А.Ю. Моментный электропривод. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 1997. - 250 с.

57. Новоселов Б.В., Бушенин Д.В. Проектирование механических передач следящего привода. Владимир, 1980. - 172 с.

58. Андрус С.Г. Механизм поворота танковой башни // Вестник бронетанковой техники. -1983.- №2. С. 12-14.

59. Пол. модель №55062 РФ, МКИ F16H 1/48. Мотор-редуктор. Молокин A.B., Говоров Н.С. №2006100400/21; Заявлено 01.02.2006; Опубл. 27.07.2006.

60. Встреча с представителями компании «РОСОБОРОНЭКСПОРТ». Материалы презентации ф. EADS. 2006. - 67 с.

61. Прищепо Ю.П. О лицензиях и вокруг них // Техника и вооружение.-2007. №2. - С.2-9.

62. Крутиков А. Больше мощности на рельсы. // Силовая электроника. -2005. -№2.-С.56-58.

63. Зезин В.Г., Корнилов С.Ф., Маклаков Ю.А, Новоселов Б.В. Синхронные электродвигатели серии СДМ для систем наведения и стабилизации // Оборонная техника. 2001.- №5.С.35-37.

64. Новоселов Б.В., Зезин В.Г. Регулируемые электроприводы переменного тока на базе синхронных и асинхронных машин // Оборонная техника.-2005.-№2-3,- С.63.

65. Садовский JI.A., Виноградов B.JI. Развитие регулируемого электропривода с новыми типами машин переменного тока // Приводная техника. -2001. №2. С.35-44.

66. Башилов А.С. и др. Системное проектирование вентильных двигателей с микропроцессорным управлением для прецизионных систем электропривода // Мехатроника, автоматизация, управление.- 2010. №4. - С.32-41.

67. Терехов В.М., Осипов О.И. Система управления электроприводов. М.: Академия, 2005. - 301 с.

68. Stabilization Systems in Modern Tanks // Military Technology. 2001, Special Issue № 3, p. 78-79.

69. Кутузов В.К., Слипенко Г.К., Хромушкин В.М. Компенсация скоростных возмущений в танковом стабилизаторе с оптимальным управлением // Вестник бронетанковой техники. -1989.- №6. С. 15-17.

70. Кутузов В.К., Слипенко Г.К., Никитин В.Е. Корректирующие устройства стабилизаторов танкового вооружения // Оборонная техника. -1981.-№4. С.54-56.

71. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами: учебное пособие для вузов. Л.: Энергоиздат, 1982. - 392с.

72. Кутузов В.К., Шаталов В.А. Повышение предельной добротности привода горизонтального наведения танковой пушки // Вестник бронетанковой техники. -1983,- №5. С. 12-15.

73. Modeling and control of a stabilization system. Kamil Afacan. A thesis in partial fulfilment of the requirements for the degree of master of science in mechanical engineering. 2004. - 76 c.

74. Purdy D.J. Main battle tank stabilization ratio enhancement using hull rate feedforward // Journal of battlefield technology. 1998. - vol 1, № 2.

75. Ким Д.П. Теория автоматического управления. Т.2. Многомерные, нелинейные, оптимальные и адаптивные системы,- М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2004. -464с.

76. Кутузов В.К., Никитин В.Е., Шаталов В.А. Динамика танковой башни как объекта регулирования стабилизаторов танкового вооружения // Вестник бронетанковой техники. -1983.- №2. С.14-15.

77. Кутузов В.К., Динамика танковой пушки как объекта регулирования стабилизаторов // Вестник бронетанковой техники. -1979.- №4. С. 14-15.

78. Корольков Ю.В., Леонтьев С.А. Определение передаточной функции танковой пушки как объекта регулирования с распределенными параметрами // Вопросы оборонной техники. 1972. - сер. IX, вып. 26. - С.11-15.

79. Modelling and Simulation of a Weapon Control System for a Main Bat tVitie Tank / Purdy D.J. // Proceedings of the 8 U.S.Army Symposium on Gun Dynamics. ARDEC Technical Report ARCCB-SP-96032, 1996. pp. 19-1 to 20-1.

80. Henry J. Sneck. Main Battle Tank flexible gun tube disturbance model: three segment model. ARDEC Technical Report ARCCB-TR-02015. - 2002. - pp.1 to 20.

81. Елисеев А.Д. Основные направления развития современных стабилизаторов танкового вооружения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. №11, часть 2. - 2012. - С.3-9.

82. Жаров Ю.С. Горизонтальные угловые люфты пушки в башне и их влияние на динамику объекта стабилизации // Вопросы оборонной техники. -сер. IX, вып. №41. 1974. - С. 27-32.

83. Бродский JI.E., Кутузов В.К., Медяков И.Н. К вопросу о пространственно-кинематическом возмущении стабилизаторов башен объектов БТТ // Вопросы оборонной техники. 1983. - сер. IX, вып. 8. - С. 27-31.

84. Кутузов В.К. Приближенный метод аппроксимации спектральных характеристик колебаний объектов БТТ// Вопросы оборонной техники. 1981 сер. XX, вып. 97.-С. 13-16.

85. Ривкин С.С. Стабилизация измерительных устройств на качающемся основании. М.: Наука, 1978. - 320 с.

86. Знатнов Ю.Н., Тарасов В.В. Галопо-креновое возмущение горизонтального стабилизатора танковой пушки // Вопросы оборонной техники. 1972 сер. IX, вып. 26,-С. 8-11.

87. Closed-loop optimization program for the M60A1 tank gun stabilization system. W.Binroth. BRL/TR-75-7484. 1975.

88. Кутузов В.К., Слипенко Г.К., Хромушкин В.М. Возможность повышения точности стабилизатора танкового оружия // Вестник бронетанковой техники. -1989,- №10. С.16-18.

89. Чобиток В. Ходовая часть танков. Подвеска. // Техника и вооружение,- 2005. -№7. -С.43-48.

90. Библиотека моделей трения в SIMULINK (опыт создания и использования) / Н.А. Хлебалин, А.Ю. Костиков // Труды Второй Всероссийской научной конференции «Проектирование инженерных и научных приложений в среде MATLAB».- М., 2004. С. 1611-1633.

91. Бас А.А., Миловзоров В.П., Мусолин А.К. Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом,- М.: Радио и связь, 1987. -160с.

92. Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника. М.: Техносфера, 2005. - 632 с.

93. Моин B.C. Стабилизированные транзисторные преобразователи. -М.: Энергоатомиздат, 1986 г. 376 с.

94. Семенов Б.Ю. Силовая электроника: от простого к сложному. М.: СОЛОН-Пресс. -2005,- 416 с.

95. Бландова Е.С., Бочарников М.Я. К вопросу разработки вторичных источников питания с бестрансформаторным входом // Электронная техника. Сер. Радиодетали и компоненты, 1976. вып.№4. - С.74-84.

96. Бальян Р.Х., Обрусник В.П. Оптимальное проектирование силовых высокочастотных ферромагнитных устройств. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1987.- 168 с.

97. Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. М.:Энергоатомиздат, 1992.-296 с.

98. Схемотехника устройств на мощных полевых транзисторах: Справочник / В.В. Бачурин, В.Я. Ваксенбург, В.П. Дьяконов и др.; Под ред. В.П. Дьяконова. М.: Радио и связь, 1994. - 280 с.

99. Апаров А.Б., Еременко В.Г., Негневицкий И.Б. Транзисторные преобразователи для низковольтных источников энергии. М.: Энергия, 1978. - 96 с.

100. Шерстюк В. Транзисторные ключи для силовой электроники -IGBT, MOSFET, а может быть, биполярный транзистор? // Электронные компоненты.- 2001. №4. -С.62-67.

101. Елисеев, А.Д. Математическая модель статического преобразователя стабилизатора танкового вооружения как нелинейной импульсной системы /А.Д. Елисеев, В.А. Шаталов // Вопросы оборонной техники. Серия IX. 2012. - №6(258).

102. Худяков В. Школа MATLAB. Урок 2. Библиотека SimPowerSys-tems // Силовая электроника 2005. - №2. - С.32-40.

103. Круглов В.П., Дьяконов В.В. Математические пакеты расширения MATLAB. Специальный справочник. СПб.: Питер, 2001. - 480 с.

104. Елисеев, А.Д. Исследование быстродействующего привода горизонтального наведения стабилизатора танкового вооружения со статическим преобразователем /А.Д. Елисеев, Б.В. Новоселов // Оборонная техника.- 2011. -№8. С.24-29.

105. ИЗ. Пат. № 2094939 РФ 6 Н02 М 7/5387. Способ преобразования напряжения и ключевой преобразователь напряжения. Айбатов JT.P. -95100040/07; Заявлено 11.01.95; Опубл. 27.10.97.

106. Эраносян С.А. Сетевые блоки питания с высокочастотными преобразователями. — JL; Энергоатомиздат, 1991.- 176 с.

107. Шевцов Д.А., Манбеков Д.Р. Компенсационные методы симметрирования // Практическая силовая электроника. 2006. - №24. - С.11-13.

108. Пат. № 2046527 РФ, 6 Н02 М 3/335. Двухтактный транзисторный инвертор. Гончаров В.В. 93039940/07; Заявлено 06.08.93; Опубл. 20.10.95.

109. Мелешин В.И., Опадчий Ю.Ф. Симметрирование транзисторных преобразователей с внешним возбуждением // Электронная техника в автоматике. Под ред. Ю.И Конева. М.: Советское Радио, 1974. - вып №6. - С. 50-55.

110. Глибицкий М.М., Мезенина Н.С. Способ ограничения одностороннего насыщения трансформатора транзисторного преобразователя. // Электронная техника в автоматике. Под ред. Ю.И. Конева. М.: Советское Радио, 1978. -вып. №10. - С.122-124.

111. Пат. № 2110133 РФ, 6 Н02 M 3/337. Транзисторный конвертор. Лютый В.Д., Коляго С.Н., Садомов С.Г. 4898885/09; Заявлено 02.01.91; Опубл. 27.04.98.

112. Пат. № 2367081 РФ, Н02 M 3/337. Двухтактный транзисторный преобразователь. Елисеев А.Д., Шаталов В.А. 2008101339/09; Заявлено 09.01.08; Опубл. 10.09.09. Бюл. № 25.

113. Елисеев, А.Д. Повышающий конвертор напряжения электрического стабилизатора вращающейся платформы / А.Д. Елисеев, В.А. Шаталов // Фундаментальные и прикладные проблемы техники й технологии.- 2013. -№ 2.

114. Румянцев М.Ю. Источники вторичного электропитания с вольто-добавочным устройством. // Практическая силовая электроника. 2005. - №17. - С.37-43.

115. Румянцев М.Ю. Высокочастотные трансформаторы с пониженной индуктивностью рассеяния для источников вторичного электропитания. // Практическая силовая электроника. 2005. - №19. - С.44-47.

116. Елисеев, А.Д. Исследование процесса рекуперации энергии в электроприводе с повышающим конвертором напряжения / А.Д. Елисеев, В.А. Шаталов // Труды Десятой Всероссийской научно-практической конференции178

117. Актуальные проблемы защиты и безопасности». Том 4. СПБ, 2007. - С.323-328.

118. Пат. № 2465711 РФ, Н02 М 1/40. Транзисторный преобразователь напряжения. Елисеев А.Д., Шаталов В.А. 2011 133080/07; Заявлено 05.08.11; Опубл. 27.10.12. Бюл. № 30.

119. Букреев С.С. Силовые электронные устройства: Введение в автоматизированное проектирование. М.: Радио и связь, 1982. - 256 с.

120. Источники вторичного электропитания / С.С. Букреев, В.А. Голо-вацкий, Г.Н. Гулякович и др.; Под. Ред. Ю.И. Конева. М. Радио и Связь, 1983. -280 с.