Разработка алгоритмов контроля и диагностики системы управления ориентацией космического аппарата - Авиация и космонавтика - Скачать бесплатно
c — коэффициент солнечного климата.
Для IV светового пояса выбираем m = 0.9. Исходя из ориентации окон по
сторонам света c = 0.85. Тогда [pic].
В соответствие с ДНАОП 0.00-1.31-99 нормативный показатель КЕО должен
быть не менее 1,5%.
В качестве источников света используются люминесцентные лампы
мощностью 40 Вт или энергоэкономные мощностью 36 Вт типа ЛБ, ЛХБ, ЛЕЦ как
наиболее эффективные и приемлемые с точки зрения спектрального состава,
цветовая температура излучения которых находится в диапазоне 3500-4200 К.
Для освещения помещения применяются светильники серии ЛС004 с
металлической экранирующей решеткой и непрозрачными боковинами.
Шум является одним из наиболее распространенных в производстве
вредных факторов. При длительном воздействии шума человек быстро устает,
раздражается, происходит перенапряжение слуховых анализаторов. В
соответствии с ГОСТ 12.1.003-89 и ДНАОП 0.03-3.14-85 в вычислительных
центрах эквивалентные уровни звука не должны превышать 50 дБА. Согласно
ГОСТ 12.1.012-90 уровень вибрации для категории II, тип в, в условиях
«комфорта» не должна превышать 75 дБ. Для уменьшения уровня звука и
вибрации применяются демпфирующие материалы (отсек принтера с печатающей
головкой закрывается крышкой, используется резиновая прокладка между
принтером и столом).
Основным источником электромагнитного излучения, в том числе
рентгеновского, в помещении являются электронно-лучевые трубки (ЭЛТ)
мониторов. Согласно ДНАОП 0.00-0.31-99 мощность экспозиционной дозы
рентгеновского излучения трубки в любой точке перед экраном на расстоянии
5 см от его поверхности не должна превышать 100 мкР/ч. Защита пользователей
ЭВМ от ЭМИ и рентгеновского излучения обеспечивается с помощью экранов из
специального затемненного стекла. Нормы ЭМИ для диапазона частот 15-
25 кГц по электрической составляющей Е не должны превышать 50В/м, по
магнитной составляющей Н – 5А/м.
Однако требования ТСО’95 более жесткие. Например, нормы Е и Н в том
же диапазоне частот равны значениям 1 В/м и 20 мА/м.
Допустимые уровни напряженности электростатического поля на рабочем
месте оператора, согласно ГОСТ 12.1.045-84, не должны превышать 20 кВ на
метр. В помещениях для предотвращения образования статического
электричества и защиты от него должны иметься нейтрализаторы и увлажнители
воздуха, пол должен иметь антистатическое покрытие, а также необходимо
делать заземление экрана дисплея.
Рентгеновское излучение и статическое электричество вызывает
ионизацию воздуха с образованием положительных ионов, считающихся
неблагоприятными для человека. Норма содержания легких аэроионов обоих
знаков от 1500 до 5000 в 1 см3 воздуха ДНАОП 0.00-1.31-99. Мероприятиями по
снижению количества ионов в воздухе являются увлажнение воздуха и
проветривание помещения.
Для уменьшения воздействия рентгеновского излучения и ЭМИ экран
снабжен специальным покрытием, снижающим уровень этого излучения. Также
снижение интенсивности электромагнитного и рентгеновского излучений
достигается сокращением времени облучения: общее время работы не должно
превышать 4 часа за смену, длительность перерыва для отдыха должна
составлять от 5 до 15 минут. Общий перерыв через 4 часа. Дополнительный
перерыв через 3 часа и за 2 часа до окончания работы.
8.3 Техника безопасности
Эксплуатируемый персональный компьютер IBM PC не является источником
механических и тепловых опасностей, но является потребителем
электроэнергии. Поэтому, при рассмотрении вопросов техники безопасности
ограничиваемся электробезопасностью.
Согласно ДНАОП 0.00 – 1.31 –99 при проектировании систем
электроснабжения, при монтаже силового электрооборудования и электрического
освещения и в зданиях и помещениях для ЭВМ необходимо придерживаться
требований нормативно-технической документации.
ПЭВМ является однофазным потребителем электроэнергии, питающейся
переменным током напряжением 220В и частотой 50Гц, от сети с заземленной
нейтралью. По способу защиты человека от поражения электрическим током ЭВМ
должно соответствовать первому классу защиты согласно ГОСТ 12.2.007.0-75.
Защиту от случайного прикосновения к токоведущим частям обеспечивают
конструктивные, схемно-конструктивные и эксплуатационные меры защиты.
Комплекс необходимых мер по электробезопасности определяется, исходя из
видов электроустановки, ее номинального напряжения, условий среды, типа
помещения и доступности электрооборудования.
По степени опасности поражения электрическим током помещение
относится к помещениям без повышенной опасности, в соответствии с ПУЭ-87
[12]. В ПУЭ-87 [33] предусмотрены следующие меры электробезопасности:
1) Конструктивные меры
IBM PC относится к электроустановкам до 1000В закрытого исполнения,
все токоведущие части находятся в кожухах. В соответствии с ГОСТ 14255-69 и
ПУЭ-87 [34] выбираем степень защиты персонала от соприкосновения с
токоведущими частями внутри защитного корпуса и от попадания воды внутрь
корпуса – IP-44.
2) Схемно-конструктивные меры
В качестве схемно-конструктивной меры безопасности предусматривается
зануление в соответствии с ГОСТ 14255-69.Кроме того, используется двойная
изоляция монитора и малые напряжения (менее 42 В).
В помещении размещено 5 компьютеров, поэтому кабель прокладывают в
металлических трубах и гибких металлических рукавах с отводами. Если ЭВМ
размещены в центре помещения электросеть прокладывается в каналах или под
съемным полом в металлических трубах и гибких металлических рукавах.
Произведем расчет зануления в соответствии с требованиями [33].
Схема электроснабжения зануляемой электроустановки представлена на
рисунке 8.1:
[pic]
Рисунок 8.1 – Схема электроснабжения зануляемой электроустановки
где
ТрU1/U2 – трансформатор масляный понижающий , схема соединения
обмоток – звезда-звезда;
СШ – сборная шина;
РЩ – распределительный щит;
А.З. – аппарат защиты;
L1 – длина участка сети от распределительного щита до
электроустановки;
L2 – длина участка сети от понижающего трансформатора до
распределительного щита
R0 – сопротивление заземлителя нейтральной точки;
Р1 – мощность потребителя (компьютеры, принтер, ксерокс,
электроосвещение);
Электросеть выполнена как двухпроводная сеть, состоящая из фазного
провода и нулевого защитного проводников.
L1=45 м; L2=450 м; P1=2550 Вт.
Материал жилы – медь, способ прокладывания:
1-й участок – в металлической трубе; 2-й участок – в земле.
Произведем расчет автомата отключения.
Постановка задачи зануления электроустановки: определение такого
сечения нулевого защитного проводника при котором ток короткого замыкания
Iкз в заданное число раз К превысит номинальный ток срабатывания аппарата
защиты Iном, что обеспечит отключение поврежденного потребителя.
1) Выбор типа автоматического выключателя.
1а) Определение тока, питающего электроустановки мощностью Р1 = 2550 Вт:
I1н = Р1/UФ = 2550/220 = 11,59 А,
где Uф – фазное напряжение (220 В);
1б) Определение расчетной величины тока срабатывания защитного аппарата:
Iрасч = (Кп/Кт)*I1н = (3/2.5)*11,59 = 13,909 А.
где Кп = 3 – коэффициент кратности пускового тока;
Кт = 2.5 – коэффициент тяжести пуска электроустановки (зависит от
времени пуска: t = 5 с, пуск легкий).
1в) Выбор типа автоматического выключателя и определение величины тока
срабатывания аппарата защиты:
Iном = 16 А; тип автоматического выключателя АЕ2026.
2) Определение тока короткого замыкания фазы на корпус электроустановки:
Iкз=Uф/Zпфн.
Zпфн – сопротивление петли фаза-ноль.
2а) Сечение фазного провода определяется в зависимости от допустимого
длительного тока, способа прокладки проводов и материала проводов:
Для нахождения сечения провода, определим диаметр провода d. Где d
определяют по значению тока I [A], и допустимой плотности тока J [A/мм2].
Табличное значение: J = 5 [A/мм2].
[pic];
I =I1н ,тогда:
d = 1.78 мм;
Sф1 = [pic]= 2,5мм2;
0,5* Sф1[pic]Sн1[pic] Sф1
Sн1 = Sф1 = 2,5 мм2
Согласно требованиям ДНАОП 0.00 – 1.31 – 99, площадь сечения нулево-
го рабочего и нулевого защитного проводников в однофазной 3-х проводной
сети должны быть равны: где Rнз – нулевое защитное сопротивление.
2б) Определение сопротивления фазного проводника
Rф1 = [pic]*L1/Sф1 = 0,018*45/2.5 = 0,3226 Ом
Rн1 = Rф1* L1 = 0, 3226 Ом
2в) Потери напряжений Uп1 на 1-м и Uп2 на 2-м участках не должны превышать
22 В.
Uп1+Uп2 [pic] 22 В;
Uп1 = I1н*Rф1 = 11,59*0, 3226 = 3,738 В;
Uп1[pic]U1д [pic] 9 В;
U1д – допустимое потеря напряжения;
2г) Определяем мощность P2 и проделываем аналогичные вычисления, как и для
P1
P1=2,55 кВт, тогда P2=100* P1=255 кВт,
I2н = Р2/UФ = 255000/220 = 1159,09,
[pic];
I =I2н ,тогда:
d = 17,204 мм;
Sф2 = [pic] = 232.342 мм2;
0,5* Sф2[pic]Sн2[pic] Sф2
Sн2 = Sф2 = 232.342 мм2
Rф2 = [pic]*L2/Sф2, где [pic] = 0.018 Ом*мм2/м.
Rф2 = 0.018*450/232.342 = 0,01296 Ом
Rф2 = Rн2= 0,01296 Ом
2д)Потери напряжений Uп2 на 2-м участках :
Uп2 = I2н*Rф2 = 1159,09*0,01296 = 15,02 В;
Uп2[pic]22-U1д
Проверяем необходимое выполнение условия Uп1+Uп2 =3,738+15,02; тогда
18,758 < 22В – условие выполняется
2е) Определение полного сопротивления трансформатора.
Выбираем мощность силового трансформатора Nтр. Для масляного транс-
форматора при схеме соединения обмоток звезда-звезда и напряжении на
первичной обмотке до U=20-35 кВ:
Nтр = f(Р2) = 4*Р2.
Nтр = 4*Р2 = 4*255 = 1020 кВт.
Выбираем сопротивление обмотки трансформатора по таблице
Zтр = f (Nтр) = 0,121 Ом.
2ж) Определяем полное сопротивление петли фаза-нуль Zпфн и ток короткого
замыкания на замкнутый корпус Iкз:
[pic],
где x – сопротивление взаимоиндукции и индуктивного сопротивления.
Для медных проводников и в случае совместного проложения фазного,
нулевого рабочего и нулевого защитного [pic].Сделав необходимые вычисления
получим:
Zпфн = 0,64 Ом;
Iкз = Uф/Zпфн = 220/0,64 = 343,75 A.
3) Проверка выполнения условий надежности работы зануления.
Должно выполняться условие Iкз [pic] к*Iном, где к=3 – коэффициент
запаса защиты при защите автоматическими выключателями.
343,75 [pic] 41,727 – условие выполняется.
Вывод: Для обеспечения отключения электроустановки в короткое время
необходимо использовать автоматический выключатель АЕ2026 с током сра-
батывания Iном = 16 А; на первом участке сети (от распределительного щита
до электроустановки) – нулевой защитный провод сечением Sн1 = 2,5 мм2.
3) Эксплутационные меры
Необходимо соблюдать правила техники безопасности при работе с
высоким напряжением и следующие меры предосторожности:
– монтаж, обслуживание, ремонт и наладка ЭВМ, замена деталей,
приспособлений и блоков должна осуществляться только при полном выключении
питания;
– в помещениях, где эксплуатируется больше 5 компьютеров на видном и
доступном месте устанавливается аварийный и резервный выключатель для
полного отключения электропитания;
– заземленные конструкции помещения должны быть надежно защищены
диэлектрическими щитками или сетками от случайного проникновения.
Работник, поступающий на работу, обязательно проходит вводный и
первичный инструктаж по технике безопасности в целях профилактики
несчастных случаев, а также знакомится с инструктажем по соблюдению мер
техники безопасности при работе с ПЭВМ.
8.4 Пожарная безопасность
Согласно с требованием ГОСТ 12.1.004-91 пожарная безопасность
обеспечивается следующими нормами:
– системой предотвращения пожаров;
– системой пожарной защиты;
– организационными мероприятиями по пожарной безопасности.
Предотвращение пожара достигается следующими мерами: предотвращение
образования горючей среды, предотвращение образования в горючей среде
источников зажигания.
Для уменьшения опасности образования в горючей среде источников
зажигания предусмотрено:
а) использование электрооборудования, соответствующего классу
пожароопасной зоны П-IIa, для которой степень защиты оболочки
электрооборудования должна быть не менее IP-44, степень защиты светильников
IP-23;
б) молниезащита зданий, сооружений и оборудования (для условий города
Харькова со средней грозовой деятельностью 20 часов в год и более
установлена III категория молниезащиты). Молниеотвод выполнен в
соответствии с требованием [34];
в) обеспечение защиты от короткого замыкания;
г) применение заземления экрана для стока статического электричества
и др.
Помещение, в котором выполнялась дипломная работа, расположено на
четвертом этаже шестиэтажного здания. В ней находится 6 компьютера. Размеры
комнаты: длина-8м, ширина-5м, высота-4,2м. Общая площадь состав-ляет 40 м2,
что соответствует требуемым нормам ДНАОП 0.00-1.31-99, согласно которым на
одно рабочее место должно приходится не менее 6,0 м2.
По категории взрыво- и пожароопасности согласно ОНТП-86 [35] данное
помещение относится к категории В – пожароопасное из-за твердых сгораемых
материалов (рабочие столы, бумага, изоляция и др.). Исходя из категории
пожароопасности и этажности здания, степень огнестойкости здания II
согласно ДБН В 1.1-2002 и СНиП 2.09.02-85 [36].
При выборе средств тушения пожара для обеспечения безопасности
человека от возможного поражения электрическим током в помещении предус-
мотрено использовать углекислотные огнетушители ВВК-7 емкостью 7 литра.
Огнетушители находятся на видном и легко доступном месте (см. таблицу 5.5).
При возникновении пожара предусмотрена возможность сообщения в пожарную
охрану по телефону [37].
В системе пожарной защиты предусмотрены следующие меры:
1. Система автоматической пожарной сигнализации оснащена дымовыми
сигнализаторами.
2. Помещение оснащено углекислотными огнетушителями – ВВК-7.
3.Для успешной эвакуации персонала двери помещения имеют следующие
размеры:
– ширина не менее 1.5 м;
– высота не менее 2.0 м.
Ширина коридора 1.8 м. Рабочее помещение должно иметь два выхода.
Расстояние от наиболее удаленного рабочего места не должно превышать
100 м.
Организационными мероприятиями пожарной профилактики является
обучение производственного персонала противопожарным правилам, издание
необходимых инструкций и плакатов, средств наглядной агитации. Обязательным
является наличие плана эвакуации.
Таблица 8.5 – Перечень первичных средств пожаротушения, обязательных в
вычислительном центре
|Пло-ща|Первичные Средства |Кол-в|Огнегасящий эффект |
|дь, |пожаротушения (тип, |о, | |
|кв.м. |наименование) |шшт. | |
|40 |углекислотные |2 |Разбавление воздуха углекислым газом и|
| |огнетушители | |снижение в нем содержания кислорода до|
| |ВВК-7, войлок, | |концентрации, при которой прекращается|
| |кошма, песок | |горение. Огнетушащий эффект указанным |
| | | |газом обуславливается потерями теплоты|
| | | |и снижением теплового эффекта реакции |
| | | |прекращение доступа кислорода к |
| | | |горящим элементам. |
8.5 Охрана окружающей среды
25 июня 1991 года принят Закон Украины «Об охране окружающей
природной среды» (редакции Закона 1993, 1996 г.). Закон определяет
правовые, экономические, социальные основы охраны окружающей среды.
Задачей законодательства об охране окружающей среды является
регулирование отношений в области охраны природы, использовании и
воспроизводстве природных ресурсов, обеспечении экологической безопасности,
предупреждения и ликвидации отрицательного воздействия хозяйственной и иной
деятельности на окружающую среду, сохранение природных ресурсов,
генетического фонда нации, ландшафтов и других природных объектов.
При массовом производстве мониторов нельзя не учитывать их влияние на
окружающую среду на всех стадиях их «жизни» при изготовлении, эксплуатации,
окончания срока службы. Сегодня действуют экологические стандарты, которые
определяют требования к производству и материала. Они не должны содержать
фреонов, хлоридов и бромидов (BS 7750) ТСО '95.
В стандарте ТСО '99 допускается ограничение использования кадмия в
светочувствительном слое экрана дисплея и ртути в батарейках. Аппараты,
тара и документация должны допускать нетоксичную переработку после
использования. Международные стандарты, начиная с ТСО '92, включают
требования пониженного электропотребления и ограничивают допустимые уровни
мощности потребляемой энергии в неактивном режиме.
Работа на ПК типа Intel Pentium-Ill не оказывает вредного воздействия
на окружающую среду. После истечения срока службы он полностью подлежит
вторичной переработке. Необходимо выполнять требования стандарта ISO
-14000, который определяет требования к организации
производственного процесса с минимальным ущербом, для окружающей природной
среды.
Ужесточение требований к производству и материалам, а также
разработка новых производственных и утилизационных технологий позволяет
уменьшить антропогенную нагрузку на окружающую среду.
Соблюдение приведенных правил и норм безопасности позволяет улучшить
условия труда в помещении.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной дипломной работе:
1. Разработаны и изучены математические модели: упругого космического
аппарата, командных приборов (ГИВУС), исполнительных органов – двигатели
стабилизации большой и малой тяги (ДБТ, ДМТ).
2. Разработан алгоритм функционирования СУО, включающий в себя:
алгоритм стабилизации СУ, алгоритм идентификации отказов исполнительных
органов СУ на базе субоптимального фильтра Калмана-Бьюси, алгоритм
диагностики отказов чувствительных элементов ГИВУС на базе фильтра
Льюинбергера, алгоритм остаточной тяги.
3. На базе разработанных алгоритмов было проведено математическое
моделирование СУО с учетом моментов внешних сил (аэродинамических и
гравитационных). Результаты моделирования показали высокую эффективность
разработанных алгоритмов. Так идентификация ДС при остаточной тяге 15%
составила - 5.3 сек, а для диагностики чувствительных элементов ГИВУС
потребовалось 3 такта БЦВМ.
4. Разработанные алгоритмы имеют практическую ценность и могут в
дальнейшем усовершенствоваться. Так для диагностики и контроля отказов
чувствительных элементов ГИВУС, можно использовать фильтр Калмана,
нейронные сети и элементы искусственного интеллекта.
.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ
1. Раушенбах Б.В., Токарь Е.Н. Управление ориентацией космических
аппаратов. - М.: Наука, 1974. - 600 с.
2. Синяков И. М. Системы управления упругими подвижными объектами. –
Л.: ЛГУ, 1981. – 200 с.
3. Разыграев А. П. Основы управления полетом космических аппаратов и
кораблей. – М.: Машиностроение, 1977. – 472 с.
4. Алексеев К. Б., Бебенин Г. Г. Управление космическими
летательными аппаратами. – М.: Машиностроение, 1974. – 340 с.
5. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Применение кватернионов в задачах
ориентации твердого тела. - М.: Наука, 1973. - 320 с.
6. Инженерный справочник по космической технике. Изд. 2-е, перераб.
и доп. Под ред. А.В.Солодова. - М.: Воениздат, 1977. – 430 с.
7. Кузовков Н.Т.
|
