Сервопривод рулевой рейки беспилотного транспортного средства

Янушкевич, Сергей Сергеевич Отделение электроэнергетики и электротехники (ОЭЭ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

В процессе работы была разработана и исследована имитационная модель микропроцессорной системы управления синхронным двигателем с постоянными магнитами. В результате проведенных теоретических исследований электропривода рулевой рейки беспилотного транспортного средства, можно сказать что использование электропривода рулевой колонки от ЭУР для легковых автомобилей семейства ВАЗ в качестве следящего привода автобусов массой около 2.5 т, является возможным. В силу серийности производства и дешевизны рассматриваемого усилителя рулевого управления дальнейшие исследования являются перспективными.
Были рассчитаны основные параметры для построения имитационной модели управления. На основе разработанной математической модели, была построена имитационная модель синхронного электропривода в программе

Реферат ………………………………………………………………………………………………… 10

Введение ………………………………………………………………………………………………. 14

1. Обзор литературы………………………………………………………………………………. 16

1.1 Развитие современных беспилотных автомобилей ……………………………… 16

1.2 Электромеханические усилители рулевого управления ………………………. 20

2. Принципы построения следящего электропривода рулевой рейки БТС …. 24

2.1 Режимы работы электропривода рулевой рейки …………………………………. 24

2.2 Рассматриваемая компоновка электропривода рулевого управления……. 26

2.3 Математическое описание синхронного двигателя с постоянными
магнитами …………………………………………………………………………………………….. 28

2.3.1 Модель синхронной машины в неподвижной системе координат ……… 30

2.3.2 Модель синхронной машины во вращающийся системе координат …… 32

3. Расчет параметров элементов силовой цепи и синтез контуров
регулирования ………………………………………………………………………………………. 38

3.1 Механическая система ……………………………………………………………………… 38

3.2 Линеаризованная структурная схема следящего синхронного
электропривода……………………………………………………………………………………… 40

3.3 Синтез контуров регулирования синхронным электроприводом………….. 42

3.3.2 Синтез регулятора скорости …………………………………………………………… 45

3.1.4 Оптимизация контура положения …………………………………………………… 49

4. Имитационное моделирование следящего электропривода рулевой рейки 51

4.1 Описание имитационной модели ………………………………………………………. 51

4.2 Результаты моделирования ……………………………………………………………….. 56

Заключение …………………………………………………………………………………………… 58
5.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения………………………………………………………………………………… 59

5.1.1 Предпроектный анализ …………………………………………………………………… 59

5.1.2 Сегментирование рынка …………………………………………………………………. 59

5.1.3 Анализ конкурентных технических решений …………………………………… 60

5.1.4 FAST-анализ …………………………………………………………………………………. 62

5.1.5 Диаграмма Исикава ……………………………………………………………………….. 66

5.1.6 Матрица SWOT …………………………………………………………………………….. 66

5.1.7 Инициация проекта ……………………………………………………………………….. 71

5.1.2 Планирование научно – исследовательских работ ……………………………. 74

5.1.2.1 Структура работ в рамках научного исследования ………………………… 74

5.1.2.2 Разработка графика проведения научного исследования ……………….. 75

5.2 Бюджет научно – технического исследования (НТИ) ………………………….. 78

5.2.1 Расчет затрат на оборудование проекта …………………………………………… 78

5.2.1.2 Расчет затрат на оборудование и программное обеспечение ………….. 78

5.2.1.3 Основная заработная плата исполнителей темы ……………………………. 79

5.2.1.4 Дополнительная заработная плата исполнителей темы ………………….. 81

5.2.1.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) ………. 82

5.2.1.6 Накладные расходы …………………………………………………………………….. 83

5.2.1.7 Формирование бюджета затрат научно-технического исследования.. 83

5.3 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования …………………….. 84

5.3.1 Оценка сравнительной эффективности исследования ………………………. 85

Вывод …………………………………………………………………………………………………… 88
6. Социальная ответственность ………………………………………………………………. 90

6.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……… 91

6.2 Анализ вредных и опасных производственных факторов ……………………. 92

6.2.1 Шум ……………………………………………………………………………………………… 93

6.2.2 Механические повреждения …………………………………………………………… 94

6.2.3 Недостаток естественного света ……………………………………………………… 95

6.2.3.1 Выбор системы освещения ………………………………………………………….. 96

6.2.3.2 Выбор осветительных приборов …………………………………………………… 96

6.2.3.3 Выбор коэффициента запаса ………………………………………………………… 97

6.2.4 Микроклимат ………………………………………………………………………………… 97

6.2.5 Электропоражение ………………………………………………………………………… 98

6.3 Экологическая безопасность …………………………………………………………….. 99

6.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………. 101

Заключение …………………………………………………………………………………………. 104

Приложение А …………………………………………………………………………………….. 105

Список использованных источников …………………………………………………….. 122

В современном автомобилестроении чётко прослеживаются тенденции
постепенного перехода к интеллектуальным системам управления
транспортными средствами без участия человека. Для безопасной и
качественной работы беспилотного транспортного средства требуется решить
множество задач, связанных с организацией управления исполнительными
органами.
Многие из функций переходят от водителя к системам высокоточного
электропривода и решение задач, связанных с разработками надёжного и
компактного сервопривода рулевой рейки беспилотного транспортного
средства выходит на приоритетный уровень. Задача разработки
исполнительного электропривода для управления углом поворота колёс
беспилотного транспортного средства является в настоящее время
перспективной и актуальной.
Целью данной работы является разработка следящего электропривода
рулевой рейки для беспилотного транспортного средства, предназначенного
для перевозки пассажиров в пределах городской черты, с полной массой 2,5
тонны.
При достижении поставленной цели будут выполнены следующие
задачи: разработка структурной схемы, функциональной схемы, выбор
двигателя, выбор метода и системы управления, выбор элементной базы,
математическое и имитационное моделирование при различных видах
нагрузок, экспериментальная часть.
Объектом исследования представленной работы следует считать
разработку сервопривода рулевой рейки с заданными параметрами при
условии достижения оптимальных технических и экономических
характеристик. Предметом исследования является система следящего
электропривода рулевой рейки беспилотного транспортного средства.
Практическая ценность проделанной работы заключается в получении
более оптимального решения в отношении рулевого управления беспилотного
автобуса, путем использования дешевого и распространенного варианта
электропривода усилителя руля, добиваясь при этом, необходимых
требований к управлению.
1 Обзор литературы

1.Авто сайт для автолюбителей // Устройство гидроусилителя и
электроусилителяруля.Режимдоступа:
http://amastercar.ru/articles/steering_mechanism_2.shtml(датаобращения
04.12.2019).
2.Стуканов В.А., Леонтьев К.А. Устройство автомобилей. – М.: Форум,
2010. 496 с.
3.Исследованиесинхронногоследящегоэлектроприводанабазе
сервопривода «MINAS A4» и контроллера движения «PCI-Servo-4».– Томск:
Изд. ТПУ, 2009. – 44 с.
4.Пузанков А.Г. Автомобили. Устройство и техническое обслуживание. –
М.: Академия, 2007. 640 с.
5.Иванов А.М., Солнцев А.Н., Гаевский В.В. Основы конструкции
автомобиля. – М.: За рулем, 2007. 336 с.
6.Дентон Т. Автомобильная электроника. Самое полное описание
электрических и электронных систем. – М.: НТ Пресс, 2008. 576 с.
7.Королев В.В. Перспективы применения электроусилителей рулевого
управления/Проблемыэлектротехники,электроэнергетикии
электротехнологии:трудыIIВсероссийскойнаучно-технической
конференции с международным участием / 2007. С. 51-59.
8.Любимов И.И. Рулевое управление автомобиля – Саратов: Изд-во
Саратовского государственного технического университета. 28 с.
9.Авто сайт для автолюбителей // Системы современного автомобиля.
Режимдоступа:http://systemsauto.ru/wheel/electro_steering_gear.htm(дата
обращения 04.05.2019).
10.Скворцов Ю.В. Организационно-экономические вопросы в дипломном
проектировании: Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 2006. – 399 с.
11.Раицкий К.А. Экономика предприятия: учебник для вузов. – М.:
Дашков и К, 2002. – 1012 с.
12.Видяев И.Г., Серикова Г.Н., Гаврикова Н.А. Финансовый менеджмент,
ресурсоэффективность и ресурсосбережение: учебно-методическое пособие. −
Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2014. – 36 с.
13.Методическиерекомендациипооценкеэффективности
инвестиционных проектов: (Вторая редакция) / М-во экон. РФ,М-во фин. РФ,
ГК по стр-ву, архит. и жил. политике; рук. авт. кол.:Коссов В.В., Лившиц В.Н.,
Шахназаров А.Г. – М.: ОАО “НПО “Изд-во “Экономика”, 2000.
14.ГОСТ 12.0.003-2015 (ССБТ). «Опасные и вредные производственные
факторы. Классификация»
15.ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к
воздуху рабочей зоны»
16.ГОСТ 12.1.003-2014 ССБТ «Шум. Общие требования безопасности»
17.Правилаустройстваэлектроустановок,ПУЭ,утвержденные
Министерством энергетики России от 08.07.2002, №204, Глава 1.7.
18.ГОСТ 12.1.004-91, ССБТ «Пожарная безопасность. Общие требования»
19.СП 9.13130.2009 «Техника пожарная. Огнетушители. Требования к
эксплуатации»
20.Долин П.А. Справочник по технике безопасности. – 6е изд.,
переработанное и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 824 с.
21.СП 51.13330.2011 «Защита от шума»
22.СП 60.13330.2016 «Отопление, вентиляция и кондиционирование
воздуха»
23.ГОСТ 12.1.019 -2017 (с изм. №1) ССБТ. «Электробезопасность. Общие
требования и номенклатура видов защиты»
24.ГОСТ 12.0.004–2015 ССБТ. «Организация обучения безопасности труда.
Общие положения»
25.ГОСТ 12.2.003-91 «Система стандартов безопасности труда (ССБТ).
Оборудование производственное. Общие требования безопасности»
26.ГОСТ 12.1.038-82 ССБТ. «Электробезопасность. Предельно допустимые
уровни напряжений прикосновения и токов»
27.ГОСТ 12.1.012-2004 ССБТ. «Вибрационная безопасность. Общие
требования»
28.ГОСТ Р 50571.3-2009 «Электроустановки зданий. Часть 4. Требования
для обеспечения безопасности. Защита от поражения электрическим током».
29.ТКРФ,Статья221.Обеспечениеработниковсредствами
индивидуальной защиты.
30.ТК РФ. Глава 15. Рабочее время. Общие положения.
31.Федеральным законом от 24.07.1998 г. № 125-ФЗ «Об обязательном
социальном страховании от несчастных случаев на производстве и
профессиональных заболеваний».
32.ТК РФ, Статья 213. Медицинские осмотры некоторых категорий
работников.
33.Правила устройства электроустановок – 7-е изд. М.: Энергоатомиздат,
2011.
34.СП 52.13330.2016 «Естественное и искусственное освещение»

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Ольга Б. кандидат наук, доцент
    4.8 (373 отзыва)
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских... Читать все
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских диссертаций, дипломных и курсовых работ. Слежу за новинками в медицине.
    #Кандидатские #Магистерские
    566 Выполненных работ
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Дмитрий К. преподаватель, кандидат наук
    5 (1241 отзыв)
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполня... Читать все
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполняю уже 30 лет.
    #Кандидатские #Магистерские
    2271 Выполненная работа
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Энергосервисный договор
    📅 2018год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Асинхронный электропривод вентиляционной установки
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка имитационной модели системы электропитания тяжелого самолета
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Оптимизация структуры и режимов фотоэлектростанций северных территорий
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)