Анализ состава системы управления и расчет режима разбега и взлета дистанционно-пилотируемых летательных аппаратов

Разработка и внедрение программы моделирования системы автоматического управления взлетом самолетного типа для беспилотного летательного аппарата. Обзор и анализ существующих БЛА среднего класса аэродромного базирования, выбор оптимального способа взлета.

Рубрика Транспорт
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 07.02.2013
Размер файла 4,9 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

,

что не превышает предельно допустимого значения, установленного в СанПиН 2.2.4.1191.-03

б) Эргономические факторы

Основными элементами рабочего места оператора ПЭВМ являются рабочая поверхность, экран дисплея, клавиатура, рабочее кресло. Эргономические параметры рабочего места пользователя являются весьма важными, и их неверный выбор приводит к ухудшению здоровья пользователя и его повышенной утомляемости. Характеристики рабочего места оператора установлены СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы» и представлены в таблице 3.5

Таблица 3.5

Сводные характеристики рабочего места оператора

Параметр

Рекомендуемое значение, мм

Стол

Высота поверхности

680-800, 750 в случае нерегулируемой поверхности

Ширина

800, 1000, 1200, 1400

Глубина

800, 1000

Параметры полости (Ш Ч В)

500 Ч 600

Глубина полости

не менее 450 на уровне колен;

не менее 650 на уровне вытянутых ног

Сидячее место

Возможность изменения положения тела

+

Наличие подлокотника

+

Возможность регулировать высоту сидения и спинки

+

Возможность регулировать угол наклона

+

Ширина и глубина поверхности сиденья

не менее 400

Регулировка высоты поверхности сиденья

400-550

Высота опорной поверхности спинки

300 + -20

Ширина опорной поверхности спинки

не менее 380

Длина подлокотника

не менее 250

Ширина подлокотника

50-70

Регулировка подлокотников по высоте над сиденьем в пределах

230 +-30

На анализируемом рабочем месте конструкция рабочего стола обеспечивает возможность размещения на нем необходимого при работе комплекта документов. В выдвижных ящиках стола хранится литература, не используемая постоянно. Высота рабочей поверхности стола является нерегулируемой и составляет 730 мм. Размеры рабочей поверхности стола составляют: глубина - 630 мм, ширина - 1500 мм. Рабочий стол имеет пространство для ног высотой 700 мм, шириной - 600 мм, глубиной - 600 мм.

Кресло пользователя выполнено таким образом, чтобы поддерживать физиологически рациональную рабочую позу оператора в процессе трудовой деятельности, а также создавать условия для изменения позы с целью снижения статического напряжения мышц шейно-плечевой области и спины. Кресло является подъемно-поворотным и регулируемым по углу наклона спинки. Регулировка каждого положения является независимой и имеет надежную фиксацию. Кресло оборудовано подлокотниками для снижения статического напряжения мышц рук. Поверхность сиденья имеет глубину и ширину в 430 мм. Высота поверхности сиденья регулируется от 400 до 600 мм. Опорная поверхность спинки кресла имеет высоту 350 мм, ширину 400 мм. Угол наклона спинки в вертикальной плоскости регулируется в пределах 300 от вертикального положения. Подлокотники имеют высоту 250 мм и ширину 60 мм.

Клавиатура выполнена в виде отдельного устройства, имеет возможность свободного перемещения и располагается на расстоянии 200 мм от переднего края стола.

Приведенные параметры соответствуют СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к ПЭВМ и организации работы».

в) Психофизиологические факторы

При работе с ПЭВМ следует учитывать нервно-психологическую нагрузку. Правильный выбор монитора хорошего качества позволяет повысить продуктивность работы, предотвращает зрительное утомление, усталость и головные боли.

Допустимые визуальные параметры устройств отображения информации должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 52324-2005 «Эргономические требования к работе с визуальными дисплеями, основанными на плоских панелях», которые отражены в таблице 3.6:

Таблица 3.6

Время формирования изображения

Расстояние от наблюдателя от монитора должно быть не менее 400 мм. Изображение должно быть свободно от мелькания, шрифт должен быть со сглаженной ступенчатостью, высота знака ш набора символов должна соответствовать 20'-22'. Рабочее место и монитор с плоской панелью должны обеспечивать пользователю наблюдать экран при проектных направлениях с углом поворота головы от 0є до 20є.

Проектная освещенность экрана должна лежать в диапазоне 250-750 лк.

При наличии внешней освещенности яркость дисплея должна превышать минимальное значение, необходимое для получения визуальной резкости.

Жидкокристаллический монитор Asus PG191 имеет следующие характеристики:

габариты: 44,49 Ч46,3 Ч 24 см; видимая область: 19 дюймов (48.3 см); точка LCD-матрицы: 0.294 мм; яркость LCD-матрицы: 320 кд/м2; контрастность LCD-матрицы: 800:1; частота - 60 Гц; время отклика: 2 мс - типичное; формат LCD-матрицы: 5:4; разрешение LCD-матрицы: 1280 Ч 1024; угол обзора LCD-матрицы: 160° по горизонтали, 160° по вертикали; интерфейс: SXGA и располагается на рабочем месте таким образом, что изображение на любой его части различается пользователем без необходимости поднятия или опускания головы. Монитор установлен на уровне глаз пользователя, расстояние от глаз пользователя до дисплея составляет 50 см. Изображение свободно от мелькания (частота обновления экрана -- 60 Гц), шрифт со сглаженной ступенчатостью (методом ClearType). Для удобства просмотра монитор можно наклонять на 4 градуса вперед и 21 градус назад.

Конструкция дисплея предусматривает наличие органов регулирования яркости, контрастности и цветовой насыщенности изображения.

Как следует из приведенных данных, характеристики используемого монитора соответствуют требованиям ГОСТ Р 52324-2005 «Эргономические требования к работе с визуальными дисплеями, основанными на плоских панелях».

г) классификация помещения по электроопасности.

Электрические установки, к которым относится практически все оборудование ПЭВМ, представляют для человека большую потенциальную опасность. Также необходимо учесть опасность выхода из строя ПЭВМ и отрицательного воздействия на человека разрядных токов статического электричества.

Все помещения делятся по степени опасности на три класса: 1 - без повышенной опасности, 2 - с повышенной опасностью, 3 - особо опасные. Помещения без повышенной опасности - это сухие беспыльные помещения, с нормальной температурой воздуха и с изолирующими полами.

При работе на ПЭВМ, которые применяются в помещении без повышенной опасности, следует использовать заземление. Защитное заземление уменьшает опасность поражения током в случае прикосновения к корпусу.

д) классификация помещения по пожароопасности.

Как известно, пожар может возникнуть при взаимодействии горючих веществ, окисления и источников зажигания. В помещениях, где находится ПК, присутствуют эти три основных фактора, сопряжённые с пожаропасностью.

Горючими компонентами являются: строительные материалы для акустической и эстетической отделки помещений, перегородки, двери, полы, изоляция силовых и коммуникационных кабелей и др.

Источниками воспламенения на рабочем месте оператора ПК могут быть: электронные схемы ПЭВМ, устройства электропитания, кондиционирования воздуха, где в результате различных нарушений образуются перегретые элементы, электрические искры и дуги, способные вызвать различные загорания горючих материалов.

Для большинства помещений, в которых работают ПК, установлена категория пожарной опасности Д, что соответствует нормам (НПБ-105-03 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности»).

К средствам тушения пожара, предназначенным для локализации небольших загораний, относятся пожарные стволы, внутренние пожарные водопроводы, огнетушители, сухой песок, асбестовые одеяла и т.п. Для тушения пожаров на начальных стадиях широко применяются огнетушители.

Проведенный анализ условий труда показал, что при разработке дипломной работы особое внимание необходимо уделить мероприятиям по обеспечению электробезопасности.

3.2 Мероприятия по снижению влияния вредного фактора

В результате проведенного анализа условий труда на рабочем месте было признано соответствие параметров освещенности, электромагнитного излучения, шума требованиям гостов. В связи с наличием на рабочем месте большого числа электронно-вычислительной техники, выделяющей большое количество тепловой энергии, требуется рассчитать параметры системы кондиционирования воздуха.

3.2.1 Расчет кондиционирования воздуха производственного помещения

Для обеспечения заданных параметров микроклимата целесообразно предусмотреть кондиционирование воздуха и создать небольшое избыточное давление для исключения поступления неочищенного воздуха в производственное помещение.

Основой для расчета системы кондиционирования воздуха является расчет избыточного тепла в анализируемом помещении. Избыток тепла в помещении складывается из следующей формулы:

,

где Q - количество тепла в помещении, Вт;

Qобор - тепло от оборудования, Вт;

QП - поступление тепла от находящихся людей в помещении, Вт;

Qосв - выделение тепла электрическим освещением, Вт;

Qогр.к - поступление (летом со знаком +) и потери (зимой со знаком -) тепла через ограждение конструкции, Вт;

В производственном помещении источником тепла является следующее оборудование: ПЭВМ, многофункциональное устройство, монитор. Выделение тепла от корпусов вычислительных машин, устройств ввода и вывода информации и вспомогательного оборудования, указывается по данным каталогов, справочной информации заводов-изготовителей. Определить величину возможного выделения тепла от оборудования можно по следующей формуле:

,

где - коэффициент использования установочной мощности оборудования (0,95);

- коэффициент, учитывающий процент одновременно работающего оборудования ();

- суммарная установочная мощность оборудования, Вт.

В анализируемом помещении используются следующее оборудование с соответствующими мощностями:

· Системные блоки Pentium Certo Duo (440 · 5 = 2200 Вт);

· Плоскопанельные ЖК Мониторы Aser I221W (300 · 5 = 1500 Вт);

· Многофункциональное устройство HP Deskjet F4500 (1280 Вт)

Вт.

Количество полного тепла (), выделяемого одним человеком в помещении, обычно принимают из расчета 140 Вт, отсюда:

,

где - количество работающих в смену операторов.

Вт.

Количество тепла, поступающего от электрического освещения, определяется по фактической мощности осветительной установки:

,

где Nосв - суммарная установочная мощность светильников в Вт,

Nосв=4Ч18Ч20=1440 Вт;

K3 - коэффициент, зависящий от способа установки светильников производственного освещения и тепла источников света (K3=1 для подвесных светильников с люминесцентными лампами,

K3=0,7-0,9 для ламп накаливания,

K3=0,15-0,45 для светильников, встроенных в подвесной потолок);

K4 - коэффициент, учитывающий пускорегулирующую аппаратуру светильника (K4=1,2-1,3).

Вт.

Основные и добавочные потери теплоты следует определять, суммируя потери теплоты через отдельные ограждающие конструкции Q, Вт, с округлением до 10 Вт для помещений по формуле

где А - расчетная площадь ограждающей конструкции, м2,

R - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м2*C/Вт.

- расчетная температура воздуха,

- расчетная температура воздуха для холодного периода года при расчете потерь теплоты через наружные ограждения или температура воздуха более холодного помещения - при расчете потерь теплоты через внутренние ограждения,

- добавочные потери теплоты в долях от основных потерь. Так как окна помещения, где выполняется данная дипломная работа, обращены на юго-восток, то коэффициент =0.05,

- коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху по СНиП II-3-79. В соответствии с данным документом, для наружных стен и покрытий коэффициент .

Сопротивление ограждающей конструкции следует определять по СНиП II-3-79 (кроме полов на грунте). В соответствие с данным документом, R определяется по градусо-суткам отопительного периода. Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) следует определять по формуле:

ГСОП = (tв ? t от.пер. ) z от.пер. ,

где t в - расчетная температура внутреннего воздуха, °С,

t от.пер. , z от.пер. - средняя температура, °С, и продолжительность, сут, периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8°С.

Таким образом, ГСОП=(26+15)150=6150.

Тогда R для стен и наружных покрытий принимается равным 1.4 м2*C/Вт, а для окон и балконных дверей равным 0.35 м2*C/Вт.

Площадь перекрытия, выходящего наружу, суммируется из площади кирпичной стены, равной 16.5 м2, и площади окна, равной 8 м2.

Таким образом, потери тепла составляют:

Вт

Избыток тепла в помещении:

Вт.

После определения избытка тепла в помещении необходимо рассчитать производительность системы кондиционирования воздуха, которая обеспечит оптимальные микроклиматические условия.

Для систем кондиционирования воздуха (СКВ) различают полную (с поправкой на утечки воздуха в сетях) производительность и полезную (используемую в кондиционируемых помещениях). Полную производительность определяют в м3/ч по формуле:

,

где KПОТ - коэффициент, учитывающий потери в воздуховодах, определяется по СНиП П-33-75.

При установке кондиционера вне обслуживаемого помещения для воздуховодов из металла и пластмасс KПОТ = 1,1-1,15; L - полезная производительность системы, м3/ч.

Полезную производительность СКВ определяют по максимальным избыточным тепловым потокам в помещении в теплый период года по явному теплу Q (Вт) по формуле:

,

где c - удельная теплоемкость воздуха, c=1 кДж/(кг•K); с - плотность воздуха, с=1,2 кг/м3;

?tp - полная разность температур:

,

где tУ - температура воздуха, удаляемого из помещения, 32 °С; tО - температура воздуха, подаваемого в помещение, 22 °С.

м3/ч.

Определив значение требуемой производительности системы кондиционирования воздуха в помещении, необходимо установить четыре кондиционеров модели ARG25A с расходом воздуха 1100 м3/ч.

Выводы

В разделе «Охраны труда и окружающей среды» был проведен анализ условий туда по следующим факторам: санитарно - гигиенические, эргономические, психофизиологические. Было выявлено соответствие характеристик производственного помещения принятым нормативным значениям. На основании изученной литературы, был проведен расчет кондиционирования воздуха на рабочем месте. В результате расчета предложено использовать четыре кондиционера модели ARG25A с расходом воздуха 1100 м3/ч для нормализации воздуха лабораторного зала.

Соблюдение условий, определяющих оптимальную организацию рабочего места оператора ПЭВМ, позволит сохранить хорошую работоспособность в течение всего рабочего дня, повысит как в количественном, так и в качественном отношении производительность труда оператора, что в свою очередь будет способствовать быстрейшему выполнению поставленных перед ним задач.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам дипломного проектирования были получены следующие основные результаты:

- произведен обзор и анализ существующих БЛА и способов взлета;

- был выбран определенный БЛА среднего класса аэродромного базирования;

- проведен полный расчет режима взлета БЛА «по-самолетному»;

- разработан алгоритм оптимального набора высоты на режиме взлета;

- выбран необходимый состав системы управления, обеспечивающий выполнение задач, связанных с управление БЛА на всех режимах его функционирования;

- разработана нестационарная модель БЛА в продольном канале;

- произведен синтез коэффициентов закона управления, удовлетворяющих заданным динамическим и точностным характеристикам системы управления;

- разработана имитационная модель САУ БЛА в среде Matlab Simulink;

- проведен анализ характеристик САУ, подтвердил результаты аналитического расчета режима взлета БЛА.

CПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. И.В. Остославский «Аэродинамика самолета», - М: Государственое изд-во оборонной промышленности,1957.

2. В.Е. Мосолов, В.Н. Харитонов. «Системы автоматического управления угловым движением летательных аппаратов»: Учебное пособие. - М.: Изд-во МАИ, 1995 г.

3. Е.И. Кринецкий «Системы самонаведения», - М: Машиностроение, 1970 г.

4. И.А. Михалев, Б.И. Окоемов, М.С. Чикулаев «Системы автоматического управления самолетом», - М: 1987 г.

5. «Основы устройства, проектирования и производства летательных аппаратов (Дистанционно-пилотируемые летательные аппараты)»/под ред. И.С. Голубева, Ю.И. Янкевича. - М: Изд-во МАИ, 2006.

6. И.А. Михалев, Б.И. Окоемов, И.Г. Павлина, М.С. Чикулаев, Ю.Ф. Киселев «Системы автоматического и директорного управления самолетом», - М: Машиностроение, 1974.

7. «Беспилотные самолеты вертикального взлета и посадки»/ под ред. д-ра техн. Наук, профессора Н.К. Лисейцева, -М: Изд-во МАИ, 2009

8. журнал "Моделист-Конструктор" №12, 1988

9. «Экономическое обоснование дипломных проектов (работ) по приборо- и радиостроению. Методические указания»/Под редакцией В. П. Панагушина. - М.: ИВАКО Аналитик, 2008.

10. Дайнов В.М., Березин М.И.: «Защита от вредных производственных факторов при работе на ПЭВМ»: учебное пособие, М.: МАИ, 2002.

11. СНиП 23.05-95. Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования.

12. ГОСТ 12.1.003-83. ССБТ. Шум Общие требования безопасности.

13. ГОСТ 12.1.030-81. ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление.

14. ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

15. ГОСТ Р 52324-2005. Эргономические требования к работе с визуальными дисплеями, основанными на плоских панелях.

16. НПБ 105-03. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.

17. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. Гигиенические требования к ПЭВМ и организации работы.

18. СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях».

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.