Система стабілізації напрямленої антени
Автор: Погорілий Юрій Олегович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Роботомеханічні системи та комплекси
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У першому розділі магістерської кваліфікаційної роботи розглянути основні варіанти застосування систем стабілізації. Проаналізовано конструктивні і функціональні особливості різних варіантів виконання систем стабілізації, їх основні переваги та недоліки. На основі виконаного огляду інформаційних джерел обгрунтовано завдання подальшої розробки і дослідження системи стабілізації направленої антени для подальшого встановлення на БПЛА. У другому розділі магістерської кваліфікаційної роботи побудовано базову матиматичну модель кінематики механізму стабілізації у випадку прямого керування антеною в просторі. Осною матиматичної моделі є пряма задача кінематики за допомогою якої ми можемо визначати положення й орієнтацію кінцевої ланки механізму, також було проаналізовано якобіан на наявність умов сингулярності звідки ми виявили, що існує кут ??2=90° при якому механізм входить в сингулярність. Задача оберненої кінематики не була внесений в даний розділ, так як способів вирішення даної задачі існує багато і практичніше скористатися готовим модулем оберненої кінематики, як наприклад в середовищі імітаційного моделювання CoppeliaSim. У третьому розділі магістерської кваліфікаційної роботи було проведено підбір компонентів у відповідності до поставленої задачі. А саме:для виконання задачі рушіїв ми обрали сервоприводи CLS1227RP;для отримання інформації щодо поточної орієнтації засобу на якому знаходиться система, ми вибрали інерційний вимірювальний пристрій GY-86; - для виконання експерементальної перевірки зв’язку виникає необхідність обрати направлену антену, в нашому випадку за неї слугуватиме антена Maple Wireless 5.8G 11dBi RHCP/LHCP. Після того як ми обрали комплектуючі маючи їхні характеристики, ми розробили кілька 3д моделей для прототипування в різних умовах, а саме: в середовищі імітаційного моделювання; живий експеримент з використання політного контролера; есперимент з використанням окремого контролера. Всі варіанти були роздруковані на 3д принтері, що дає змогу швидко реагувати на помилки та після внесення змін не витрачати багато часу на виробництво. Також було проведено перший тест механізму з підключенням до політного контролера безпілотника. У четвертому розділі магістерської кваліфікаційної роботи ми охарактеризували систему керування механізму стабілізації та визначили її основні складові, такі як: покази з інерційного вимірювального модуля, ПІД ругулятор та фільтр калмана. Використавши всі ці складові було спроектовано функціональну схему роботи системи керування. У п’ятому розділі магістерської кваліфікаційної роботи було проведено імітаційне моделювання однієї з 3д моделей механізму. Покроково показано етапи налаштуваня середоща для подальшого моделювання. В результаті була написана програма для симулювання процесу стабілізації. У шостому розділі магістерської кваліфікаційної роботи описано основні етапи складання прототипу механізму який слугуватиме для нас дослідницьким стендом на якому ми можемо відкалібрувати всі основні параметри системикерування сенсорів, тощо. За допомогою цього стенду була проведена калібровка магнітометра який надає нам покази зміни кута по азимуту та відкалібровані значення параметрів ПІД регулятора та фільтра калмана. Об’єкт розроблення і длослідження – механізм стабілізації направленої антени та налаштування параметрів роботи системи. Предмет розрахунку та дослідження – кінематичні залежності механізму стабілізації, обробка данних з магнітометра, пропорційна, інтегральна та диференціальна складові ПІД регулятора. Мета роботи – розробка конструктивного рішення прототипу механізму стабілізації направленої антени, яка матиме змогу стабілізувати в трьох осях, а саме: крену, тангажу та нишпорення. Розробка системи керування механізмом, дослідження та налаштування основних параметрів системи керування.