Активная система компенсации веса

Авторы

Максимов В. Н.^{1, 2*}, Максимов П. Н.^{1, 2**}, Кондратьев К. В.^1***

1. АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва», ул. Ленина, 52, Железногорск, Красноярский край, 662972, Россия
2. Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнева, проспект им. газеты Красноярский рабочий, 31, Красноярск, 660037, Россия

*e-mail: 1928d@mail.ru
**e-mail: 1528d@mail.ru
***e-mail: kondratevkv@iss-reshetnev.ru

Аннотация

Представлено исследование активной системы компенсации веса, разработанной в АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва. Система, обеспечивающая условия, приближенные к невесомости, предназначена для модальных испытаний низкочастотных и слабо демпфируемых конструкций. Описывается принцип ее работы на основе взаимодействия магнитного поля и электродинамических сил. Представлены ключевые элементы конструкции, методика определения зависимости тока от положения подвижного элемента, а также алгоритмы регулирования системы с использованием ПИД-регулятора. Проведены эксперименты для анализа переходного процесса ПИД-регулятора и оценки коэффициента вязкого трения данной системы.
Полученные результаты позволили оценить работу системы, выявить недостатки и предложить методы ее дальнейшего совершенствования.

Ключевые слова:

аэростатический подшипник, моделирование, MATLAB, электродинамика, активные системы компенсации веса

Библиографический список

1. Колышев Е.С., Крапивко А.В. Экспериментальные методы определения динамических характеристик опор шасси самолета // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 4. С. 66-80. DOI: 10.34759/vst-2019-4-66-80
2. Бернс ВА., Жуков Е.П., Лакиза П.А. и др. Опыт диагностики авиационных конструкций в процессе вибрационных испытаний // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31. № 4 С. 113–122. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=183589
3. Пронин М.А., Рябыкина Р.В., Смыслов В.И. Экспериментальное исследование вынужденных колебаний самолета при отрыве лопатки двигателя // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 2. С. 51-60.
4. Парафесь С.Г. О корректировании расчетной динамической схемы беспилотного летательного аппарата по результатам наземных модальных испытаний в задачах аэроупругости // Научный вестник МГТУ ГА. 2022. Т. 25. № 3. С. 73-85. DOI: 10.26467/2079-0619-2022-25-3-73-85
5. Бернс В.А., Жуков Е.П., Маринин Д.А. и др. Экспериментальный модальный анализ летательных аппаратов на основе монофазных колебаний // Известия Самарского научного центра РАН. 2018. Т. 20. № 4-1. С. 43–54.
6. Глазков И.Е., Филипов А.Г. Модальный анализ космической головной части совместно с головным обтекателем // Инновации. Наука. Образование. 2021. № 25. С. 590-597.
7. Агеев П.О., Агеева Д.И. Модальный анализ криоэкрана телескопа космической обсерватории «миллиметрон» // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2016. Т. 1. № 12. С. 57-59.
8. Иванов А.В., Зоммер С.А. Анализ процесса раскрытия зонтичного рефлектора на стенде с активной системой обезвешивания // Космические аппараты и технологии. 2021. Т. 5. № 4 (38). С. 208–216. DOI: 10.26732/j.st.2021.4.04
9. Беляев А.С., Филипас А.А., Цавнин А.В. и др. Методика расчета системы обезвешивания крупногабаритных трансформируемых элементов космических аппаратов при наземных испытаниях // Сибирский аэрокосмический журнал. 2021. № 1. С. 106-120. DOI: 10.31772/2712-8970-2021-22-1-106-120
10. Беляев А.С., Филипас А.А., Курганов В.В. и др. Четырехтросовая система обезвешивания с управлением по вектору силы // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2022. Т. 18. № 2. С. 98–106. DOI: 10.17122/1999-5458-2022-18-2-98-106
11. Гайдукова А.О., Белянин Н.А. Обзор систем обезвешивания // Решетневские чтения: материалы XX Юбилейной международной научно-практической конференции (09-12 ноября 2016; Красноярск) в 2 частях. Красноярск: Изд-во СибГАУ, 2016. Ч.1. С. 93–95.
12. Schulte Wethof B., Maas J. Design of an Electromagnetic Linear Drive with Permanent Magnetic Weight Compensation // Actuators. 2024. Vol. 13. No. 3: 107. DOI: 10.3390/act13030107
13. Janssen J.L.G., Paulides J.J.H., Lomonova E.A. et al. Design study on a magnetic gravity compensator with unequal magnet arrays // Mechatronics. 2013. Vol. 23. No. 2, pp. 197–203. DOI: 10.1016/j.mechatronics.2012.08.003
14. Pechhacker A., Wertjanz D., Csencsics E. et al. Integrated electromagnetic actuator with adaptable zero power gravity compensation // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2023. Vol. 71. No. 5, pp. 5055-5062. DOI: 10.1109/TIE.2023.3288176
15. Лысенков Я.А., Иванов Н.Н. Построение имитационной модели соленоида с использованием среды MatLab Simulink // Вестник науки. 2023. Т. 4. № 5(62). С. 806-814.
16. Максимов В.Н., Кондратьев К.В., Матюха Н.В. и др. Построение имитационной модели системы обезвешивания с использованием среды MATLAB Simulink // Труды МАИ. 2025. № 140. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=184067
17. Максимов В.Н., Маринин Д.А., Максимов П.Н. и др. Разработка линейного подшипника оборудования для модальных испытаний низкочастотных слабо демпфированных конструкций космических аппаратов // Динамика и виброакустика. 2024. Т. 10. № 2. С. 59–69. DOI: 10.18287/2409-4579-2024-10-2-59-69
18. Brezak D., Kovač A., Firak M. Matlab/Simulink simulation of low-pressure PEM electrolyzer stack // International Journal of Hydrogen Energy. 2022. Vol. 48. No. 16, pp. 6158-6173. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2022.03.092
19. Taha Z., Aydın K., Arafah D. et al. Comparative simulation analysis of electric vehicle powertrains with different configurations using AVL cruise and MATLAB Simulink // New Energy Exploitation and Application. 2024. Vol. 3. No. 1, pp. 171-184. DOI: 10.54963/neea.v3i1.276
20. Naz F. Closed loop buck & boost converter mathematical modeling, analysis and simulation using MATLAB // International Journal of Engineering and Advanced Technology (IJEAT). 2021. Vol. 10. No. 4, pp. 263-271. DOI: 10.35940/ijeat.D2525.0410421