系留平台收放系统电控系统的研究

【摘要】：系留气球作为信息平台,具有使用成本低、滞空时间长和隐身性能好等特点,近年来已成为各国研究热点。在系留气球系统中,系留平台收放系统,即绞车的性能不仅影响着整个系统的安全性和可靠性,而且影响缆绳的使用寿命和光电信号的传输性能。在现代绞车朝着缆绳长度越来越长、张力越来越大的方向发展的过程中,绞车的速度控制精度、缆绳的有效保护成为制约现代绞车发展的瓶颈。针对上述绞车遇到的问题,本文提出了一种利用变频器对交流电动机进行控制的减张力电控绞车的方案,并对矢量变频控制系统、减张力机构及恒张力系统进行了深入的理论和试验研究,进一步对系统的可靠性进行了深入的分析,具有重要的理论价值和实际工程意义。 本课题在分析电控绞车结构的基础上,进一步研究了绞车的电控系统。减张力机构的方案的提出,解决了绞车在应用过程中出现的缆绳损坏的问题,通过应用摩擦学原理,使缆绳和摩擦轮之间的摩擦力吸收掉了缆绳上的大部分张力,在缆绳缠绕到储缆筒上时缆绳上的张力能够保持在一个稳定的范围,有效的保护了缆绳。本系统所采用的变频器对储缆绞车实施了恒转矩控制,实现了储缆绞车与减张力机构的随动,保持了缆绳上所承受张力的恒定。最后,分析了绞车的可靠性,在应用可靠性指标加权分配法对绞车电控系统的可靠性指标进行分配的基础上,应用元器件计数法对绞车电控系统的可靠性进行预计,使电控绞车在设计阶段,有效判明可靠性薄弱环节,以便改进设计。 在理论研究的同时,设计了电控绞车减张力机构的试验模型,并进行了相应的试验。理论研究和试验结果均表明,应用矢量控制变频调速的减张力机构速度控制系统模型具有较好的速度稳定性及较高的速度精度;恒转矩控制的电机能与减张力机构实现随动,当系统速度调整时能及时实现跟随,实现了缆绳所受张力的恒定。