мЕtлых космических аппаратов, а также преобраЗователей

отзыв
официального оппонента на диссертацию Гавриша Павла
Евгеньевича
<Энергопреобразующая аппаратура силовых гироскопических
приборов
космических аппаратов)), представленную на соискание
ученой степени кандидата
техничеСких науК по спецИаJIьностИ 05.09.12 Силовая электроника.
-
1.Акryальность
темы
диссертационной
работы
совремеНнымИ тенденциями построения систем ориентации
и
определяется
arчЪ"п"rации
мЕtлых космических аппаратов, а также
увеличением надежности
энергопреобразующей аппаратуры, в том числе полупроводниковых
преобраЗователей (транзисторных инверторов)
для управлениrI
эпектромеханическими преобразоватеJUIми, в частности, вентильным
двигателем
рамки подвеса силового гироскопического прибора (гиродина). Немаловажным
является также построение информационной части энергопреобразующей
аппаратуры с прямым цифровым
управлением и анализ динамических свойств
замкнутых систем автоматического
реryлирования.
Актуальностъ подтверждается также тем, что
рассматриваемая в диссертации
тематика входит в Перечень критических технологий Российской
ФедерЬции технологии создания ракетно-космической и транспортной
техники нового
поколения, Результаты исследований изложенныrr в
рабЬте относятся к новому
р€ввивающемуся направлению бифуркационного анаJIиза динамических
режимов
функциОнированиЯ нелинейных полупроводниковых преобразователей,
нацруженных на статорные обмотки двигателя (вентилъного)
переменного тока.
Автором предложен способ управления автономным инвертором
напряжения с
однополярной реверсивной модуляцией, обеспечивающий
двусторонний обмен
энергии, защищенный патентом на полезную моделъ. Разработаны
алгоритмы
построения переходных процессов и бифуркационного анализа
системы
управления частотой вращения вентильного двигателя силового
гироскопического прибора, выявлены закономерности
смены динамических
режимов и проведен анализ их устойчивости, позволившие повыситъ
отказоустойчивость системы в целом. Разработан €шгоритм
сведения результатов
измерения грубого и точного отсчетов двухканаJIъного
датчика с произвольным
числом электрической редукции. Необходимость исследований
в данной
предметной области не вызывает сомнения.
основные
ччддчUдlUдч l,wJJJrx,rcrlDl
были получены
результаты р.IUUIы
получены автором в ходе исследований,
работы UыJlи
проводиМых в рамках выполЕения государственного контракта
с Федеральным
космическиМ агентствоМ И договора с ФгуП (НПо им.
Лавочкина>> и
опубликованы в научных изданиях.
общая характеристика работы. Щиссертация состоит из введения, четырех
глав, закJIючения, списка литературы из l12 наименов аний и .rarфa*
приложений. основной текст диссертации изложен на 156 страницах
и содержит
9 таблиц и 70 рисунков.
2. СОДеРЖание работы. Во
ввеdенuч рассмотрено состояние проблемы
диссертационнои работы, обоснована акту€tльность,
сфоршlулированы цель,
основные задачи и методы исследования.
В Первой zлаве диссертационной работы описаны современные отечественные и
зарубежные исполнительные органы систем ориентации и стабилизации
космических аппаратов на базе гиродинов. Приведены особенности их
ЭНеРГОПРеОбРазУющеЙ аппаратуры, в частности построение систем управления
вентильным двигателем рамки подвеса и системы измерения ее угла положения,
баЗИРУющУЮся на двухотсчетных вращающихся трансформаторах. Подробно
ОПИСаНЫ ПРОблемы сопутствующие построению таких систем и способы их
РеШеНИrI. Кроме того, приведено описание разработанного способа управления
транзисторным инвертором напряжения
устроиства
реализующего
однополярную реверсивную модуляцию.
ВmОРая zлава посвящена построению математических моделей систем
измерения угла и управления частотой вращения рамки подвеса силового
прибора. Для построения системы управления рамкоЙ
РаЗРабОТаНЫ две полноценные самостоятельные математические моделиИМИТаЦИОнная и численно-анаIIитическая. Подробно описано построение
ГИРОСКОПИЧеСКОГО
модели транзисторного преобразователя, нагруженного
На ВеНТИЛЬныЙ двигатель, в базисе коммутационно-рzlзрывных функций,
ОСНОВыВаЮщееся на решении системы нелинейных дифференци€tльных
УРаВНеНИЙ. Так же приведены разработанные имитационная модель и ЕLлгоритм
СВеДеНИЯ РеЗУЛЬТаТОВ иЗмерения грубого и точного отсчета двухкан€rльного
датчика для определениlI угла положения рамки гиродина.
ТРеmья zлава посвящена анализу переходных процессов и бифуркационному
анализу разработанной нелинейной импульсной системы двухфазный
ЧИСЛеННО-ан€LГIитическоЙ
имитационного
численно_ан€LIIитического моделированиrI
результаты
ДИНаМиЧеских режимов работы. Приведены диаграммы токов фаз, Э,.ЩС, момента
И ЧаСТОТы Вращения двигателя в рu}зличных режимах работы (разгон, торможение,
ОСТаНОВКа, Реверс). С помощью численно-анаJIитическоЙ модели построены
бИфУРКаЦиоНные диаграммы, наглядно демонстрирующие качественное
ИЗМеНеНИе РеЖиМоВ функционирования системы с характерным чередованием
ХаОТИЧеСКИХ И СУбгармонических движениЙ. В главе приведены фазовые
портреты и мгновенные значения выходных параметров (токов, эдс, сигн€LгI
обратной связи и т. д.) наглядно отражающие процессы, протекающие в
ПРеОбРаЗОВаТеле при изменении параметров реryлирования. Проанализированы
результаты имитационного моделирования, подтвердившие работоспособность
РаЗРабОТаНноГо zLJIгоритма сведения данных измерения двркан€uIьного датчика.
чеmверmой
zлаве подробно описан экспериментальный силовой
В
гироскопический
сопоставление
прибор, приведена функцион€uIьная схема. Проведено
математического
моделирования
результатов
Эксперимент€Llrьных данных, точность совпадений которых составило 95%. Так же
ПРИВеДены результаты испытаний, разработанной системы измерения угла
положения рамки подвеса гиродина.
заt<люченuе содержит выводы
законченный труд, посвящённый
по работе, которая
представляет собой
решa"й. комплекса наr{ных и технических
проблем
энергопреобразующей системы силовых гироскопических
приборов ''остроения
и усовершенствования принципов ее
управления. Применение теории
бИфУРКаЦИй ПОЗВОЛЯеТ ОПРеДелить границы
устойчивости проектного режима,
выявить закономерности смены
динамического режима. Полуrенные результаты
позволяют уменъшитъ пульсации частоты вращения
гироскопического прибора и
повысить точность системы измерения
угла. Порядок изложения матери€lлов
исследования позволяет рассматривать
диссертацию как единое целое.
3, основные научные результаты и их новизна.
,.Щиссертационная работа
гавриша Павла Евгеньевича
углубляет И расширяет теоретические и
практические представления применения бифуркационного
анализа
динамических режимов функционирования нелинейных полупроводниковых
преобразователей, на|руженных на статорные
обмотки электромеханического
преобразователя переменного тока. В
iаботе представлены разработанные
автором, наrIно обоснованные, технические
решения, направленные на
совершенствование
энергопреобразующей аппаратуры силовых гироскопических
приборов космических аппарurоъ. Подробно описаны
проблемы сопутствующие
построениЮ такиХ систеМ и способЫ иХ
решения. В частности обосновано
построение систем управления вентильным
двигателем рамки подвеса и системы
измерения ее угла положения, базирующуюс я на
двухотсчетных вращающихся
трансформаторах. Эти результаты определяют
научную новизну диссертации.
наиболее значимыми на}чными
результатами, полученными соискателем
являются:
1, Математическая модель системы
управлениrI двигателем переменного
тока в базисе коммутационно-разрывных
фу"пц"t, а так же методика численноан€Lлитического
решения.
2. Алгоритмы
ан€Lлиза системы
построения переходных
управления частотой
процессов и бифуркационного
гироскопического прибора.
вращения рамки
силового
3, Алгоритм сведения результатов измерения
датчика
с
произволъным числом редукции
и
кан€UIов двухотсчетного
проIраммное обеспечение
микрокоНтроллера, ре€Lлизующего этот €tлгоритм.
4, основные закономерности протекания
динамических режимов системы
управления частотой вращения рамки с удвоением периода и процесс
перехода к
хаотичеСким колебанияМ череЗ бифуркаЦии
наторе в зависимости от параметров
системы автоматического
управления.
4,
основные практические результаты
Практическая
и реализация работы.
ценностЬ исследоВ аниЯ закJIючается в разработке принципов и
подходов для практического осуществления способа
построения системы
управления частотой вращения электромеханического преобразователя
переменного тока (вентильного двигателя)
рамки силового гироскопического
прибора с низким коэффициентом пульсаций в
широком диапазоне изменениrI
частоты вращения, а также возможных
рекомендаций для проектирования
надежных систем управления частотой вращения вентильного
двигателя рамки
г
vлJruБul'tr гироскопического
силового
гироскопического приборq базирующихся
на новых знаниях о
нелинейной динамике электроМеханических
устDойстt
устройств на основе нелинейных
импульсных систем переменного тока.
практическая значимостъ диссертационного
исследов ания подтверждена
двумя объектами интеллекryальной собственности (патентами),
полrIенными
автором в процессе выполнения
диссертации.
5, Заключение о соответствии
диссертации установленным критериям.
Щиссертация Гавриша П.Е. полностью отвечает критериям,
которые
предусмотрены для наr{но-квалификационныХ
g
В
<<Положения о
присуждении учёных степеней>> от24 сентября работ
zоtЗ г. J\ф 842.В ней соблюдены
следующие принципы соответствия.
5,1, Указанн€ш диссертантом
целъ работы -разработка системы
управления
частотой вращения рамки силового гироскопического
прибора и исследование
динамических
динамических
режимов функционирования, с целью определения путей
РаСШИРеНИЯ ОбЛаСТеЙ УСТОйЧИВОСТИ проектного
режима работы,
работыл и
и искJIючени;I
искптпIтетrтrg
режима
колебаний
при
йrr.""""" параметров
1 j"отических
;.
тj:::,1ж"lr:т::1
диссертационной работы.
5, 2, Автореферат
диссертац ии Г авриша П.Е. соответствует диссертационной
работе по всем квалификuц"о"""rм признакам: по
цели, задачам исследов анuIя,
основным положениям,
акту€tlrьности, научной значимости, новизны,
практической ценности.
5.3. Основные выводы и резулътаты диссертации
соответствуют
поставленным задачам исследов аний.
5,4, На1^lНЫе ПУбЛИКации Гавриша П.Е. изданные
в период с 2010 по 2014
гг,, соответствуют диссертационной
работе и с достаточной полнотой отражают
её основные результаты и выводы.
5,5, Тема и содержание дилссертации Гавриша
П.Е. соответствуют паспорту
научной специ€Lлъности 05,09.12 <<Силовая
Ъп.пrро"икu,) (далее курсивом по
тексту паспорта):
-
_,о
, связанных с
систем управления частотой вращениrI силового разработкой нового поколениrI
гироскопического прибора и
исследование динамических
режимов функционирования как ((. ..uсслеdованuе с
соверulе|tсmвовЙtuя
целью
пр
ео
бр аЗ
о в аm ель н
mеореmuческой
blx у с mро йс m в, с оз d ан uя
нов
ых
пр
ео
u
mехнuческой
бр аз о в аm ел
базьt
й ..
;
- по области исследования как ((. ..разрабоi*о
,'oyonor* nod*odoB, меmоdов,
аJlZОРUlПJ,'ОВ u проZра"ц4л4, обеспечuваюlцl,tх
аdекваmнБе оmраасенuе в моdелях
фuзuческой суulносmu элекmроJvlа?нumных процессов u законов
функцuонuрованuя
усmройсmв сLlловой элекmронuкu . . .>>;
Щиссертация Гавриша П.Е. написана достУпныМ языком, корректным
в
науптном и техническом отношениях.
Материалы и резулътаты исследов ания
изложены в необходимом объёме на
достаточном квалификационном уровне.
е
.>>
б. Степень обоснованности научных положений,
выводов и
рекомендаций. основные наr{ные положения выводы и
рекоменд ации,
представленные в диссертации, полrrены
Гавришем П.Е. на основе корректного
I]
применения современных методов численного
и численно-аналитического
решения систем нелинейных дифференци€tльных
уравнений, методологии
бифуркационного анапиза замкнутых систем
регулирования, методов теории
матричного исчисления, ,.щля сопоставлени я и анализа
резулътатов, полуrенных в
диссертации, использов€lлись прикладные проIраммные пакеты
и методы
эксперимент€LIIьных исследований. Степень
обосноъанности научных положений,
выводов и рекомендаций, сформулированных
в диссертации, находится на
уровне
требований достаточном для кандидатской
диссертации.
7, Апробация работы публикации. основные полож
ения и результаты
работы докJIадыв€tлись и обсуждЕLлисъ на следующих конференциях и семинарах:
ry Международная Наlпrно_техническая конференция <<электромеханические
преобразователи энергии), 13-16 октября 200ý
.., Тоr.*, ТПУ; Всероссийская
научная конференция молодых
ученых oI{АукА. тЕхнологии.
ИННОВАЦIryI>>,
.4,5 ДеКабРЯ 2009 .., Новосибирск, нгту; xvIII наrrно_
техническuш конференция
<<электронные и электромеханические системы
и
устройства>>,22,2З апреля 2010i., Томск, оАО nFIгЩ <<Полюс>>;
Научнотехническая конференция молодых специ€Lлистов,
посвященная 50-летию полёта в
космоС ю,А, Гагарина <Разработка, производство,
испытания и эксплу атация
космических систем), 02-04 марта 2011
г.,
оАо
<Информационные спутниковые системы имени
академика М.Ф. Решетнёва>;
хххИ Академические чтения по космонавтике
<Актуальные проблемы
космонаВтики), 24-27 январЯ 2012 г., Москва,
мгтУ
техническ€ш конференция молодых специ€LлистоВ"r. Бuуrurru; Ъчучно_
<Электроrr""ra и
ЭЛеКТРОМеХаНИЧеСКИе СИСТеМЫ И
УСТРОЙСТВa>, 14-15 феврал я 2013.., ior.*, одо
(НШI <<Полюс>; Форум школьников,
студентов, аспирантов и молодых
r{еных с
международным участием <<Космическое приборостроение),lО-|2
urrp.n" 20IЗ г.,
Томск,
ТГГУ; Всероссийская наr{но-техническая конференция
<<Электропитание-2014>>, 27,29 мая 2014
г., Санкт-Петербург, Ло
основнОе содерЖание диссертации отражено в 2-x.iur""r, щ{иI4с.
опубликованных
в изданиях, входящих в перечень вАК рФ, 9
тезисах докладов на конференциях и
2-х патеНтах. АпрОбациЯ
проведеНа
на достаточном уровне.
рuбоr"'
Железногорск,
нИ
по диссертационной работе имеются следующие замечания.
1. Подрисуночные надписи рис.1.10, 1.11, 2.1, 2.6 некорректны,
так как
представленное
2,
на рисунках, больше
функционаJIьные схемы;
В некоторых предложениях диссертационной
работы автором исполъзуются
некорректные термины (например, стр.9 закономерности (эволюции)
динамических режимов, стр.26 обеспечение плавности вращения
в
<районе> <<нулевой частоты вращения>>, стр.35 (сводная
таблиц411, стр.116
кнайден путь) и т.д.);
З. Каким образом рис.3.1 (стр.63)
регулирования, описанную в ý 2.1?
наглядно
отображает систему
4'
Мелкие значениЯ величиН по осяМ координат на
рис.з.1 - 3.10 затрудняют
ан€шиз представленных графиков
;
Каким образом задается и изменяется нагрузка вентильного
двигателя?
6 к сожалению, в
не
работе
рассмотрены |раницы областей устойчивости
аномutльных режимов работы, в том числе хаотических;
7 переченъ условных обозначений и сокращений
правилънее было бы
предстаВить в начале диссертационной
работы.
приведенные замечания не снижают общегь положителъного впечатлениrI
о
выполненной диссертационной работе.
8, Общее заключение по работе. Содержание, основные наr{ные выводы
и
практические рекомендации представленной диссертационной
работы
соответствуеТ паспортУ специ€lльности 05. 09. 12 <<Силовая электроника)
Представленная
/у Lа"цfD|
xбJrxtrI,UN
является
диссертация
закончеННОИ
законченной
НаУЧНОквалификационной работой, в которой содержитсярешение задачи
разработки и
исследования энергопреобразующей системы
управления частотой-вращениrI и
системы измерения угла положения
силового
гироскопического прибора и
рамки
совокупность результатов, представляющих новое
решение акту€rльноf, научнотехнической задачи, имеющей существенное значение
для систем стабилизации и
ориентации космических аппаратов.
считаю, что диссертация соответствует требованиям,
установленным
п,9 <<ПоЛожениЯ о присуждении
учёных степенейr, oi 24 сентября 20lз г. М 842, а
ее автор Гавриш Павел Евгеньевич
заслуживает присуждения уrеной
степенИ кандидата технических наук по специаJIьности 05.09.12
<Силовая
|
-
-
электроника)).
Официальный оппонент,
заведующий кафедрой Электропривода и
электрооборудования НационЕLльного
исследовательского Томского политехнического
университета, почетный работник высшего
профессион€lJIьного образования РФ,
Ph. D., канд. тех. наук (специальность 05.09.03),
доцент
.Щементъев Юрий Николаевич
б34050, г. Томск, пр. Ленина,30, ТПУ, ЭНИН
e-mail: dementev@tpu.ru,
dementev(
тел. (ЗS22) 606 1 05 ;
сот. 89138550804
подпись .щементъева Юрия Николаевича заверяю:
Ученый секретарь
исследовательско
политехнического
12 декабря 2