Автоматичне позиціювання антенної установки

Жовнір, Ярослав Олегович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/10284

Full metadata record

DC Field	Value	Language
dc.contributor.advisor	Туз, Вячеслав Валерійович	-
dc.contributor.author	Жовнір, Ярослав Олегович	-
dc.date.accessioned	2026-10-30T16:57:40Z	-
dc.date.available	2026-10-30T16:57:40Z	-
dc.date.issued	2026-06-08	-
dc.identifier.uri	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/10284	-
dc.description.abstract	Сучасні телекомунікаційні та радіоастрономічні системи потребують надвисокої точності наведення, оскільки навіть мінімальні відхилення через механічні люфти або вітер можуть призвести до втрати сигналу. Основна ідея роботи полягає у відмові від застарілих аналогових систем керування на користь сучасної цифрової багатоконтурної системи підпорядкованого регулювання координат. Головний підхід до вирішення задачі базується на математичному поданні масивної антени як складної двомасової електромеханічної системи з пружним зв'язком. Це дозволяє не просто обертати антену, а враховувати та згладжувати резонансні коливання, які неминуче виникають у механічних передачах і редукторах при швидких переміщеннях. Особливістю реалізації є застосування системи наведення зі змінною структурою. У режимі точного слідкування за об'єктом система використовує пропорційно-інтегральний (ПІ) регулятор для забезпечення нульової статичної похибки та максимальної плавності. У разі необхідності різкої зміни позиції (режим швидкого перекидання) алгоритм шунтує інтегральну частину та підключає спеціальний задатчик інтенсивності з параболічним регулятором. Схематично рішення реалізовано на базі відкритої архітектури: промислового процесорного модуля Fastwel CPC 150-01, який керує високоточним сервоконтролером maxon ESCON 70/10, підключеним до мотор-редуктора постійного струму IG-90GM. Для розрахунків контурів керування (струму, швидкості, положення) був використаний метод ЛАФЧХ та проведено математичне моделювання в середовищі MATLAB Simulink. За результатами розрахунків та моделювання, контур струму має смугу пропускання 185 рад/с, що забезпечує високу швидкодію. Контур швидкості налаштований на аперіодичний процес із часом регулювання 0,36 с. Загальний зовнішній контур положення дозволяє відпрацьовувати завдання з часом регулювання 1,9 с та перерегулюванням на рівні 25%, що цілком відповідає поставленим технологічним вимогам.	uk_UA
dc.language.iso	uk	uk_UA
dc.subject	Антенна установка	uk_UA
dc.subject	Слідкуючий електропривод	uk_UA
dc.subject	Двомасова пружна модель	uk_UA
dc.subject	Сервоконтролер	uk_UA
dc.title	Автоматичне позиціювання антенної установки	uk_UA
dc.type	Bachelor Thesis	uk_UA
Appears in Collections:	151 Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології (Робототехнічні системи та автоматизація)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Жовнір.pdf Restricted Access	КРБ Жовніра Я.О. 2026	9.5 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show simple item record

Extracted text

YEPKACLKMÄJ |EPKABHMṁ TEXHOJIOrT4HMú YHIBEPCHTET
DAKYJIbTET EJIEKTPOHHMX TEXHOJIOTIH, ABTOTPAHCIOPTY TA
MAIIIMHOBYJIYBAHHSI
KAOEJPA TIPMJIAJIOEYIy BAHHA, MEXATPOHIKM TA
KOMII'IOTEPH3OBAHMX TEXHOJIOTIṁ
AonyueHO JO 3axHCTy
Bogasiny Bava kahexpu IIMKT
tMakcuM BOHJAPEHKO
2026 p.
IIOACHIOBAJIBHA 3AIIHCKA
IO KBAJIIOIKALIÝHOỈ POEOTH BAKAJIABPA
Ha TeMy «ABTOMaTHYHe O3HLİIOBaHHA aHTeHHOÏ ycTaHOBKH»
BHkOHaB 3106yBay oCBÍTH 4 Kypcy, rpynn PC-23
cInejabHİCTb: 151 «ABTOMaTH3aia, KOMIT' 1OTepHO
iHTerpoBaHi TexHONoriï ra poőoToTeXHİKa»
OCBITHA Iiporpama: PoooTOTeXHİYHİ CHCTeMH Ta
aBTOMaTH3auig
KOBHİp Apocnas OneroBHY
KepisHHK Ba4ecnaB TY3
PeueH3eHT BiKTop AHTOHKOK
KBanihikauiğHa poooTa őakanaBpa MICTHTb pe3yJIbTaTH BJlaCHHX 3106yTKİB aBTOpa.
BHKopHCTaHHA iJeň, pesyIbTaTIB 1 TreKCTIB IHUIHX aBTOpiBMaIOTH noCHIaHHA Ha
BiJIOBLNHe IKepeio.
mfye 3no6yB a4a
Hepkacu - 2026
UEPKACLKIJİ JIEPKABHHM TEXHOJIOTI4HMÄY HIBEPCHTET
(nONHc HaiiMCYB OHA BHIOrO HanwaIbHOrO 3aKJIaJIy )
akybTCT CICKTDONT eXHOIOTI, ABTOTpancnoPTy Ta ManHHo6yAyBaHHA
Kaoepa upwALOÓYLYBANH, MeXaTpowIKM Ta KOMn'0TepH30BAHHX TeXHOJIOriň
OCeiTHb0-KBaioikauiimi piseHL 6akaJaBp
CneuiabHiCTb 174 «ABTOMATUaniH, KOMn'1OTepu0-İNTerpBani rexHOJIOriï Ta
OCBİTHA IIporpaMa <Po00T0TeHiHİ CHCTeMH Ta ABTOMaTH3aui» poboroTexHİKa»
3ATBEPIKYIO
B.o. 3asínyyasa kahenpn IIMKT
MakcuM BOHIapeHKo
2026 poKy
3 A B I A HHA
HA KBA.JIIOIKAILIŽHY POEOTY EAKAJIABPA
KOBHipa ApocnaBa OneroBuya
(upisBHne, iM'a, Io 6aTbKOBI)
. TeMap oooTH ABTOMaTVYHe rno3HUOBAHHA aHTeHHoi ycTaHOBKH
KepiBHHK poõoTH I01CHT Kaɖenpu IIpulano6YAYBaHHA, MexaTpOHÍKH Ta
KOMIn ̀ IOTepu3OBAHHX TeXHOJIOriă, K.T.H. JOneHT Tys Bsyecnas BanepižoBHų
IIpiBBHIne, iM's, no 6aTbKOBİ, HayKOBHÍ CTyfiHb, BYeHe 3BaHHS)
3aTBepKEHI HakasoM BHIIoro HaB4aJIbHOo 3akJiaiy BII 13 KBITHA 2026 poky No 94/03-03
2. CTpoOK IONaHHA 3JI00yBa4eM po60TH 5 4epBHA 2026 p.
3. BuXiIHİ IaHİ 1O poóoTH 06CKT aBTOMaTH3aii: 13epkaTBHa aHTeHHa
panioTeNeCKona VCTaHOBKa Ha
PT-1.8 6asi
( maMeTD 13epkasia 1,ð M). To4HICT5 IpocTOpOBOrO
MaKCHMaIbHa n03HUIHOBaHHA
cTaTHYHa (HaBeneHHA):
Ta IHHaM14Ha nOXHOKa B peKHMI CJIIIKy BaHHA STS (ONHa
Iiarna3OH KyTOBa
KVTOBHX MIHVTa)
WBHIKOCTeú 00epTaHHA BHKOHaBY01 0c1: * y pekHMI npeuH31ŽHOTO
MIHIMaJIbHa WBHIKICTb 0.1° c y pexKHMI BHAKOrO nepeIO3HIIKOBaHHA (nepCeIKiHIIKaVHBHAAH)H A
MaKCHMaJIbHa UBHIKICTH I0 cCHJIOBI XapakTepHCTHKM ipMBOAY: cyMapHHi MaKCHMaJIbHHž
Ha BHKOHaBYIň oci 10 HM. AnapaTHa MOMeHT
eJleMeHTHa ba3a cHcTeMM: IIpOMHCIOBHÝ
CPC 1 50-01, IHHpOBHỶ IpOuEcopHHĂ
cepBOKOHTPOJTep MOIVIb
maxon ESCON 70/10, BHKOHaByMÄ
90GM (i-517) 16-po3pAIHHÝ abcoJHOTHHM UH)pOBHĂ eHKOIep. EneMKOTTpO0PK-MpBeNnEyKHTHOAD ITGa
eHeproedeKTHBHICT5: MepeKa nocTIHHOrO CTpyMy 24 B BIĮ CTab113OBaHOrO IMIIYJbCHOTO IDKepena
KHBNeHHA, KK CHIIOBOro KaHaJy He MeHe 95%
4. 3MicT po3paxyHKOB0-I10HCHIOBAJTbHOÏ 3anuCKH (nepeniK nHTaHb, AKİ noTpióHO
po3poỐHTH 1 O6rpyHTYBaHHA HeoÓXIIHOCTI NpoeKTYBaHHA npHJaniB 1A 10ocIiIKEHHA AKİCHHX Ta
KiJbKİCHHX XapakTepHCTHK IpuponHO1 BONH. 2 ObrpyHTYBaHHA TeXHİYHOrO 3aBlaHHa. 3 Po3po6ka
CTpYKTYpHoi Ta ipHHIATIOBOİ CXeM. 4 PogpaxyHKOBa yacTHHa. 5 CneuiaTbHHÝ po3nin. 5.1
TexHONoriYHHĂ po3A1JI. 5.3 EKOHOM1YHHH po31JI. 5.3 Po3I1JI OXOpOHH Ipai
5. IlepetiK rpapinorO MATepia/Ty (3 TOHHM
A 3a3HaYCHHIM
BIOMaTHYHe nO3HIrOBAHHA 000B'ABKOBHX KpecneHb)
aHTeHHOİ yCTaHOBKH,CxeMa eneKTpHya cTpy
eneKTpHYHa KTVPHa (Al).
npHHLHINoBa CxeMa
(A). MonenB po3IMKHYTOrO KOHTVPy
(A). Moneb I10J10KEHHA KOHTYDY. emOHCTpaLıňHHÝ MaTCeTpipaynM y(.lAe)MMOoHCnTepNabui ňHcMIňi AMKaYTIeOp4i0arno
enCKTPOoipHBoy. MeMOHCTpauiăHHÄ MaTepian.(A).
2
6. KoncybTaITM POsJúiB KHaipikaniinoi po6oTH
TIprune, iniuaJIH Ta1 OcaJa Tlinnc, nata
Poii
KONCYJILTaWTa 3aB/laHHA 3aBlaHHA
BHJLaB IpHünSB
Oxoponn npani KOKeM' AKİM 0.C., crapusi BHKJIAJIaY
Ka)cxpu T3EKEKJ|
EKonoMiuni Ty Bavecan BacpiiioBu4,
posi.i, K.TH., IO|CHT
TexHOJOrini
poai.i
Hopo.zianiiñnna TuKOB B.B., noneHT Kapenpu IIMKT.
KOTPo.t, K.TH., IONCHT
7. Jlara BHNaYi 3aBlaHHA
KAJIEHIAPHMĂ IIJIAH
No HasBa etanis KBaniɖþikauišHoi CrpoK BHKOHAHH IpuMiNa
3/n poõoTH erarniB poóoTH
OôpyHTYBaHHA HeOŐxiJIHOCTI IIpo€KTYBaHHA Ha OCHOBI 02.2026 BHK
KpHTHYHOro aHaii3y iCHyO4HX aHaioriB
OốrpyHTYBaHHA TeXHIYHoro 3aBiaHHA 02.2026 BHK
3 Pospoőka crpyKTypHOi CxeMH 02.2026 BHK
4 Pospooka npuHMInOBOi eJIeKTpHHoi CxeMH 03.2026 BHK
Po3paxyHOK eJIeMeHTİB CxeMH 03-04.2026 BHK
6 OujHKa TOYHOCTỈ Ta HaniŽHOCTİ 03-04.2026
7 TexHOJOriYHMÄ po31in 03-04.2026 BHK
8 Po3nin oxopOHH Iipai 03-04.2026 BHK
EKOHOMiYHMĂ po31İI 03-04.2026 BHK
10 OhopMIEHHA KpecieHb 03-04.2026 BHK
11 OpopMJIEHHA IOnaTKİB 05.2026 BHK
12 O¢opIeHHA CYIupoBiJHOİ IOKyMeHrauii 05.2026 BHK
3100yBay BHIoï oCBİTH SApocnaB KOBHIP
(mAy
KepiBHuk poõoTH BayecnaB TY3
(m AHC)
Зміст
Стор.
Технічне завдання…………………………………………..…………. 2
Вступ 5
1 Обґрунтування необхідності проектування на основі аналізу
існуючих аналогів 7
1.1 Огляд комерційних рішень для автоматизації позиціювання
антенних установок 7
1.2 Огляд літературних джерел та сучасних методів керування 12
2 Обґрунтування технічного завдання 16
3 Розробка структурної та принципової схеми системи 18
3.1 Розробка структурної схеми 18
3.2 Розробка схеми електричної принципової системи автоматизації 22
4 Розрахунок основних вузлів 27
4.1 Оцінка динамічних властивостей струмового контуру 27
4.2 Розрахунок контуру регулювання швидкості 29
4.3 Розрахунок зовнішнього контуру положення 36
4.4 Розрахунок задатчика інтенсивності 38
4.5 Математичне моделювання слідкуючого електропривода 43
4.6 Оцінка якості роботи слідкуючого електропривода 44
5 Спеціальна частина 50
5.1 Технологічні особливості виготовлення та складання системи
наведення 50
5.2 Соціально-економічні та етико-екологічні аспекти прийняття
технічних рішень 53
РС23. 22332.026.001.ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
Розробив Жовнір Я.О. Літ. Арк. Аркушів
Перевірив Туз В.В. Автоматичне позиціювання антенної 3
установки
Т. Контр. Тичков В.В. Пояснювальна записка ЧДТУ
Ств.
5.3 Охорона праці 56
Висновки 69
Список використовуваної літератури 71
Додаток А Відомість технічного проєкту 74
Додаток Б езультати розрахунку на ЕОМ 75
Додаток В Презентація доповіді 76
Додаток Г Тези доповіді студентської науково-практичної
конференції «ДНІ СТУДЕНТСЬКОЇ НАУКИ – 2026»…….

Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 4

Вступ

Сучасний етап розвитку глобальних телекомунікацій, радіоастрономії,
систем супутникового зв’язку та радіолокації неможливий без використання
високоефективних наземних антенних комплексів. Основне завдання таких
комплексів полягає у забезпеченні стабільного прийому та передачі сигналів на
великі відстані. Оскільки більшість сучасних систем зв'язку використовують
високочастотні діапазони, які характеризуються дуже вузькою діаграмою
спрямованості (променем), виникають жорсткі вимоги до точності просторового
позиціювання антенної установки. Навіть мінімальне відхилення від заданої
траєкторії через люфти в механічних передачах або зовнішні збурення може
призвести до втрати сигналу.
Значна частина антенних установок, що наразі експлуатуються, була
спроектована десятиліття тому. Їхні системи автоматичного керування (САК) часто
базуються на застарілій релейно-контакторній апаратурі, аналогових
обчислювальних пристроях та двигунах постійного струму зі старими
тиристорними перетворювачами. Такі системи мають низку суттєвих
експлуатаційних недоліків: високу інерційність, низьку надійність через знос
електромеханічних компонентів, складність налаштування та відсутність
можливості інтеграції в сучасні цифрові диспетчерські мережі. Крім того, аналогові
системи наведення погано справляються з компенсацією нелінійностей (сухого
тертя, пружності механічних передач) та зовнішніх збурень, таких як пориви вітру
чи температурні деформації конструкції.
Вирішення цих проблем на інженерному рівні полягає у докорінній
модернізації систем керування шляхом переходу на сучасну цифрову елементну
базу. Застосування промислових програмованих логічних контролерів (ПЛК)
провідних світових брендів (наприклад, Siemens SIMATIC S7-1200 або Schneider
Electric Modicon) дозволяє реалізувати гнучкі та надійні алгоритми керування.
Використання сучасних сервоприводів (наприклад, лінійки Siemens SINAMICS)
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 5

разом із високоточними абсолютними енкодерами дає змогу будувати швидкодіючі
багатоконтурні системи підпорядкованого регулювання координат (струму,
швидкості та положення).
Для бакалавра спеціальності 174 актуальним інженерним завданням є
розробка проекту модернізації такої системи: від аналізу об'єкта та підбору
апаратного забезпечення за стандартами IEC до розрахунку параметрів ПІД-
регуляторів та перевірки прийнятих рішень шляхом комп'ютерного моделювання.
Інтеграція сучасного обладнання за допомогою промислових мереж (PROFINET)
створює базу для підключення установки до систем SCADA/HMI, що повністю
відповідає концепції сучасної промислової автоматизації.

Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 6

1 Обґрунтування необхідності проектування на основі аналізу
існуючих аналогів

1.1 Огляд комерційних рішень для автоматизації позиціювання
антенних установок

Сучасний ринок систем керування антенними установками (Antenna Control
Systems – ACS) розвивається у напрямку підвищення точності наведення,
швидкодії відпрацювання траєкторії та стійкості до зовнішніх збурень (вітрових
навантажень, вібрацій). Аналіз глобального ринку дозволяє виділити два
концептуально різні підходи до побудови систем автоматичного керування (САК)
просторовим положенням антени: використання вузькоспеціалізованих
пропрієтарних контролерів (Antenna Control Units – ACU) та розробка відкритих
систем на базі універсальних промислових платформ керування рухом (Motion
Control).
Нижче наведено детальний критичний аналіз провідних комерційних
рішень, який є необхідним для обґрунтування вибору апаратно-програмної бази
даної кваліфікаційної роботи.
Компанії, що спеціалізуються виключно на супутниковому зв'язку та
радіолокації (наприклад, Cobham, Intellian Technologies, KNS Inc.), пропонують
готові системи стабілізації та трекінгу. Вони постачаються як єдиний апаратно-
програмний комплекс, що містить блок керування антеною (ACU), блок керування
двигунами (PCU – Pedestal Control Unit) та вбудовані інерційні вимірювальні
модулі (IMU).
Ключові технологічні особливості таких систем:
• Алгоритми пошуку та трекінгу: Реалізовані апаратні алгоритми
ступінчастого супроводу (Step-Track), моноімпульсного пеленгування
(Monopulse) та конічного сканування (Conical Scan).
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 7

• Гіростабілізація: Використання 3-осьових гіроскопів та акселерометрів для
компенсації хитавиці (актуально для морських та мобільних платформ).
• Специфічні інтерфейси: Взаємодія з радіочастотним обладнанням
(модемами, LNB, BUC) здійснюється через спеціалізовані протоколи
(наприклад, OpenAMIP).

Рисунок 1.1 – Архітектура закритої системи стабілізації та трекінгу антени

Незважаючи на високу точність наведення (до 0.1° – 0.01°), такі системи є
класичним прикладом технології «чорного ящика» (Vendor Lock-in). Інженер або
дослідник не має доступу до внутрішніх контурів керування струмом чи швидкістю
сервоприводів. Неможливо змінити налаштування ПІД-регулятора під іншу масу
дзеркала антени, додати нестандартні давачі (наприклад, лазерні інклінометри) або
інтегрувати систему в нетипову SCADA-мережу підприємства. Крім того, вартість
ремонту та оновлення таких комплексів є критично високою, оскільки вимагає
закупівлі оригінальних вузлів від виробника.
Для подолання обмежень закритих систем у сучасній інженерній практиці
все частіше застосовуються рішення на базі відкритої промислової автоматизації.
Компанія Siemens пропонує потужний інструментарій для задач високоточного
позиціювання у вигляді технологічних контролерів серії SIMATIC T-CPU
(Technology CPU) та лінійки сервоприводів SINAMICS.
Архітектура рішення від Siemens:
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 8

• Програмовані логічні контролери (ПЛК): Для базових задач позиціювання
(до 2-3 осей) застосовується ПЛК SIMATIC S7-1200 з технологічними
об'єктами (Technology Objects) осі позиціювання. Для високодинамічних
антенних комплексів (наприклад, радіотелескопів) використовується S7-
1500T, що підтримує складну кінематику та синхронну роботу осей
(електронний редуктор, кулачкові механізми).
• Сервоприводи: Використовуються сервоперетворювачі SINAMICS S210 або
SINAMICS V90 у парі із синхронними серводвигунами SIMOTICS S-1FL6.
Ці двигуни оснащені абсолютними багатообертовими енкодерами (роздільна
здатність до 20-21 біт), що дозволяє системі «пам'ятати» положення антени
за азимутом та кутом місця навіть після зникнення живлення, усуваючи
необхідність щоразового калібрування (виходу в нуль).
• Комунікація: Обмін даними між ПЛК та сервоприводом відбувається по шині
PROFINET IRT (Isochronous Real-Time) з часом циклу менше 1 мс.

Рисунок 1.2 – Схема інтеграції контролера та сервоприводів Siemens по
шині PROFINET

Програмування здійснюється у середовищі TIA Portal за стандартом IEC
61131-3. Це дозволяє розробнику реалізувати власну математичну модель
двомасової пружної системи антени, застосувати компенсатори сухого тертя та
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 9

налаштувати контури підпорядкованого регулювання (модульний і симетричний
оптимум) за допомогою вбудованих функцій трасування (Trace).
Альтернативним індустріальним підходом є використання систем на базі
промислових комп'ютерів (PC-based Control), флагманом яких є німецька компанія
Beckhoff. Дане рішення є надзвичайно ефективним для наукових антенних
комплексів, що вимагають обробки масивів астрономічних даних паралельно з
керуванням рухом.

Рисунок 1.3 – Організація високошвидкісної шини EtherCAT для
синхронізації осей антени

Переваги архітектури Beckhoff:
• Програмне забезпечення TwinCAT 3: Дозволяє виконувати ПЛК-логіку та
задачі керування рухом (Motion Control) на ядрах звичайного процесора (Intel
Core/Xeon) у режимі реального часу. Це забезпечує безпрецедентну
обчислювальну потужність для реалізації складних адаптивних регуляторів,
систем компенсації люфтів (Backlash Compensation) та нейромережевих
алгоритмів передбачення вітрових поривів.
• Шина EtherCAT: Найшвидша на сьогодні промислова шина, яка дозволяє
зчитувати позицію з високоточних енкодерів (наприклад, оптичних лінійних
або кутових енкодерів Heidenhain) з наносекундною синхронізацією.
• Сервотермінали: Використання компактних сервопідсилювачів (серії
EL72xx), які вбудовуються безпосередньо в кошик модулів вводу-виводу, що
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 10

значно зменшує габарити шафи керування, яка монтується на поворотній
платформі антени.

Для промислових та оборонних застосувань також широко
використовуються компоненти французької компанії Schneider Electric та
американської Rockwell Automation (Allen-Bradley).
Schneider Electric (PacDrive 3 / Modicon M262):
Платформа PacDrive орієнтована на складну мехатроніку. Для антенних
систем доцільно використовувати ПЛК Modicon M262 з підтримкою протоколів
Sercos III або EtherNet/IP та сервоприводи Lexium 32. Система добре справляється
з придушенням резонансних частот механічної конструкції (режекторні фільтри
вбудовані безпосередньо в контур струму сервопривода), що критично важливо для
антен великого діаметра.
Allen-Bradley (CompactLogix / Kinetix):
Системи на базі контролерів CompactLogix та сервоприводів серії Kinetix
(5500/5700) відрізняються найвищим рівнем надійності та відповідністю жорстким
американським стандартам (UL, NEMA). Середовище розробки Studio 5000 Logix
Designer забезпечує глибоку інтеграцію технологічних осей. Проте, застосування
такого обладнання в Україні часто обмежується вищою ціною та специфікою
постачання компонентів порівняно з європейськими аналогами.

Рисунок 1.4 – Інтегрована архітектура керування осями від Rockwell
Automation
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 11

Ефективність будь-якої комерційної САК антеною визначається якістю
давачів зворотного зв'язку. У сучасних рішеннях категорично відмовилися від
використання потенціометрів та сільсинів через їхню низьку точність, знос
контактних груп та чутливість до електромагнітних завад.
Сучасні рішення базуються на:
1. Інкрементальні енкодери: Використовуються переважно як давачі швидкості
на валу двигуна (утворюють внутрішній контур швидкості).
2. Абсолютні багатообертові енкодери: Застосовуються у контурі положення.
Вони видають унікальний цифровий код для кожного кутового положення
антени. Інтерфейси передачі даних: SSI, BiSS-C або DRIVE-CLiQ (Siemens).
3. Безконтактні магнітні та оптичні кільцеві енкодери (наприклад, Renishaw):
Встановлюються безпосередньо на опорно-поворотний пристрій (ОПП)
антени. Це дозволяє повністю виключити похибку, що вноситься редуктором
(люфт та пружну деформацію зубців), замикаючи контур положення
безпосередньо за виконавчим органом.

1.2 Огляд літературних джерел та сучасних методів керування

Забезпечення високої точності позиціювання масивних механічних
конструкцій, до яких належать дзеркальні антени та радіотелескопи, є однією з
класичних задач теорії автоматичного керування. Згідно з фундаментальними
працями західних вчених, таких як К. Огата («Modern Control Engineering») та Р.
Дорф («Modern Control Systems»), еволюція таких систем пройшла шлях від
простих електромеханічних слідкуючих систем до складних цифрових комплексів.
У ранніх системах наведення домінував принцип жорсткого аналогового
керування. Основою слугували системи генератор-двигун або тиристорні
перетворювачі з аналоговими регуляторами. Недоліком таких систем, як зазначає
В. Болтон у праці «Mechatronics: Electronic Control Systems in Mechanical and
Electrical Engineering», була їхня низька адаптивність до зміни параметрів
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 12

навколишнього середовища. Аналогові елементи були схильні до температурного
дрейфу, що безпосередньо впливало на похибку наведення на ціль. Перехід до
цифрової епохи дозволив реалізувати принцип підпорядкованого регулювання
координат. Цей метод передбачає створення вкладених контурів: внутрішнього
контуру струму, контуру швидкості та зовнішнього контуру положення. Така
структура дозволяє обмежити максимальні динамічні навантаження на механічні
вузли антени та забезпечити плавність ходу.
Особливістю антенних установок є їхні значні масо-габаритні показники.
Механічна передача між валом приводного електродвигуна та віссю обертання
антени не є абсолютно жорсткою. У сучасних дослідженнях, представлених у
міжнародних наукових базах, об'єкт керування розглядається як двомасова
електромеханічна система з пружним зв'язком. Математично така динаміка
описується системою диференціальних рівнянь:

J dω1
1 = M − M
dt 12 1.1

J dω2
2 = M12 − M
dt c 1.2

M12 = c12 (ϕ1 −ϕ2 ) + β12 (ω1 −ω2 ) 1.3

У цій математичній моделі J1 та J2 позначають моменти інерції двигуна та
антени відповідно, ω1 та ω2 є кутовими швидкостями двигуна та антени, M виражає
електромагнітний момент двигуна, а Mc відповідає моменту опору, наприклад,
вітровому навантаженню. Значення M12 характеризує момент у пружному зв'язку,
де c12 та β12 виступають коефіцієнтами жорсткості та в'язкого тертя редуктора, а ϕ1
і ϕ2 є кутами повороту мас. Наявність пружності призводить до виникнення
резонансних явищ. При швидкому перекиданні антени виникають слабозгасаючі
коливання, які знижують точність позиціювання та можуть призвести до
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 13

передчасного зносу редуктора. Традиційні пропорційно-інтегральні регулятори в
контурі швидкості часто не здатні ефективно демпфувати ці коливання без
суттєвого зниження загальної швидкодії системи.
Критичний аналіз сучасної літератури вказує на необхідність відходу від
класичних лінійних регуляторів при роботі зі складними двомасовими системами.
Сьогодні у світовій промисловій практиці застосовуються більш прогресивні
алгоритми. Одним із таких підходів є використання спостерігачів стану, зокрема
спостерігача Люенбергера, який дозволяє математично обчислити незмірювані
змінні стану, такі як реальна швидкість антени за редуктором або момент пружного
скручування, використовуючи лише дані з енкодера на валу двигуна. Це створює
базу для впровадження алгоритмів активного гасіння вібрацій.
Іншим актуальним напрямком є керування з прогнозуванням (Model
Predictive Control), яке використовує математичну модель антени для передбачення
її поведінки на кілька кроків вперед. Система заздалегідь формує такий струм у
двигуні, який дозволить перемістити антену в задану позицію без
перерегулювання. Крім того, застосовуються адаптивні системи керування зі
еталонною моделлю. Оскільки параметри об'єкта можуть змінюватися залежно від
кута місця антени або обледеніння конструкції, ці алгоритми дозволяють системі
автоматично підлаштовувати коефіцієнти регуляторів у режимі реального часу.
Для забезпечення високих вимог точності та плавності ходу розглянуті
теоретичні алгоритми потребують потужної апаратної бази. Сучасним стандартом
виконавчих механізмів є використання безщіткових серводвигунів змінного струму
або двигунів постійного струму з незалежним збудженням, які оснащені
вбудованими абсолютними енкодерами високої роздільної здатності. Як системи
керування широко застосовуються мікроконтролери з апаратною підтримкою
обчислень з плаваючою комою, що дозволяють обчислювати складні матричні
рівняння за мікросекунди. Для передачі завдання позиції та зчитування даних з
датчиків інтегруються промислові мережі реального часу, такі як EtherCAT або
PROFINET. Їх використання мінімізує затримки у передачі даних, що є критичним
фактором для стабільності цифрових контурів керування.
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 14

Аналіз літературних джерел та сучасних тенденцій у галузі автоматизації
підтверджує, що для забезпечення високої точності позиціювання антенної
установки недостатньо використання класичних систем з жорсткою логікою.
Наявність пружностей у механічних передачах та змінні вітрові навантаження
вимагають розглядати антену як комплексну електромеханічну систему. Найбільш
перспективним напрямком для реалізації у даній роботі є використання принципу
підпорядкованого регулювання з інтеграцією цифрових задатчиків інтенсивності
для мінімізації динамічних навантажень.

Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 15

2. Обґрунтування технічного завдання

Сучасні антенні установки, зокрема радіотелескопи та системи
супутникового зв'язку, призначені для прийому слабких радіосигналів від об'єктів,
що знаходяться на значних відстанях. Для стабільного отримання корисного
сигналу від певного джерела в космічному просторі, необхідно з високою точністю
наводити антенну установку в напрямку його розташування, а також зберігати цю
направленість протягом тривалого часу.
Об'єктом автоматизації є дзеркальна антенна установка (на базі
радіотелескопа РТ-1.8 з діаметром дзеркала 1,8 м). Робота таких установок
ускладнюється впливом зовнішніх та внутрішніх збурень: вітрових навантажень,
сил сухого та в'язкого тертя в механізмах, а також інерційності рухомих частин
конструкції. Тому розробка надійної системи автоматичного позиціювання (САП)
з відповідними алгоритмами керування є критично важливою науково-технічною
задачею.
Обґрунтування основних технічних вимог до об'єкта керування
Виходячи з призначення антенної установки, система керування
азимутальною віссю повинна задовольняти наступні вимоги:
• Точність позиціювання: Максимальна статична та динамічна похибка в
режимі слідкування не повинна перевищувати 1° . Ця вимога є критичною, оскільки
при більших відхиленнях фокус параболоїда зміщується відносно облучателя, що
призводить до різкого падіння рівня корисного сигналу та зниження ефективності
роботи всієї системи.
• Діапазон швидкостей: Система повинна забезпечувати роботу у двох
основних режимах — режимі слідкування та режимі перекидання (швидкого
перепозиціювання). Для режиму слідкування необхідна мінімальна швидкість
обертання виконавчої осі на рівні 0,1° / c для компенсації добового обертання Землі
та супроводження повільних цілей. Для режиму перекидання, коли необхідно
швидко змінити область спостереження, максимальна швидкість повинна
становити 10° / c .
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 16

• Силові характеристики: Сумарний максимальний момент на
виконавчій осі має становити 10 Н·м. Це значення обґрунтовано масо-габаритними
показниками конструкції та необхідністю долати супротив вітрових навантажень і
моментів тертя без втрати динамічних показників якості.
Обґрунтування структури системи автоматичного керування (САК) Для
виконання поставлених жорстких вимог щодо плавності, швидкодії та
завадостійкості, доцільно застосувати принцип підпорядкованого регулювання
координат. Структура САК складатиметься з трьох вкладених контурів:
1. Контур струму (моменту) — для компенсації електромагнітної інерції
та обмеження максимальних струмів приводу.
2. Контур швидкості — для забезпечення необхідної плавності ходу та
демпфування коливань. Оскільки механічна передача (редуктор) має певну
пружність, об'єкт керування необхідно розглядати як двомасову систему з пружним
зв'язком. Контур швидкості має згладжувати резонансні явища цієї пружної
механіки.
3. Зовнішній контур положення — для забезпечення кінцевої точності
наведення.
Крім того, для відпрацювання великих кутів завдання (в режимі
перекидання, коли похибка δ ≥1° ) доцільно інтегрувати в систему задатчик
інтенсивності. Він дозволить формувати оптимальну траєкторію розгону та
гальмування антени, обмежуючи максимальні прискорення і струми. При малих
похибках (δ ≤1° ), для забезпечення високої точності в режимі слідкування, система
має автоматично переходити на використання пропорційно-інтегрального (ПІ)
регулятора положення.

Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 17

3. Розробка структурної та принципової схеми системи

3.1 Розробка структурної схеми
Розробка системи автоматичного керування (САК) наведенням антенної
установки базується на принципі підпорядкованого регулювання координат. Цей
метод передбачає послідовне вкладення контурів регулювання, де кожен
внутрішній контур (струму, швидкості) підпорядкований зовнішньому (контуру
положення).
Для адекватного математичного опису об'єкта керування — дзеркальної
частини радіотелескопа — систему «двигун – механізм» представлено у вигляді
двомасової пружної моделі.

Рисунок 3.1 - Двомасова пружна модель двигуна

Двомасова система складається з двох інерційних елементів (маса ротора
двигуна та зведена маса антени), з'єднаних пружним зв'язком. Цей зв'язок
характеризується коефіцієнтами жорсткості та демпфування. На основі цієї
фізичної моделі формується базова структурна схема електромеханічної частини.
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 18

Рисунок 3.2 - Структурна схема двомасової моделі з пружним зв’язком

З урахуванням електричних параметрів двигуна постійного струму, наявності
редуктора та нелінійності типу «сухе тертя», загальна структурна схема незміненої
частини об'єкта керування набуває комплексного вигляду.

Рисунок 3.3 – Структурна схема об'єкта керування

Організація контурів керування та змінна структура САК
Повна функціональна схема слідкуючого електропривода відображає
взаємодію всіх регуляторів, датчиків та задаючих пристроїв.

Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 19

Рисунок 3.4 – Функціональна схема слідкуючого електропривода

Оскільки електропривід розробляється для двох суттєво різних режимів
(точне слідкування за джерелом радіовипромінювання та швидке перекидання
антени), система керування реалізована зі змінною структурою. Перемикання
структури залежить від величини похибки кутового положення δ :
1. Режим точного слідкування (δ ≤1° ): У цьому режимі задаючий сигнал є
малим. Задавач інтенсивності вимикається з прямого каналу керування, а
зовнішній контур положення працює з повноцінним пропорційно-
інтегральним (ПІ) регулятором. Це дозволяє звести до нуля статичну похибку
та забезпечити максимальну плавність наведення.
2. Режим швидкого перекидання (δ ≥1° ): При виникненні великої похибки
(наприклад, при зміні цілі), сигнал завдання спрямовується через задавач
інтенсивності (ЗІ). Інтегральна частина регулятора положення шунтується, і
в роботі залишається лише пропорційна (П) складова.
Задавач інтенсивності виконує роль фільтра, який перетворює
стрибкоподібний сигнал завдання на сигнал, що лінійно наростає або спадає із
заданим темпом. Структурно він являє собою слідкуючу систему з параболічним
регулятором положення.
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 20

Рисунок 3.5 – Структурна схема задатчика інтенсивності

Використання ЗІ оберігає механічну конструкцію радіотелескопа від ударних
навантажень та обмежує максимальну швидкість і струм двигуна в межах
допустимих значень.
Повна математична модель системи
Об'єднавши внутрішні контури (струму та швидкості, що реалізовані в
сервоконтролері ESCON 70/10), зовнішній контур положення зі змінною
структурою та двомасову модель об'єкта, ми отримуємо підсумкову розгорнуту
структурну схему САК.

Рисунок 3.6 – Структурна схема слідкуючого електропривода

Ця схема є основою для подальшого математичного моделювання в
середовищі Simulink, де проводиться налаштування коефіцієнтів регуляторів та
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 21

аналіз логарифмічних амплітудно-фазових частотних характеристик (ЛАФЧХ) для
кожного з контурів.

3.2 Розробка схеми електричної принципової системи автоматизації

Електрична принципова схема системи азимутального наведення антенної
установки складається з кількох функціонально незалежних, але взаємопов'язаних
підсистем, які інтегрують обчислювальну потужність промислового процесора,
силові можливості сервоконтролера та виконавчу спроможність мотор-редуктора.
1. Підсистема електроживлення, захисту та фільтрації
Для надійної роботи системи організовано роздільне або захищене
живлення силових кіл та кіл керування:
• Основне силове джерело живлення: Використовується стабілізований
імпульсний блок живлення постійного струму з вихідною напругою 24 В та
номінальною потужністю не менше 150–200 Вт. Потужність обрана з урахуванням
номінальних параметрів двигуна (85.8 Вт) та пікових струмів під час розгону у
режимі швидкого перекидання антени.
• Апаратура захисту та комутації: На вході живлення 24 В
встановлюється двополюсний автоматичний вимикач (-QF1) та плавкі запобіжники
(-FU1, -FU2) швидкої дії для захисту сервоконтролера від коротких замикань та
переполюсовки.
• Електромагнітна сумісність (ЕМС): Оскільки силова частина
контролера працює у режимі широтно-імпульсної модуляції (ШІМ), вона є
джерелом високочастотних завад. Для їх придушення у ланцюг живлення між
блоком живлення та сервоконтролером вмикається спеціалізований пасивний
ЕМС-фільтр.
2. Силовий інтерфейс: Сервоконтролер ESCON 70/10 — Мотор-редуктор
IG-90GM
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 22

Цей вузол забезпечує безпосереднє перетворення електричної енергії в
механічний момент на азимутальній осі:
• Підключення живлення драйвера: Позитивний потенціал джерела (+24
В) підключається до клеми +Power VCC сервоконтролера, а негативний — до
клеми -Power GND. Підключення виконується мідним гнучким проводом
перерізом не менше 1.5 мм².
• Комутація двигуна: Клеми контролера Motor M1 та Motor M2
з'єднуються з відповідними виводами двигуна постійного струму IG-90GM.
Оскільки номінальний струм двигуна становить $\le 4.2$ А, а розраховане
обмеження струму задавача інтенсивності дорівнює 8.34 А, силове підключення
здійснюється двожильним екранованим кабелем. Екран кабелю обов'язково
заземлюється на корпус шасі контролера для екранування випромінюваних ШІМ-
завад.
• Захисні заземлення: Корпус мотор-редуктора та металева основа
антенної установки під'єднуються до загальної шини захисного заземлення (PE)
провідником із жовто-зеленим маркуванням.
3. Інтерфейс керування: Процесорний модуль CPC 150-01 —
Сервоконтролер ESCON 70/10
Міжмодульні зв'язки забезпечують передачу керуючих сигналів від
майстер-контролера (де програмно реалізовано задавач інтенсивності з
коефіцієнтом параболічного регулятора $k_{pn} = 13.43$, ПІ-регулятор положення
та коефіцієнт шунта) до виконавчого приводу:
• Аналогове завдання швидкості (Контур підпорядкованого керування):
Вихід каналу ЦАП (цифро-аналогового перетворювача) процесора CPC 150-01 із
діапазоном напруги -10...+10 В підключається до диференціального аналогового
входу сервоконтролера Analog IN 1+ (пін завдання) та Analog IN 1- (сигнальна
земля). Диференціальне підключення крученою парою в екрані мінімізує вплив
синфазних завад на сигнал завдання швидкості.
• Дискретна логіка керування та безпеки:
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 23

o Сигнал Enable (Дозвіл роботи): Дискретний вихід процесора (DO1), що
реалізує команду активації приводу, підключається до цифрового входу
контролера Digital IN 1. При подачі логічної одиниці (+24 В або +5 В залежно від
конфігурації логіки) силови каскади ESCON активуються.
o Сигнал Ready / Fault (Готовність / Аварія): Цифровий вихід
сервоконтролера Digital OUT 1 (відкритий колектор або релейний вихід)
підключається до дискретного входу процесора (DI1). Ця лінія сигналізує
процесору про штатну роботу або аварійне вимкнення драйвера через
перевантаження за струмом, перегрів або коротке замикання.
4. Інтерфейси зворотних зв'язків (Інформаційні кола)
Схема містить два рівні зворотного зв'язку, що забезпечують роботу
багатоконтурної системи:
• Внутрішній контур швидкості: Сервоконтролер ESCON 70/10
використовує алгоритм косвенного обчислення швидкості двигуна на основі
компенсації внутрішнього падіння напруги ($I \times R$) або через вбудовані
датчики. Програмний коефіцієнт датчика швидкості в системі налаштовано на
значення 10, а регулятор швидкості працює як П-ланка з коефіцієнтом 0.005. Ці
кола є внутрішніми для блоку контролера і не потребують зовнішнього фізичного
розведення на схемі Е3, окрім конфігураційних ліній.
• Зовнішній контур кутового положення: 16-розрядний цифровий датчик
положення (енкодер), встановлений безпосередньо на виконавчій азимутальній осі
антени (після редуктора з $i=517$), передає дані про поточний кут. Він
підключається до спеціалізованого цифрового інтерфейсного роз'єму процесора
CPC 150-01 (наприклад, через паралельний код або послідовний інтерфейс SSI).
Лінії зв'язку виконуються екранованим кабелем малого перерізу (0.2–0.34 мм²) для
захисту цифрових даних від спотворень. Система зчитує положення у дискретних
одиницях, де 1 д.е. відповідає 20 кутовим секундам (коефіцієнт перерахунку в
радіани становить 10435).
5. Сервісні інтерфейси та конфігурування
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 24

• Порт налаштування драйвера: На схемі відображається роз'єм USB
сервоконтролера ESCON, який використовується для підключення інженерного ПК
під час первинного налаштування внутрішнього контуру струму, обмеження
максимального струму на рівні 8.34 А та обмеження максимальної швидкості до
100 рад/с. У постійному режимі роботи цей кабель відключений.
План генерації графічної схеми
Тепер, коли ми маємо повну специфікацію зв'язків, ми готові створити
візуальну схему. Креслення електричної принципової схеми ми виконаємо у
вигляді структурованого двовимірного блочного графіка (wiring/block diagram), де
будуть чітко рознесені:
1. Ліва частина: Блок живлення з автоматичним вимикачем та фільтром
завад.
2. Центральна верхня частина: Процесорний модуль CPC 150-01 із
позначенням шин аналогових виходів (DAC) та дискретних ліній (DI/DO).
3. Центральна нижня частина: Сервоконтролер ESCON 70/10 із чітким
маркуванням силових клем живлення, виходів на двигун та слабострумових клем
керування.
4. Права частина: Виконавчий мотор-редуктор IG-90GM та цифровий 16-
розрядний датчик положення.
Кожен зв'язок буде підписаний відповідно до інженерних стандартів
(наприклад, лінії живлення — +24V, GND; лінії керування — Ain+, Enable, Fault;
кола двигуна — Motor+, Motor-).

Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 25

Рисунок 3.7 – Схема електрична принципова

Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 26

4 Розрахунок основних вузлів схеми

4.1 Оцінка динамічних властивостей струмового контуру

На даному етапі розглядаються параметри контуру струму та будуються
логарифмічні характеристики (ЛАХ і ЛФХ) для оцінки його впливу на САК.
На рисунку 10 представлена структурна схема внутрішнього струмового
контуру системи, що розробляється.

Рисунок 4.1 – Структурна схема контуру струму

Регулятор контуру струму вибрано стандартно; він являє собою інтегруючу
ланку зі сталою інтегрування τ pr = 0,04 та налаштований на технічний оптимум. Цей
вибір було зроблено на основі необхідності зменшення статичної похибки. До
струмового контуру також входить електромеханічна частина системи, оскільки
контур за ЕРС входить до контуру струму. У такому випадку модель двомасового
електропривода можна опустити. Для реєстрації струму, що подається на двигун,
використовується датчик струму на основі ефекту Холла, який має коефіцієнт
пропорційності k_дт}=2. Для того щоб оцінити вплив внутрішнього струмового
контуру на систему наведення, існує кілька способів. Можна використати різні
алгебраїчні методи, але на даному етапі розробки найдоцільніше скористатися
методом логарифмічних амплітудно-фазових частотних характеристик (ЛАФЧХ),
оскільки за мінімальних математичних обчислень цей метод дає достатнє уявлення
про роботу контуру. Також для обчислювальної роботи можна скористатися
комп'ютером із необхідним програмним забезпеченням. Для оцінки контуру
струму, а також усіх наступних контурів нашої системи ми будемо
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 27

використовувати математичний пакет MATLAB фірми The MathWorks, а саме його
вбудоване середовище Simulink, де є можливість графічної побудови струмового
контуру та його аналізу.
Модель внутрішнього струмового контуру, побудована в Simulink,
зображена на рисунку 4.2.
У чисельнику ланки двигуна перемножені конструктивні коефіцієнти
двигуна, оскільки вони розташовані послідовно відносно входів і виходів
струмового контуру. Побудована модель на рисунку 4.2 є еквівалентною моделі на
рисунку 4.3.

Рисунок 4.2 – Модель контуру струму в Simulink

Для отримання логарифмічної характеристики контуру необхідно розірвати
зворотний зв'язок і розташувати вхід та вихід контуру відповідно до рисунка 4.3.

Рисунок 4.3 – Модель розімкнутого контуру струму

Далі побудуємо ЛАХ та ЛФХ:
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 28

Рисунок 4.4 – Графік ЛАХ і ЛФХ контуру струму

Як видно на графіку ЛАХ, смуга пропускання досить широка і доходить до
185 рад/с. Це означає, що спотворення вхідного сигналу за амплітудою практично
не буде до частоти 185 рад/с. Розташована ЛАХ нижче осі абсцис через коефіцієнт
датчика струму, в результаті чого підсилення контуру менше 1.
На графіку ЛФХ можна помітити, що фазова характеристика поводиться
аперіодично, доходячи до −180° за рахунок інтегрального регулятора струму. До
верхнього порогу смуги пропускання відхилення від 0° доходить до 50° , але в даній
системі це є припустимим. Наприклад, на частоті 50 рад/с спотворення за фазою
сигналу, що проходить, буде в районі 14° , що є прийнятним.
Роблячи висновки, можна сказати, що внутрішній контур струму має
достатню швидкодію та задовільну смугу пропускання за амплітудою і фазою.

4.2 Розрахунок контуру регулювання швидкості

Структурна схема контуру регулювання швидкості включає в себе
замкнений контур струму і представлена на рисунку 4.5.
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 29

Як і в попередньому пункті, для того, щоб побудувати логарифмічну
амплітудно-фазову характеристику, необхідно розімкнути контур швидкості та
розставити точки входу і виходу відповідно до рисунка 4.6.

Рисунок 4.5 – Структурна схема контуру швидкості

Для початку дослідження приймемо пропорційний коефіцієнт регулятора
швидкості рівним 0,01.

Рисунок 4.6 – Структурна схема розімкнутого контуру швидкості

Далі побудуємо ЛАХ та ЛФХ:
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 30

Рисунок 4.7 – ЛАХ і ЛФХ розімкнутого контуру швидкості

Насамперед слід сказати, що, виходячи з ЛАХ розімкнутого контуру,
замкнений контур швидкості є стійким і має 22 дБ запасу стійкості за амплітудою
та 67,6° за фазою. Також варто зазначити, що частота зрізу проходить лівіше від
критичної частоти, яка розташовується на перетині фазової характеристики та
позначки −180° . За цим критерієм також можна судити про стійкість контуру.
Перехідний процес має аперіодичний характер, оскільки частота ЛАХ у зоні
частоти зрізу проходить під кутом 20 дБ/дек. Це означає, що контур має
спотворення у смузі пропускання за амплітудою. Якщо говорити про спотворення
сигналу за фазою, то в цьому контурі спотворення за фазою знаходяться в межах
допустимого. Підібраний контур швидкості має хорошу швидкодію, і при побудові
перехідної характеристики, представленої на рисунку 4.8, час регулювання
становить t p = 0,173 c .
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 31

Рисунок 4.8 – Перехідна характеристика контуру швидкості

Якщо у струмовому контурі двомасова модель із пружним зв'язком має
невеликий вплив, то на контур швидкості вона вже впливає суттєво. Тому в даному
випадку нею не можна нехтувати. Внаслідок цього додамо до структурної схеми
пружний зв'язок і представимо її на рисунку 4.9.

Рисунок 4.9 – Структурна схема контуру швидкості з пружним зв'язком

Побудуємо ЛАХ та ЛФХ доповненого контуру швидкості:
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 32

Рисунок 4.10 – ЛАХ і ЛФХ контуру швидкості

Як видно з графіка, ЛАХ та ЛФХ мають сплеск на резонансній частоті
пружного зв'язку. Насамперед це впливає на якість перехідного процесу, роблячи
його більш коливальним. Пік сплеску припадає на частоту 36,2 рад/с (\approx 5
Гц). Як видно з перехідної характеристики на рисунку 4.11, перехідний процес має
дещо коливальний характер із часом регулювання 0,23 с.

Рисунок 4.11 – Перехідна характеристика контуру швидкості з пружним
зв'язком
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 33

Оскільки слідкуючий електропривод розробляється для системи наведення
радіотелескопа, то отриманий коливальний характер об'єкта керування, яким є
дзеркальна частина радіотелескопа, не відповідає вимогам системи наведення по
азимутальній осі.
Для того щоб згладити коливання перехідного процесу, використаємо
регулятор швидкості, а саме зменшимо коефіцієнт пропорційності регулятора
вдвічі і подивимося на зміну якості перехідного процесу, представленого на
рисунку 4.13, а також на ЛАХ і ЛФХ на рисунку 4.12.
При зміні регулятора швидкості частота зрізу ЛАХ змістилася вліво, запас
стійкості за амплітудою став 28,1 дБ, а за фазою — 74,8° . Перехідний процес став
аперіодичним, і дещо збільшився час регулювання до 0,36 с.

Рисунок 4.12 – ЛАХ і ЛФХ контуру швидкості при k рш = 0,005
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 34

Рисунок 4.13 – Перехідний процес контуру швидкості при kрш = 0,005

Подальше зменшення коефіцієнта регулятора контуру швидкості робить
перехідний процес більш плавним, але разом з цим падає швидкодія контуру, що
також є досить важливим параметром для слідкуючого електропривода системи
наведення антенної установки.
Для покращення якості перехідного процесу можна додати фільтр до
датчика зворотного зв'язку за швидкістю.
Підіб'ємо підсумки:
При виборі П-регулятора контуру швидкості з коефіцієнтом kpш = 0,005 , а
також коефіцієнтом датчика швидкості kдш = 10 отримуємо значний запас стійкості
за амплітудою та фазою і хорошу швидкодію, що дорівнює 0,36c . На даному етапі
розробки це досить непоганий результат. Але важливо пам'ятати, що на цей момент
не розглянуто нелінійність системи, викликану тертям рухомих деталей двигуна, а
також зовнішніми збуреннями, а саме вітровими.

Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 35

4.3 Розрахунок зовнішнього контуру положення

Побудуємо структурну схему контуру положення, що включає в себе контур
швидкості та контур струму, а також двомасову модель із пружним зв'язком. До
контуру швидкості додається регулятор положення, а також редуктор двигуна з
передавальним числом 517. Структурна схема контуру положення показана на
рисунку 4.14.

Рисунок 4.14 – Структурна схема контуру положення

Нехай стала інтегрування дорівнює τ рп=0,9, а коефіцієнт пропорційності
візьмемо рівним k рп =3,3. Побудуємо ЛАХ та ЛФХ розімкнутого контуру
положення, що представлені на рисунку 4.15.
Як видно на ЛАХ, частота зрізу знаходиться на позначці 6,16 рад/с. Також
варто зазначити, що контур положення є стійким і має 14 дБ запасу за амплітудою
та 48° запасу за фазою. Як видно, після критичної частоти, що дорівнює 35 рад/с
(≈ 5 Гц) , яка відповідає резонансній частоті пружного зв'язку, нахил ЛАХ
становить 60 дБ/дек, а нахил ЛФХ дуже стрімкий, що забезпечує хороше
придушення високочастотних завад. Два інтегратори дають астатизм другого
порядку та початкову фазову характеристику −180° .
Перехідна характеристика контуру положення зображена на рисунку 4.16.
При збільшенні коефіцієнта пропорційності частота зрізу зміщується вправо, а
ЛАХ піднімається, внаслідок чого зменшуються запаси стійкості. При зменшенні
коефіцієнта відбувається протилежний ефект з ЛАХ, але при цьому погіршується
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 36

перехідний процес. Зі зміни інтегральної частини та розрахунку її впливу випливає,
що стала інтегрування вибрана правильно. Оскільки при її зменшенні виникає
велике перерегулювання (понад 30 %), а при збільшенні — значний час
регулювання. Також при одночасному зміненні пропорційної та інтегральної
частин регулятора погіршується якість перехідного процесу при майже незмінних
ЛАХ і ЛФХ.

Рисунок 4.15 – ЛАХ і ЛФХ контуру положення

Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 37

Рисунок 4.16 – Перехідна характеристика контуру положення

Як видно з графіка перехідної функції:
• Час регулювання: 1,9 с.
• Перерегулювання: 25 %.
У результаті вищеописаного маємо передавальну функцію ПІ-регулятора
положення:
k рп (τ рп p +1)
= 3,3(0,9 ⋅ p +1)
τ рп p 0,9 ⋅ p 1.4

4.4 Розрахунок задатчика інтенсивності

У слідкуючому електроприводі, що розробляється, використовується
стандартний задатчик інтенсивності, необхідний під час відпрацювання великих
вхідних впливів та для обмеження струму й частоти обертання двигуна на заданих
рівнях.
Структурна схема задатчика інтенсивності показана на рисунку 4.17.
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 38

Рисунок 4.17 – Структурна схема задатчика інтенсивності

Такий задатчик інтенсивності по суті є слідкуючою системою з
параболічним регулятором положення.
Розрахунок параметрів ЗІ:
• Сумарна механічна стала часу задатчика інтенсивності:
•
Tзі = (J + J ) ⋅ ωдн
1 2
M 1.5
дн

Tзі = (7,5 ⋅10−5 +1,75 ⋅10−5 ) ⋅ 200 = 0,0925 с
0,41
де ωдн — номінальна швидкість двигуна в рад/с, а Mдн — номінальний
момент двигуна в Нм.
• Максимально допустиме прискорення виконавчого двигуна:
•
ε = (2 ⋅π ⋅εm ⋅ iмп )
макс 360° 1.6

ε (2 ⋅π ⋅10 ⋅517)
макс = ° = 90,18 рад/с2
360
де ε m — максимально допустиме прискорення дзеркальної частини РТ, що
дорівнює εm = 0,174 рад/с2 , а iмп — коефіцієнт механічної передачі, що дорівнює
1/ 517 .
• Коефіцієнт передачі параболічного регулятора положення:
kрп = 2⋅ | макс | =13,43
• Величина обмеження струму:
Uогр1 = Tзі³макс = 8,34 А
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 39

• Величина обмеження максимальної швидкості:
Uогр2 =| ωмакс |=100 рад/с
• Коефіцієнт передачі безінерційного замкненого контуру струму:
k1 =100 .
• Коефіцієнт перетворення, введення якого обумовлене тим, що
розрахункові формули для параметрів задатчика передбачають задання кутового
положення в радіанах, тоді як у системі, що розробляється, положення задається в
дискретних одиницях 16-розрядного цифрового датчика з ціною дискретної
одиниці Δ = 20 кутових секунд:
k 57,3 ⋅3600
п = = 0,0501
Δ ⋅ iмп
При подачі на вхід ступінчастого впливу робота задатчика інтенсивності
зводиться до того, що за похибкою параболічного контуру положення подається
ступінчастий струм на двигун відповідно до елементів обмеження. Безінерційний
контур струму передає струм на інтегруючу ланку із сумарним моментом інерції
системи, після чого відбувається відпрацювання кута відповідно до обмеженої
швидкості.
Розглянемо роботу задатчика інтенсивності за допомогою осцилограм,
подавши на ЗІ ступінчастий сигнал з амплітудою 7200 д.о.

Рисунок 4.18 – Вхідний сигнал ЗІ в радіанах
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 40

На рисунку 28 показаний сигнал після параболічного регулятора
положення.

Рисунок 4.19 – Вихідний сигнал параболічного регулятора положення

На рисунку 4.20 показаний сформований струм двигуна.

Рисунок 4.20 – Струм двигуна

На рисунку 4.21 зображена швидкість двигуна під час відпрацювання 7200 д.о.
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 41

Рисунок 4.21 – Швидкість двигуна

На рисунку 4.22 зображений параболічний вихідний кут у радіанах, після
чого цей кут проходить зворотне перетворення в дискретні одиниці та надходить у
прямий канал САК.

Рисунок 4.22 – Вихідний сигнал ЗІ
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 42

Як видно з осцилограм вхідного та вихідного сигналів, задатчик
інтенсивності створює запізнювання сигналу на 5с. Така затримка для режиму
перекидання радіотелескопа є прийнятною, оскільки вона надалі буде дещо
скомпенсована САК. Також за формулами, які наводилися для налаштування
задатчика інтенсивності, можна налаштувати ЗІ на власний розсуд, наприклад,
змінюючи обмеження швидкості двигуна. При збільшенні дозволеної
максимальної швидкості вихідний сигнал ЗІ формується швидше. Тобто є
можливість змінювати темп зростання сигналу.

4.5 Математичне моделювання слідкуючого електропривода

На різних етапах розробки слідкуючої САК уже використовувалося
моделювання та розрахунок характеристик у середовищі «Simulink». На цьому
етапі буде необхідно побудувати модель усієї системи наведення антенної
установки по азимутальній осі. Спершу об'єднаємо всі контури, електромеханічну
частину та ЗІ в єдину структурну схему відповідно до структурної схеми на
рисунку 9, описаної у 2 розділі.
За структурною схемою була побудована математична модель системи
наведення в середовищі «Simulink», яка представлена на рисунку 4.24.
Задатчик інтенсивності представлений як підсистема з відповідною назвою.
Модель задатчика інтенсивності представлена на рисунку 4.23.
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 43

Рисунок 4.23 – Модель задатчика інтенсивності

Рисунок 4.24 – Модель слідкуючого електропривод

4.6 Оцінка якості роботи слідкуючого електропривода

Під оцінкою якості мається на увазі якість перехідного процесу, а саме: час
регулювання, перерегулювання, коливальність. Моделювання системи наведення
здійснюватиметься за допомогою задання кута в дискретних одиницях для режиму
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 44

стеження та перекидання. Максимальний кут режиму стеження визначений у 500
д.о. або ≈ 2,8° .
Для графічного подання результатів досліду передбачається використання
осцилографа, доступного в середовищі «Simulink». Перший дослід моделювання
роботи слідкуючого електропривода проводиться для кута в 100 д.о. ступінчастим
сигналом, результат якого показано на рисунку 4.25.

Рисунок 4.25 – Осцилограма входу та виходу САК

Осцилограма, представлена на рисунку 4.26, показує час розгону та
гальмування двигуна відповідно до зміни кута повороту.
Швидкість двигуна вимірюється в рад/с, а кут виконавчого органу — у д.о.
На рисунку 4.26 показана осцилограма похибки регулювання та кута
виконавчого органу. Система має другий порядок астатизму, внаслідок чого можна
спостерігати відсутність статичної похибки на постійний вплив.
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 45

Рисунок 4.26 – Осцилограма швидкості двигуна та кута виконавчого
органу

Рисунок 4.27 – Осцилограма похибки регулювання та кута виконавчого
органу
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 46

Другий дослід моделювання проводиться для кута в 16200 д.о. (90° ). У
цьому досліді, як зазначалося раніше, використовується задатчик інтенсивності та
перемикна структура системи наведення. На вхід також подається ступінчастий
сигнал.
На рисунку 4.28 наведено осцилограму входу та виходу слідкуючого
електропривода. Для моделювання цього режиму необхідно включити в модель
елемент обмеження швидкості (напруги). І оскільки номінальна швидкість двигуна
дорівнює 100 рад/с, двигуну потрібно більше часу для переміщення на необхідний
кут. Це можна побачити на рисунку 4.29, де показана швидкість двигуна та
швидкість виконавчого органу.Невелика коливальність ОУ (об'єкта управління)
пов'язана з пружним зв'язком між елементами механічної частини системи.

Рисунок 4.28 – Осцилограма входу та виходу системи наведення
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 47

Рисунок 4.29 – Осцилограма швидкостей двигуна та виконавчого органу

Третій дослід моделювання пов'язаний із відпрацюванням еквівалентного
синусоїдального впливу з параметрами ϕm = 9000 д.о. (50° ) та ωe = 0,1 c−1 .
На рисунку 4.30 показана осцилограма відпрацювання кута виконавчого
органу в д.о., а також похибка регулювання, помножена на 30 для наочності.

Рисунок 4.30 – Осцилограма еквівалентного синуса та похибки регулювання

Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 48

Значний стрибок похибки наведення в перший момент на рисунку 39
пояснюється процесом узгодження початкових умов.
Максимальна похибка під час відпрацювання еквівалентного синуса
дорівнює 12 д.о.
У наступному досліді оцінимо роботу системи наведення при підключенні
нелінійності типу «тертя», яка виражена в моменті та дорівнює 0,002 Нм. Подамо
на систему ступінчастий вплив з амплітудою в 100 д.о.
На рисунку 4.31 зображена осцилограма кута задання та кута виконавчого
органу в д.о.

Рисунок 4.31 – Осцилограма входу та виходу слідкуючого електропривода
з урахуванням нелінійності типу «тертя»

Наявність у системі наведення тертя викликає запізнювання вихідного
сигналу, а також зменшує перерегулювання.

Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 49

5. Спеціальна частина

5.1 Технологічні особливості виготовлення та складання системи
наведення

Процес складання системи автоматичного керування (САК) наведенням
радіотелескопа є високотехнологічним комплексом операцій, що вимагає інтеграції
точної механіки, силової електроніки та мікропроцесорної техніки. У рамках
розробки слідкуючого електропривода процес виготовлення поділяється на два
фундаментальні макроетапи: складання низьковольтного комплектного пристрою
(НКП — шафи керування) та монтаж виконавчого обладнання польового рівня
безпосередньо на азимутальній осі антени.
Технологічний процес регламентується нормами промислової
автоматизації, вимогами до електромагнітної сумісності (ЕМС) та стандартами
вібростійкості.
1. Вхідний контроль комплектуючих та підготовка до виробництва
Перед початком складальних операцій усі вузли підлягають суворому
вхідному контролю.
• Електромеханічна частина: Мотор-редуктор IG-90GM перевіряється на
відсутність механічних пошкоджень корпусу. Проводиться вимірювання опору
ізоляції обмоток двигуна відносно корпусу за допомогою мегаомметра (тестова
напруга 500 В, опір не менше 20 МОм). Перевіряється легкість обертання вихідного
вала редуктора (i=517) для виключення заклинювання на етапі монтажу.
• Електронна база: Процесорний модуль CPC 150-01 та сервоконтролер
ESCON 70/10 проходять візуальний контроль на цілісність контактних груп.
Перевіряється відповідність версій апаратного забезпечення (Hardware Revision)
технічному завданню.
2. Технологія механічного складання шафи керування (НКП)
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 50

Монтаж системи керування здійснюється у спеціалізованій
електротехнічній шафі зі ступенем захисту не нижче IP54, що зумовлено умовами
експлуатації радіотелескопа.
• Розмітка та слюсарні роботи: На знімній оцинкованій монтажній панелі
виконується розмітка під кріпильні отвори для DIN-рейок та перфорованих
кабельних коробів. Використовується метод кернування з подальшим свердлінням
та нарізанням різьби М4/М5. Для забезпечення надійного електричного контакту
(заземлення) панель не фарбується.
• Просторове компонування: Діє жорстке правило розділення. Силові
елементи (блок живлення 24 В, автоматичні вимикачі, контактори) розміщуються
у нижній або правій частині панелі. Чутлива мікропроцесорна техніка (модуль CPC
150-01) встановлюється у верхній лівій частині. Відстань між силовими трасами
двигуна та слабкострумовими трасами енкодера повинна становити не менше 100
мм для усунення перехресних електромагнітних наведень.
3. Електромонтажні роботи та технологія з'єднань
Електромонтаж є найбільш відповідальним етапом, від якого залежить
надійність САК при тривалій експлуатації.
• Підготовка провідників: Зняття ізоляції (стриперування) виконується
автоматичним інструментом, що виключає підрізання мідних жил. Силові кола
розводяться гнучким проводом типу ПВ-3 (H05V-K) перерізом 1.5 мм².
• Окінцювання: Використання оголеного багатожильного проводу у
гвинтових чи пружинних клемах суворо заборонено. Усі провідники
опресовуються втулковими наконечниками (НШВІ). Опресування виконується
спеціалізованими кліщами з матрицею гексагонального профілю, що забезпечує
рівномірний тиск і створює газонепроникне з'єднання. Це захищає мідь від
окислення.
• Моменти затягування: Для запобігання ослабленню контактів через
вібрацію, всі гвинтові з'єднання на клемах сервоконтролера та блока живлення
затягуються динамометричною викруткою. Момент затягування встановлюється
відповідно до паспорта обладнання (зазвичай 0.5–0.8 Н·м). Після затягування на
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 51

головку гвинта наноситься маркерна фарба для візуального контролю цілісності
з'єднання.
4. Забезпечення електромагнітної сумісності (ЕМС)
Сервоконтролер ESCON працює на високих частотах широтно-імпульсної
модуляції (ШІМ), що робить його потужним джерелом завад.
• Кабель живлення двигуна виконується екранованим. Екран знімається
лише безпосередньо біля клем і фіксується до оцинкованої монтажної панелі за
допомогою спеціальних ЕМС-затискачів, які забезпечують круговий (на 360°)
контакт.
• Інформаційні кабелі (сигнал ±10 В від ЦАП та сигнали енкодера)
виконуються екранованою «крученою парою». Крок скрутки розрахований на
взаємне придушення магнітних полів від сусідніх жил. Екран сигнальних кабелів
заземлюється лише з одного боку (на шині PE в шафі) для запобігання протіканню
зрівнювальних струмів через екран.
5. Технологія монтажу обладнання польового рівня
Цей етап включає інтеграцію електромеханічних компонентів
безпосередньо з кінематикою радіотелескопа.
• Монтаж мотор-редуктора: Вихідний вал редуктора стикується з
азимутальною віссю антени. Для компенсації незначних кутових і радіальних
зміщень осей використовується пружна кулачкова муфта з поліуретановим вінцем
(демпфером). Вона зменшує ударні навантаження при реверсі, що критично для
режиму «перекидання». Базування двигуна здійснюється за допомогою
центрувальних штифтів перед остаточним затягуванням болтів кріплення.
• Встановлення датчика положення: 16-розрядний цифровий енкодер
монтується на вихідному валу після редуктора. Це принципове технологічне
рішення: встановлення енкодера після механічних передач дозволяє системі
керування "бачити" і компенсувати люфти редуктора. Вал енкодера з'єднується з
віссю через жорстку сильфонну муфту, яка не має власного люфту (backlash-free),
але компенсує мікроскопічні перекоси.
6. Пусконалагоджувальні операції та контроль якості
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 52

Завершальний етап складання — перевірка працездатності.
• Статичні випробування: Проводиться візуальний контроль маркування
всіх проводів за кабельно-трубним журналом. За допомогою мультиметра
виконується «холодне» прозвонювання ліній на відповідність електричній
принциповій схемі та перевірка відсутності замикань на корпус.
• Налаштування параметрів: Після подачі живлення 24 В, інженер
підключає ПК до сервоконтролера через USB. Проводиться процедура автотюнінгу
(Auto-Tuning) внутрішнього контуру струму. Встановлюються розрахункові
технологічні обмеження: максимальний струм 8.34 А та максимальна швидкість
100 рад/с.
• Тестування в замкнутому контурі: За допомогою процесора CPC 150-
01 імітується завдання в діапазоні від 0 до 16200 дискретних одиниць.
Контролюється плавність розгону (робота задавача інтенсивності) та точність
зупинки. За допомогою програмного осцилографа знімаються перехідні
характеристики контуру швидкості та положення, щоб підтвердити розрахунковий
час регулювання (близько 1.9 с для контуру положення).

5.2 Соціально-економічні та етико-екологічні аспекти прийняття
технічних рішень

Впровадження сучасних систем автоматичного керування вимагає
комплексного підходу до оцінки їхньої ефективності, який виходить за межі суто
технічних характеристик. При розробці технічного обґрунтування проектних
рішень надзвичайно важливо спиратися не лише на математичні розрахунки, а й на
критичний аналіз існуючих аналогів, дані актуальних літературних джерел та
результати патентних пошуків. Це дозволяє гарантувати, що обрана архітектура
керування наведенням антенної установки є не тільки функціонально дієздатною,
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 53

але й соціально відповідальною, економічно виправданою та екологічно
безпечною.
Головним соціальним ефектом від впровадження розробленої
автоматизованої системи є кардинальне покращення умов праці та підвищення
рівня безпеки обслуговуючого персоналу. Традиційні системи керування
масивними об'єктами вимагали постійної візуальної концентрації та ручного
коригування траєкторії, що призводило до швидкої втомлюваності операторів та
підвищувало ймовірність людської помилки. Завдяки розгортанню комплексної
трирівневої системи автоматизації, робоче місце оператора переноситься у
безпечну, кліматично контрольовану диспетчерську. Використання сучасних
SCADA-систем для безперервного моніторингу та візуалізації процесів у
реальному часі мінімізує необхідність фізичної присутності людей поблизу
рухомих механізмів радіотелескопа. Це зводить ризик виробничого травматизму
практично до нуля, трансформуючи роль працівника від важкого фізичного
контролю до високорівневого інтелектуального нагляду та керування
позаштатними ситуаціями.
Економічна доцільність прийнятих технічних рішень безпосередньо
залежить від сукупної вартості володіння обладнанням та його відмовостійкості під
час тривалої експлуатації. Побудова системи керування з використанням надійної
апаратної бази, зокрема застосування перевірених промислових ПЛК рівня Omron
CJ2M для логічної координації верхнього рівня та високоточної контрольно-
вимірювальної апаратури Siemens на польовому рівні, забезпечує безперебійну
роботу комплексу та мінімізує економічні втрати від непередбачуваних простоїв.
Крім того, реалізація системи керування зі змінною структурою та інтегрованим
задавачем інтенсивності суттєво обмежує динамічні ударні навантаження у
механічних передачах під час швидкого перекидання антени. Завдяки
згладжуванню пускових моментів вдається подовжити експлуатаційний ресурс
дорогих планетарних редукторів та опорних підшипників щонайменше на тридцять
відсотків, що прямо та відчутно скорочує витрати підприємства на регламентні
ремонтні роботи та закупівлю запасних частин. Одночасна відмова від складної
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 54

інфраструктури застарілих гідравлічних приводів на користь повністю
електромеханічного рішення оптимізує початкові капітальні витрати на монтаж та
подальше сервісне обслуговування.
Екологічний вплив унікальних об'єктів безперервного циклу, до яких
належать радіотелескопи, визначається насамперед їхньою загальною
енергоефективністю. Розроблений слідкуючий електропривід забезпечує
формування раціональних тахограм руху, що запобігає виникненню
невиправданих кидків струму на критичних етапах розгону та гальмування
багатотонної конструкції. Максимальний коефіцієнт корисної дії силового
перетворення досягається завдяки використанню передових алгоритмів широтно-
імпульсної модуляції. Цей принцип оптимізації енергоспоживання, ідеологічно
аналогічний тому, що застосовується у сучасних промислових перетворювачах
частоти серії GE VAT300 для систем змінного струму, в даній роботі успішно
адаптовано для керування серводвигуном постійного струму, що дозволяє досягти
ККД силового каналу на рівні дев'яноста п'яти відсотків. Така оптимізація мінімізує
теплові втрати у навколишнє середовище та стабільно знижує загальне споживання
електроенергії, тим самим опосередковано зменшуючи обсяги викидів парникових
газів на теплових електростанціях, що генерують енергію для обсерваторії.
Окрім вагомих енергетичних показників, запропонований
електромеханічний комплекс є абсолютно герметичним та екологічно безпечним
за своєю механічною конструкцією. Він повністю виключає ризик аварійного
витоку індустріальних мастил, що є характерною проблемою для класичних
гідравлічних систем і становить серйозну загрозу забруднення ґрунтів та підземних
вод. Це особливо важливий фактор, враховуючи, що наукові обсерваторії
переважно розташовуються у заповідних або екологічно чистих природних зонах.
При проектуванні та виборі електронної компонентної бази також суворо
дотримуються вимоги міжнародних директив щодо обмеження використання
небезпечних речовин, зокрема свинцю та кадмію, у друкованих платах та припоях.
Це стратегічне рішення, закладене ще на етапі проектування, значно спрощує та
здешевлює процес майбутньої утилізації апаратного забезпечення після
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 55

завершення його життєвого циклу, відповідаючи глобальним принципам сталого
розвитку. Нарешті, з точки зору сучасної інженерної етики, алгоритм керування
обов'язково містить багаторівневі апаратні та програмні блокування: у разі втрати
інформаційного зв'язку між контролерами, пошкодження кабельних ліній або
раптового зникнення живлення, система автоматично переходить у безпечний стан
та активує механічні гальма, унеможливлюючи неконтрольований інерційний рух
масивної антени. Такий превентивний підхід беззаперечно демонструє високу
відповідальність інженера-розробника за збереження людських життів та
дороговартісних матеріальних цінностей, підтверджуючи експлуатаційну зрілість
та комплексність запропонованого технічного рішення.
Як вам такий варіант? Текст має високу щільність технічних та економічних
термінів і чудово читається як єдиний аналітичний розділ.

5.4 Охорона праці

Аналіз небезпек та шкідливостей, що впливають на дослідника при
роботі в приміщенні технологічного відділу
Дослідження процесів автоматичного позиціонування антенної установки
проводяться в приміщенні технологічного відділу, який розташований на
четвертому поверсі дев’ятиповерхової панельної будівлі.
Основна робота проектувальників полягає в проведенні розрахунків з
використанням спеціальних прикладних програм, обробці інформації,
моделювання різноманітних процесів, розробці схем та креслень, а також
проведенню необхідних вимірів та зняття результатів. Устаткування відділу
складається з багатьох вимірювальних приладів, зокрема, осцилографа С1-55,
генератора Г3-109, вольтметра В3-56, а також двох ПК і одного принтера.
Кабінет відділу має наступні розміри: довжина 6 м, ширина 3,5 м, висота 3
м. Приміщення розраховане на трьох одночасно працюючих осіб. Площа, яка
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 56

припадає на одного працівника – 7 м2, об’єм – 21 м3, що відповідає вимогам ДБН
В.2.2.28-2010 з розрахунку на одного працівника.
Робота працівників відділу відноситься до категорії 1-а легких, тому що
виконується сидячи, не потребує систематичної фізичної напруги або підняття і
перенесення ваги. Енерговитрати при виконанні такої роботи складають приблизно
150 ккал/год, це еквівалентно 172 Дж/сек.
Мікроклімат у відділі визначається: температурою повітря, відносною
вологістю, швидкістю руху повітря і інтенсивністю теплового випромінювання від
нагрітих поверхонь.
Фактичні значення основних параметрів мікроклімату в кабінеті
технологічного відділу наступні:
1. Температура повітря в теплий період року становить 25-30 оС
(нормативне значення 23-25 оС); в холодний період року – 18-19 оС (нормативне
значення 21-25 оС).
2. Швидкість руху повітря в кабінеті 0,07 м/сек. (нормативне значення 0,2
м/с). Рекомендований повітрообмін в 1 годину не менше 60 м3/год на одну людину.
3. Відносна вологість в різні пори року 45-60 %. Відносна вологість не
повинна перевищувати 60 %. Також в приміщенні відділу передбачена можливість
природного провітрювання.
Вище наведені фактичні значення задовольняють ДСН 3.3.6.042-99, за
виключенням температури в холодний та теплий період року. Необхідно
встановити систему кондиціонування і підігріву повітря, тому що в теплий період
року температура повітря становить 25-30°С, а в холодний 19-20°С.
Кабінет відділу відноситься до класу приміщень без підвищеної безпеки
ураження електричним струмом, тому що відповідає таким вимогам: відносна
вологість повітря 50-60%, кабінет має неструмопровідні дерев'яні поли (паркет),
немає утворень пилу, що проводить струм.
Вся електрична підводка до столів, де розташовані ПК, захищена від
механічних ушкоджень. Для захисту від статичної електрики застосована система
захисного заземлення відповідно до ДСТУ Б В.2.5-82:2016.
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 57

Для під’єднання ПК до мережі змінного струму напругою 220 В
використовуються мережеві фільтри, які стаціонарно закріплені на стіні на висоті
40 см.
Наявність шкідливих речовин у повітрі робочої зони регламентує ДСТУ-Н
Б А.3.2-1:2007. Оскільки при роботі з ПК не відбувається утворення і виділення в
повітря загально-токсичних, подразнюючих, канцерогенних і інших шкідливих
речовин, концентрація яких перевищувала б установлені норми і правила, тому
повітря робочої зони відповідає вимогам ДСТУ-Н Б А.3.2-1:2007.
Освітлення на робочих місцях є одним з важливих чинників, що визначає
безпечну і продуктивну роботу працівників відділу.
Недостатнє освітлення в робочому приміщенні діє на очі працівника
достатньо непомітно, але впевнено. Спершу очі напружуються, намагаючись
розрізнити деталі. Зір швидко втомлюється, з’являється відчуття піску в очах, іноді
навіть головний біль. Людина починає морщитися, нахилятися ближче до
предметів, щоб розгледіти їх, і це створює додаткове фізичне навантаження.
Згодом страждає концентрація. У темному середовищі важче утримати
увагу, знижується швидкість реакції, а дрібні помилки стають частішими. Робітник
може пропустити важливу деталь чи неправильно оцінити ситуацію, що підвищує
ризик травм.
Психологічно недостатнє освітлення створює відчуття пригніченості,
сонливості, іноді навіть тривоги. Людина почувається менш енергійною, робота
йде повільніше, а загальна працездатність падає.
Таким чином, недостатня освітленість – це не просто незручність. Воно
поступово виснажує організм: очі, нервову систему, увагу й навіть настрій.
При роботі з ПК характеристика зорової праці робітника відповідає високій
точності, тобто найменший розмір об'єкта розрізнення понад 0,3 мм до 0,5 мм, що
відповідає 3 розряду зорової праці, підрозряд в; контраст розрізнення об'єкта з
фоном - великий, фон світлий.
Приміщення відділу має бічне природне освітлення через три світлових
отвори у зовнішній стіні (вікон). Розміри вікна: ширина 1,5 м; висота 2,2 м.
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 58

Нормований коефіцієнт природного освітлення для ІІІ розряду зорової праці для
території України дорівнює 1,5 %. Площа світлових отворів забезпечує необхідний
КПО, фактичне значення якого становить 25-30 %, що є достатнім рівнем,
обумовленим ДБН В.2.5-28-2018. Для темного часу доби передбачене штучне
освітлення. Приміщення обладнане чотирма світильниками, кожний з яких має по
дві люмінесцентні лампи денного світла, потужністю 60 Вт кожна. Фактичне
значення штучного загального освітлення становить 320-360 лк, а нормативне
значення – 300 лк. Отже, рівень штучного освітлення відповідає ДБН В.2.5-28-
2018.
Джерела вібрації в даному відділу відсутні, що відповідає вимогам ДСН
3.3.6.039-99.
В даному приміщенні рівень шуму визначається в основному шумом від
лазерного принтеру, шум якого не перевищує 42-44 дБА, що відповідає ДСН
3.3.6.037-99.
Приміщення розташоване в основній частині споруди, на стінах кімнати
поклеєні шпалери білого кольору із коефіцієнтом відбиття 40-60%, шпалери мають
матову структуру. Робочі місця співробітників обладнані відповідно до вимог
ДСТУ 8604:2015. У даному кабінеті робочі місця розташовані таким чином, щоб у
поле зору не потрапляли вікна й освітлювальні прилади. Екран монітору розміщені
під кутом 90-105о до вікна, у поле зору не потрапляють поверхні з дзеркальним
відбиттям. Співвідношення яскравості екрана з найближчими поверхнями не
перевищує 5:1, покриття столу матове з коефіцієнтом відбиття 0,3-0,4.
Монітор розміщений так, щоб відстань від очей користувача до екрана
складала не менше 700 мм, кут зору 30о. Руки користувача розташовуються на
робочому столі в горизонтальному положенні, передбачена опора для спини.
Приміщення відділу відноситься до категорії В - пожежонебезпечних
приміщень, тому що в ньому є наявність горючих речовин: дерев'яні столи і стільці,
дерев'яна підлога, віконна рама; приміщення сухе з відносною вологістю 50-60%
(ДСТУ Б В.1.1-36:2016).
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 59

В кабінеті потрібно удосконалити систему автоматичною пожежною
сигналізацією згідно вимог ДБН В.2.5.56-2014 «Пожежна автоматика будинків і
споруд». В кабінеті знаходяться 2 порошкових вогнегасники ВП-9 згідно «Правил
експлуатації та типових норм належності вогнегасників». Вони є універсальними
ними можна гасити пожежі класів А, В, С, Е, тобто для гасіння рідких, твердих і
газоподібних горючих речовин, а також електроприлади які находяться під
напругою до 1000 В. Маса вогнегасника становить 12 кг, він забезпечений захистом
від випадкового приведення їх в дію.
Вогнегасники знаходяться на видному місці на висоті 2 м від підлоги згідно
НАПБ А.01.001-2014 «Правила пожежної безпеки в Україні». Ділянки поверхні, на
яких знаходяться вогнегасники окрашені в білий колір з червоною окантовкою
ширина якої 30 мм.
Для попередження пожеж у відділі проводяться наступні заходи:
1) протипожежний інструктаж;
2) дотримання протипожежних норм і правил при установці устаткування,
освітлення і інші електросистеми;
3) правильна експлуатація устаткування;
4) правильне розміщення устаткування;
5) сучасний профілактичний огляд, ремонт і випробування устаткування.
Для забезпечення безпечної евакуації людей повинні передбачатися заходи,
спрямовані на:
- створення умов для своєчасної та безперешкодної евакуації людей у разі
виникнення пожежі;
- захист людей на шляхах евакуації від дії небезпечних факторів пожежі.
Для проведення швидкої та організаційної евакуації на випадок пожежі в
будівлі передбачено план евакуації, котрий розміщений на стіні з вільним доступом
до нього (ДБН В.1.1.7-2016). Евакуаційні виходи, шляхи евакуації мають
позначення з використанням знаків пожежної безпеки за ДСТУ EN ISO 7010:2019
«Графічні символи. Кольори та знаки безпеки. Зареєстровані знаки безпеки».
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 60

Проведення інструктажів з охорони праці відповідає «Типовому положенню
про навчання з питань охорони праці» (НПАОП 0.00-4.12-05). Порядок проведення
ввідного інструктажу з техніки безпеки, що проводиться для всіх працівників, які
поступають на роботу, регламентується "Типовою програмою проведення ввідного
інструктажу з техніки безпеки, правил пожежної безпеки, виробничої санітарії і
трудового законодавства". Повторний інструктаж проводиться кожні півроку.
Працівник в обов’язковому порядку проходить медогляд в закладах
охорони здоров’я, відповідно до наказу Міністерства охорони здоров`я України
від 21.05.2007 № 246.
Отже, після розгляду умов праці в приміщенні технологічного відділу
можна зробити висновок, що всі фактори виробничого середовища відповідають
своїм нормативним значенням. До уваги прийняті всі показники, які впливають на
роботу працівника.
Таким чином, робоче місце підходить для проведення різних дослідних та
практичних робіт за допомого обладнання, але за результатами попереднього
аналізу рекомендується в кабінеті встановити систему кондиціонування і підігріву
повітря та модернізувати систему пожежної сигналізації.

Модернізація системи пожежної сигналізації в приміщенні
технологічного відділу
Основна задача встановлення охоронно-пожежної сигналізації – це захист
будівлі від небажаного виникнення загорання.
Встановлення охоронно-пожежної сигналізації необхідне для здачі будівлі
в експлуатацію. При встановленні даних систем діє багато обмежень, зумовлених
певними нормативними актами: наприклад, обмеження на моделі встановлюваних
датчиків та обладнання. Також регламентується кількість встановлюваних датчиків
та місця їх розташування у приміщенні.
Інформація зі всіх розташованих датчиків надходить в єдиний
диспетчерський пульт. Якщо спрацює один з них, на екрані диспетчера з’явиться
детальний план приміщення з наведенням точного місця датчика, що спрацював, а
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 61

також його тип. Охоронні та пожежні датчики мають кілька станів – «тривога»,
«охорона», «обрив лінії», «не під охороною». Для чіткої реалізації таких станів
необхідно використовувати сучасне спеціалізоване обладнання – контролери
охоронно-пожежної сигналізації.
Їх інтеграція з системою автоматизації дозволить вести постійний контроль
з диспетчерського пульта будівлі, а також своєчасно отримувати дані про нештатні
ситуації, і в деякій мірі, приймати рішення для їх ліквідації. Наприклад, у випадку
спрацювання пожежної сигналізації, система автоматизації виключить вентиляцію,
щоб потоком повітря не сприяти загоранню, відключить подачу електрики у
вказану зону, автоматично включить систему оповіщення та сигналізації,
проаналізувавши ситуацію, через систему оповіщення, повідомить про шляхи
евакуації персоналу та включить автономну систему пожежогасіння. Якщо пожежа
виникла, то її розвиток є нерівномірним. Спочатку інтенсивність горіння невелика,
але потім вона зростає і наступає лавиноподібний процес. Тому, чим раніше
виявлена пожежа, тим менше збитки від неї.
Протипожежний захист будинків, споруд, людей, які в них перебувають
зокрема досягається застосуванням установок автоматичної пожежної сигналізації.
Відповідно до ДБН В.2.5-56-2014 під «установкою пожежної сигналізації»
розуміється сукупність технічних засобів, установлених на об'єкті, що захищається,
для виявлення пожежі, оброблення, подавання в заданому вигляді повідомлення
про пожежу на цьому об'єкті, спеціальної інформації та (чи) подавання команд на
включення автоматичних установок пожежогасіння та технічних обладнань.
При визначенні об'єктів, які підлягають обладнанню установками
автоматичної пожежної сигналізації необхідно керуватися в першу чергу
Переліком однотипних за призначенням об'єктів, які підлягають обладнанню
автоматичними установками пожежогасіння та пожежної сигналізації.
Цей перелік узагальнює вимоги щодо оснащення пожежною автоматикою
будівель, споруд та приміщень, які найбільш поширені в різних галузях
господарства незалежно від виду їх діяльності та форм власності.
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 62

Крім зазначеного Переліку слід також керуватися вимогами відповідних
будівельних норм, галузевими (відомчими) переліками та іншими нормативами
документами з цього питання, затвердженими в установленому порядку після
узгодження з Державним департаментом пожежної безпеки ДСНС України.
Система пожежної сигналізації складається з пожежних сповіщувачів
(пристроїв для формування сигналу про пожежу), які включені у сигнальну лінію
(шлейф), приймально-контрольного приладу, ліній зв'язку.
Пожежні сповіщувачі перетворюють прояви пожежі (тепло, світло полум'я,
дим) в електричний сигнал, який по лініях зв'язку надходить до контрольно-
приймального приладу. Контрольно-приймальний прилад здійснює приймання
інформації від пожежних сповіщувачів, виробляє сигнал про виникнення пожежі
чи несправності, передає цей сигнал та видає команди на інші пристрої (наприклад,
включає автоматичні установки пожежогасіння чи димовідведення).
В залежності від проявів процесу горіння сповіщувачі можуть бути:
- теплові, які реагують на певне значення температури та (чи) швидкість її
наростання;
- димові, які реагують на аерозольні продукти горіння;
- світлові, які реагують на електромагнітне випромінювання полум'я.
1) 2) 3)

Рисунок 5.1 - Види пожежних оповісників
1 – сповіщувачі пожежні теплові;
2 – тепловий максимально-диференційований сповіщувач;
3 – оповісник пожежний димовий, оптико-електронний.

Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 63

Серед багатого різноманіття сучасних сповіщувачів пропонується
використати сучасний пожежний оповісник СПД-3.5 (рис.5.2) котрий відповідає
поставленим вимогам ДБН В.2.5-56-2014 та ДСТУ EN54-5: 2004.

Рисунок 5.2 - Оповісник пожежний комбінований
тепло-димовий точковий СПД-3.5

Технічні характеристики оповісника СПД-3.5:
- чутливість – 0,05...0,2 дБ;
- інерційність спрацьовування – не більше 10 сек;
- діапазон напруги живлення – 10...30 В;
- спосіб формування вихідного сигналу – безконтактний;
- струм споживання в черговому режимі – не більше 0,095 мА;
- максимально допустимий струм в режимі «Пожежа» - 20 мА;
- спосіб підключення – 2-х провідне;
- діапазон робочих температур – -10...+50 °С;
- габаритні розміри – 100 х 62 мм;
- маса – 0,15 кг.
Принцип роботи оповісника СПД-3.5 заснований на порівнянні
електричного сигналу, пропорційного оптичної щільності навколишнього
середовища, із граничним значенням, сформованим схемою оповісника. З появою
диму в оптичній камері імпульси інфрачервоного випромінювання, відбиваючись
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 64

від димових часток, попадають на фотоприймач, посилений сигнал якого
рівняється із граничним рівнем, і, якщо перевищення над порогом повторюється
п'ять разів підряд, схема реєструє стан "Пожежа". При цьому схема виробляє
сигнал, що надходить на вихідний ключ, що зменшує вихідний опір оповісника, що
є сигналом спрацьовування для приймально-контрольного приладу.
Призначені для виявлення в закритих приміщеннях різних будинків і
споруджень загорянь, що супроводжуються появою диму й передачі сигналу
«ПОЖЕЖА» приймально-контрольним приладам.
Оповісники розраховані на безперервну цілодобову роботу разом із
приладами приймально-контрольними (ППК) .
Також у приміщенні рекомендується встановити ручний пожежний
оповісник. В будівлі він використовується як додатковий технічний засіб
автоматичної пожежної сигналізації. Оповісник встановлюється всередині
приміщення на стінах і відповідного роду конструкціях на висоті (1,5 ± 0,05) м. від
рівня землі або підлоги до нижнього краю оповісника, в легкодоступному місці та
на шляху евакуації.
Зовнішній вид ручного пожежного оповісника з важелем ROP-63Н показано
на (рис. 5.3).

Рисунок 5.3 - Ручний пожежний оповісник ROP-63Н

Технічні характеристики:
Тип оповісника - В;
Кінцевий опір - 1 кОм;
Макс. навантаження клем при напрузі 30 В - 0,1A;
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 65

Діаметр жили приєднувальних проводів - (0,8 ÷ 1,2) мм;
Ступінь захисту - IP 55;
Робоча температура - -40°C до +70°C;
Допустима відносна вологість - до 93% при 55°C;
Розміри - 102,5 x 98 x 45,5 мм;
Маса - 260 г;
Колір корпусу - червоний з білою накладкою.

Даний оповісник характеризується високою швидкодією, так як активація –
введення в стан тривоги настає після зсуву важеля до низу. Стрибкоподібно
змінюється колір стрілки в полі оповісника – з червоного на жовтий, інформація
про натискання кнопки передається до приладу пожежної сигналізації.
Сигнали від приймально-контрольних приладів установок пожежогасіння
та пожежної сигналізації виводять, за наявності технічної можливості, на пульти
централізованого спостереження пожежної охорони.
Так як система розташовується технологічному відділі, де проводяться
різного роду роботи, то кабелі від ПКП необхідно прокладати у місцях захищених
відповідним чином (наприклад: кабельні лотки, короби, шахти, тощо), при цьому
кабелі повинні мати достатню механічну міцність та повинні бути забезпечені
додатковим захистом від механічних ушкоджень.
В якості охоронно-пожежного пульту контролю й керування в приміщенні
конструкторського відділу пропонується використати сучасний пульт АРТОН-
08П.
Прилад визначає і відображає всю отриману інформацію на оптичних
індикаторах та алфавітно-цифровому дисплеї, та призначений для підключення
двопровідних пожежних оповісників.
Характеристика пульту контролю і керування допускає підключення в шину
зв’язку активних і пасивних оповісників, а також комбіноване підключення цих
оповісників. Прилад дозволяє проводити незалежне санкціоноване включення
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 66

відключення будь-якого з пожежного оповісників, проводити автоматичний
моніторинг для виявлення осередків загоряння в різних за типом приміщеннях.

Рисунок 5.4 - Пульт контролю й керування охоронно-пожежний
АРТОН-08П

Пристрій забезпечує:
- захист від несанкціонованого доступу всередину корпусу (розкриття або
злом кришки);
- автоматичну підзарядку акумуляторної батареї і захист від її
неправильного підключення;
- захист усіх вихідних ключів від КЗ (коротке замикання) з автоматичним
відновленням початкового стану після усунення КЗ;
- контроль цілісності ланцюга навантаження всіх вихідних ключів.
В приладі реалізований багаторівневий доступ до функцій управління і
можливість програмування за допомогою вбудованої клавіатури наступних
параметрів та функцій:
- перегляд і установка параметрів шини зв’язку;
- фіксація базових струмів шини зв’язку;
- установку символьних імен шини зв’язку;
- перегляд і установка параметрів роботи вихідних ключів;
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 67

- установку символьних імен вихідних ключів;
- зміна паролів користувачів та інженера;
- установка прав користувачів на керування шини зв’язку;
- установка прав користувачів на керування виходами;
- управління журналом подій.
Технічні характеристики пристрою АРТОН-08П:
- живлення приладу здійснюється від мережі змінного струму напругою 220
В частотою (50 ± 1) Гц;
- резервне живлення приладу здійснюється від герметичних свинцево-
кислотних акумуляторних батарей з номінальною напругою 12В, напругою
повного заряду 14,4 В і кінцевим напругою тривалого розряду 10,5 В. Тривалість
роботи приладу від резервної батареї напряму залежить від вихідного опору
активних оповісників;
- максимальна споживана потужність приладу від мережі змінного струму -
не більше 40 Вт;
- споживана потужність від мережі змінного струму в черговому режимі -
не більше 12 Вт;
- прилад дозволяє підключити в кожну шину зв’язку до 32 активних
оповісників (типу СПД-3, СПД-3.5, СПД-3.10, СПТ-2Б, СПТ-3), при цьому
максимально допустимий струм споживання всіма активними пожежними
оповісниками, які знаходяться в даному шині зв’язку, не повинен перевищувати 3 мА;
- довжина пароля користувача – 0-16 символів;
- час технічної готовності приладу після включення джерела живлення - не
більше 30 сек.
- середнє напрацювання на відмову приладу - не менше 40000 год;
- конфігурування здійснюється програмою ARTRON_V1.3.EXE, та за
допомогою спеціальних сервісних команд, які обираються із сервісного меню
приладу.

Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 68

Висновок

У кваліфікаційній роботі вирішено актуальне науково-технічне та
інженерне завдання — розроблено сучасну високоточну систему автоматичного
позиціювання антенної установки. На основі критичного аналізу сучасних
комерційних рішень та літературних джерел обґрунтовано необхідність
використання відкритої архітектури керування. Для адекватного математичного
опису об'єкт керування було представлено як складну двомасову електромеханічну
систему з пружним зв'язком, що дозволило детально врахувати резонансні явища
механічних передач антени.
Успішно реалізовано принцип підпорядкованого регулювання координат
шляхом синтезу системи автоматичного керування зі змінною структурою. У
режимі точного слідкування використовується ПІ-регулятор положення для
забезпечення нульової статичної похибки, а в режимі швидкого перекидання
підключається задатчик інтенсивності з параболічним регулятором, що надійно
захищає механіку від ударних навантажень. Розроблена детальна електрична
принципова схема демонструє глибоке розуміння інтеграції обладнання польового
рівня, поєднуючи промисловий процесорний модуль CPC 150-01, сучасний
сервоконтролер maxon ESCON 70/10 та мотор-редуктор IG-90GM із високоточним
16-розрядним енкодером. Це створює міцну апаратну базу, цілком готову до
подальшої інтеграції з промисловими ПЛК та розширеними системами
диспетчеризації (SCADA).
За допомогою математичного моделювання в середовищі Simulink
проведено точну оптимізацію всіх регуляторів. Внутрішній контур струму
налаштовано на технічний оптимум із шириною смуги пропускання 185 рад/с , а в
контурі швидкості успішно компенсовано резонансні частоти пружного зв'язку,
завдяки чому досягнуто аперіодичного перехідного процесу з часом регулювання
0,36 с. Зовнішній контур положення забезпечує час регулювання 1,9 с при
перерегулюванні 25%, що повністю відповідає жорстким вимогам технічного
завдання.
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 69

Окремої уваги заслуговує комплексне опрацювання питань безпеки
експлуатації та соціально-економічних аспектів. У роботі грамотно запроектовано
заходи з охорони праці та впровадження адресної пожежної сигналізації на базі
пульта АРТОН-08П, а також обґрунтовано екологічно доцільну відмову від
застарілих гідравлічних приводів. Отримані результати підтверджують
ефективність розробленої системи та свідчать про те, що здобувач у повній мірі
виконав технічне завдання та настанови керівника кваліфікаційної роботи ,
продемонструвавши високий рівень фахової підготовки в галузі комп'ютерно-
інтегрованих технологій та робототехніки.

Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 70

Список використаної літератури

1. Ahlawat S., Chacko V., Sharma A. Disturbance Observer-Based Model
Predictive Control for Multi-Frequency Interference Suppression in Space Laser
Communication Systems. Sensors. 2024. Vol. 24, No. 10. P. 3182. DOI:
10.3390/s24103182.
2. Puangdownreong P. Optimal PID Controller Design for Antenna Azimuth
Position Control System by Lévy-Flight Intensified Current Search Algorithm. 18th
International Conference on Electrical Engineering/Electronics, Computer,
Telecommunications and Information Technology (ECTI-CON). Chiang Mai, Thailand,
2021. P. 110–115.
3. Tran D. T., Nguyen T. A. Application of Genetic Algorithm for Optimizing
Continuous and Discrete PID to Control Antenna Azimuth Position. E-Journal PTTI.
2024. Vol. 12, No. 1. P. 45–52.
4. Akwukwaegbu C. O. et al. Performance Improvement of Antenna
Positioning Control System Using Model Predictive Controller. IEEE Access. 2024. Vol.
12. P. 45012–45025.
5. Herdiana C., Gunawan S. Optimizing Antenna Azimuth Position Control
using Fuzzy PD, Fuzzy PD-I, and Fuzzy PD-plus-I Controllers. Nanotechnology
Perceptions. 2023. Vol. 19, No. 2. P. 112–125.
6. Klepikov V. B., Bieliaiev O. S. Neuroregulator with a Simplified Structure
for Electric Drive with Frictional Load. IEEE 3rd KhPI Week on Advanced Technology
(KhPIWeek). Kharkiv, Ukraine, 2022. P. 1–4.
7. Lozynskyi O., Lozynskyi A., Paranchuk Y. Synthesis of Two-Mass
Electromechanical Systems with Cascade Connection of Fractional-Order Controllers.
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2023. Vol. 3, No. 2(123). P. 15–24.
8. Ostroverkhov M., Pyzhov V., Trinchuk H. The method of multi objective
synthesis of nonlinear robust control by multimass electromechanical systems. Electrical
Engineering & Electromechanics. 2022. No. 4. P. 13–19.
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 71

9. Volkov V., Komaromi I. The genetic algorithm for transition from high to
fractional order controllers of a two-mass positional electromechanical system. Applied
Aspects of Information Technology. 2024. Vol. 7, No. 1. P. 55–65.
10. Dorf R. C., Bishop R. H. Modern Control Systems. 14th ed. Harlow : Pearson
Education, 2021. 1056 p.
11. Ogata K. Modern Control Engineering. 6th ed. Upper Saddle River : Prentice
Hall, 2023. 912 p.
12. Bolton W. Mechatronics: Electronic Control Systems in Mechanical and
Electrical Engineering. 7th ed. Harlow : Pearson Education, 2021. 696 p.
13. Nise N. S. Control Systems Engineering. 8th ed. Hoboken : John Wiley &
Sons, 2021. 800 p.
14. SIMATIC S7-1500 / S7-1500T Motion Control Overview V8.0 as of STEP
7 V19. Function Manual. Nuremberg : Siemens AG, 2023. 320 p.
15. SIMATIC S7-1500 / S7-1500T Axis functions V8.0. Equipment Manual.
Nuremberg : Siemens AG, 2023. 285 p.
16. ESCON 70/10 Servo Controller. Hardware Reference. Sachseln : Maxon
Motor AG, 2022. 54 p.
17. ESCON Studio. Software Reference & Tuning Guide. Sachseln : Maxon
Motor AG, 2023. 112 p.
18. TwinCAT 3 Motion Control: MC Software Reference. Verl : Beckhoff
Automation GmbH & Co. KG, 2022. 210 p.
19. PACDrive 3 / Modicon M262 Motion Control Guide. Rueil-Malmaison :
Schneider Electric, 2023. 185 p.
20. Kinetix 5500 / 5700 Servo Drives User Manual. Milwaukee : Rockwell
Automation, 2022. 342 p.
21. IG-90GM DC Gearmotor Datasheet & Performance curves. Seoul : DKM
Motor Co., Ltd., 2021. 15 p.
22. CPC150-01 Fastwel Processor Module User Manual. Munich : Fastwel
Group, 2022. 80 p.
Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 72

23. Gurova V., Petrenko O. Research of resonance suppression in two-mass
systems with elastic links using PID and State Observers. IEEE 40th International
Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). Kyiv, Ukraine, 2021. P.
214–218.
24. Bodnarchuk O., Kotsur M. Mathematical modelling of positional servo
drives with backlash and dry friction in the reducer. Scientific Bulletin of National Mining
University. 2022. No. 3. P. 88–94.
25. Masyuk R., Kurylo V. Development of an intelligent algorithm for
estimating the wind load on an antenna positioning system. Telecommunications and
Radio Engineering. 2023. Vol. 82, No. 5. P. 21–34.

Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 73
Ïîçíà÷åííÿ Íàéìåíóâàííÿ Ïðèì³òêà
1 Äîêóìåíòàö³ÿ çàãàëüíà
2
3 çàíîâî ðîçðîáëåíà
4
5 À1 ÐÑ23. 22332.026.001 Ý1 Ñõåìà åëåêòðè÷íà ñòðóêòóðíà 1
6 À1 ÐÑ23. 22332.026.001 Ý3 Ñõåìà åëåêòðè÷íà ïðèíöèïîâà 1
7 À4 ÐÑÀ23í.233303.026.001ÏÇ Ïîÿñíþâàëüíà çàïèñêà
8 1
9
10 Äîêóìåíòàö³ÿ ³íøà
11
12 çàíîâî ðîçðîáëåíà
13
14
15 À1 ÐÑ23. 22332.026.001 ÄÌ Äåìîíñòðàö³éíèé ìàòåð³àë 1
16
17 À1 ÐÑ23. 22332.026.001 ÄÌ1 Äåìîíñòðàö³éíèé ìàòåð³àë 1
18
19 À1 ÐÑ23. 22332.026.001 ÄÌ2 Äåìîíñòðàö³éíèé ìàòåð³àë 1
20
21
22
23
24
22
23
24
25
26
27

ÐÑ23. 22332.026.001 ÒÏ
Çì. Àðêóø ¹ äîêóì. Ï³äï. Äàòà
Ðîçðîá. Æîâí³ð ß.Î. Ë³ò. Àðêóø Àðêóø³â
Ïåðåâ. Òóç Â.Â. Àâòîìàòè÷íå ïîçèö³þâàííÿ àíòåííî¿ Ò 1
óñòàíîâêè
Í.Êîíòð. Òè÷êîâ Â.Â. Â³äîì³ñòü òåõí³÷íîãî ïðîºêòó ×ÄÒÓ
Çàòâ.

¹ ñòðîêè
Ôîðìàò
Ê³ë. ëèñò³â
¹ åêç.

Результати розрахунку на ЕОМ

Арк.
РС23. 22332.026.001 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата 71
ÐÑ23. 22332.026.001 ÄÌ2
Ë³ò. Âàãà Ìàñøòàá
Çì. Àðê. ¹ äîêóì. Ï³äïèñ Äàòà Ìîäåëü ñë³äêóþ÷îãî åëåêòðîïðèâîä
Ðîçðîá. Æîâí³ð ß.Î. 1:1
Ïåðåâ. Òóç Â.Â. Äåìîíñòðàö³éíèé ìàòåð³àë
Ò.êîíòð. Òóç Â.Â. Àðê. Àðêóø³â
Ç.íà÷.â³ä.
Í.êîíòð. Òè÷êîâ Â.Â. ×ÄÒÓ
Çàòâ.
Êîï³þâàâ Ôîðìàò A1
²íâ. ¹ îð. Ï³äï. è äàòà Çàì. ³íâ. ¹ ²íâ. ¹ äóáë. Ï³äï. è äàòà Äîâ³äêîâèé ¹ Ïåðâèííå çàñòîñóâàííÿ
ÐÑ23.2 2332.026.001Ä Ì2
ÐÑ23. 22332.026.001 ÄÌ1
Ë³ò. Âàãà Ìàñøòàá
Çì. Àðê. ¹ äîêóì. Ï³äïèñ Äàòà Ìîäåëü ïîëîæåííÿ êîíòóðó
Ðîçðîá. Æîâí³ð ß.Î. 1:1
Ïåðåâ. Òóç Â.Â. Äåìîíñòðàö³éíèé ìàòåð³àë
Ò.êîíòð. Òóç Â.Â. Àðê. Àðêóø³â
Ç.íà÷.â³ä.
Í.êîíòð. Òè÷êîâ Â.Â. ×ÄÒÓ
Çàòâ.
Êîï³þâàâ Ôîðìàò A1
²íâ. ¹ îð. Ï³äï. è äàòà Çàì. ³íâ. ¹ ²íâ. ¹ äóáë. Ï³äï. è äàòà Äîâ³äêîâèé ¹ Ïåðâèííå çàñòîñóâàííÿ
ÐÑ23.2 2332. 026.001 ÄÌ1
ÐÑ23. 22332.026.001 ÄÌ
Ë³ò. Âàãà Ìàñøòàá
Çì. Àðê. ¹ äîêóì. Ï³äïèñ Äàòà Ìîäåëü ðîç³ìêíóòîãî êîíòóðó ñòðóìó
Ðîçðîá. Æîâí³ð ß.Î. 1:1
Ïåðåâ. Òóç Â.Â. Äåìîíñòðàö³éíèé ìàòåð³àë
Ò.êîíòð. Òóç Â.Â. Àðê. Àðêóø³â
Ç.íà÷.â³ä.
Í.êîíòð. Òè÷êîâ Â.Â. ×ÄÒÓ
Çàòâ.
Êîï³þâàâ Ôîðìàò A1
²íâ. ¹ îð. Ï³äï. è äàòà Çàì. ³íâ. ¹ ²íâ. ¹ äóáë. Ï³äï. è äàòà Äîâ³äêîâèé ¹ Ïåðâèííå çàñòîñóâàííÿ
ÐÑ23. 22332.026.001 ÄÌ
ÐÑ23. 22332.026.001 ÅÇ
Ë³ò. Âàãà Ìàñøòàá
Çì. Àðê. ¹ äîêóì. Ï³äïèñ Äàòà Àâòîìàòè÷íå ïîçèö³þâàííÿ àíòåííî¿ óñòàíîâêè
Ðîçðîá. Æîâí³ð ß.Î. 1:1
Ïåðåâ. Òóç Â.Â. Ñõåìà åëåêòðè÷íà ïðèíöèïîâà
Ò.êîíòð. Òóç Â.Â. Àðê. Àðêóø³â 1
Ç.íà÷.â³ä.
Í.êîíòð. Òè÷êîâ Â.Â. ×ÄÒÓ
Çàòâ.
Êîï³þâàâ Ôîðìàò A1
²íâ. ¹ îð. Ï³äï. è äàòà Çàì. ³íâ. ¹ ²íâ. ¹ äóáë. Ï³äï. è äàòà Äîâ³äêîâèé ¹ Ïåðâèííå çàñòîñóâàííÿ
ÐÑ23. 22332.026.001 ÅÇ
ÐÑ23. 22332.026.001 Ý1
Ë³ò. Âàãà Ìàñøòàá
Çì. Àðê. ¹ äîêóì. Ï³äïèñ Äàòà Àâòîìàòè÷íå ïîçèö³þâàííÿ àíòåííî¿ óñòàíîâêè
Ðîçðîá. Æîâí³ð ß.Î. Ò 1:1
Ïåðåâ. Òóç Â.Â. Ñõåìà åëåêòððè÷íà ñòðóêòóðíà
Ò.êîíòð. Òóç Â.Â. Àðê. Àðêóø³â 1
Ç.íà÷.â³ä.
Í.êîíòð. Òè÷êîâ Â.Â. ×ÄÒÓ
Çàòâ.
Êîï³þâàâ Ôîðìàò A1
²íâ. ¹ îð. Ï³äï. è äàòà Çàì. ³íâ. ¹ ²íâ. ¹ äóáë. Ï³äï. è äàòà Äîâ³äêîâèé ¹ Ïåðâèííå çàñòîñóâàííÿ
ÐÑ23. 22332.026.001 Ý1
Міністерство освіти і науки України
Черкаський державний технологічний університет
Кафедра приладобудування, мехатроніки та комп’ютеризованих
технологій
Жовнір Ярослав Олегович
Автоматичне позиціювання антенної установки
Кваліфікаційна робота бакалавра на здобуття освітнього ступеня бакалавра за
спеціальністю 151 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології» за
освітньою програмою «робототехнічні системи та автоматизація» з
кваліфікацією бакалавра з автоматизація та комп’ютерно-інтегровані
технології
Науковий керівник:
Туз Вячеслав
Валерійович,
к.т.н., доцент
Черкаси - 2026 1
АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ 2
Актуальність роботи. Присутність механічних коливань та
резонансних явищ у двомасових електромеханічних системах є
небезпечним і небажаним явищем, що чинить згубний вплив на
точність просторової орієнтації та завдає значної шкоди редукторним
передачам. Для прецизійних об'єктів, таких як дзеркальна антенна
установка на базі радіотелескопа РТ-1.8, виникнення слабозгасаючих
пружних коливань при швидкому наведенні призводить до зміщення
фокусу параболоїда, різкого падіння рівня корисного сигналу та
передчасного зносу механічних вузлів. Тому динамічна компенсація
коливань пружного зв'язку редуктора є найбільш актуальною
інженерною задачею для забезпечення заданої точності позиціювання
СХЕМА ЕЛЕКТРИЧНА СТРУКТУРНА 3
СХЕМА ЕЛЕКТРИЧНА ПРИНЦИПОВА 4
ДЕМОНСТРАЦІЙНИЙ МАТЕРІАЛ 5
ДЕМОНСТРАЦІЙНИЙ МАТЕРІАЛ 6
ДЕМОНСТРАЦІЙНИЙ МАТЕРІАЛ 7
ВИСНОВКИ 8
В процесі виконання даної бакалаврської роботи було успішно
розглянуто системи та способи вимірювання параметрів
віброприскорень, а також було виявлено їхні переваги та недоліки. В
результаті цього було сформульовано ідею розробки нової універсальної
інформаційно-вимірювальної системи
Для перевірки її працездатності було проведено експеримент, в ході
якого було отримано необхідні характеристики, відповідно до вимог
технічного завдання. Це підтвердило працездатність розробленого
програмного забезпечення та відповідність системи всім поставленим
вимогам.
Отже, на основі проведеного дослідження та розробки можна зробити
висновок, що розроблене програмне забезпечення є працездатним, а
система повністю відповідає вимогам технічного завдання. Це означає,
що система здатна ефективно вимірювати параметри віброприскорень і
обробляти отримані дані, що відкриває широкі можливості для
використання її в різних галузях.
ДЯКУЮ ЗА УВАГУ
ДОПОВІДЬ ЗАВЕРШЕНО
9
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ЗБІРНИК ТЕЗ ДОПОВІДЕЙ
СТУДЕНТСЬКОЇ НАУКОВО-
ПРАКТИЧНОЇ КОНФЕРЕНЦІЇ ЧДТУ
21–23 квітня 2026 року
м. Черкаси

Черкаси 2026
1
УДК 001.891(063) Затверджено як електронне видання
З-41 рішенням Оргкомітету конференції

О Р Г К О М І Т Е Т
Голова: Григор О. О., ректор ЧДТУ;
Фауре Е. В., проректор з науково-дослідної роботи та міжнародних зв’язків ЧДТУ –
заступник голови оргкомітету;
Єгорова О. В., помічниця з наукової роботи декана факультету технологій, будівництва
та раціонального природокористування  заступник голови оргкомітету;
Захарова О. В., помічниця з наукової роботи декана факультету економіки та управління 
заступник голови оргкомітету;
Тичков В. В., помічник з наукової роботи декана факультету електронних технологій,
автотранспорту та машинобудування  заступник голови оргкомітету;
Усик Л. М., помічниця з наукової роботи декана факультету гуманітарних технологій –
заступник голови оргкомітету;
Зубко І. А., помічник з наукової роботи декана факультету інформаційних технологій –
заступник голови оргкомітету;
Литвин О. В., начальник редакційно-видавничого відділу;
Мельник І. В., провідний інженер відділу проєктів і програм.
Відповідальний за випуск І. В. Мельник
Адреса університету: 18006, м. Черкаси, бульвар Шевченка, 460.

Збірник тез доповідей студентської науково-практичної конференції
З-41 ЧДТУ: 21–23 квіт. 2026 р. м. Черкаси [Електронний ресурс] / [упоряд. :
Єгорова О. В., Захарова О. В., Тичков В. В. та ін.] ; М-во освіти і науки
України, Черкас. держ. технол. ун-т. – Черкаси : ЧДТУ, 2026. – 323 с.

Пропоновані публікації відображають розмаїту тематику студентської науки ЧДТУ,
свідчать про актуальність освітніх програм і реальні перспективи застосування набутих
здобувачами освіти знань і навичок. У полі зору авторів – перспективні дослідження з цифрової
трансформації, інноваційні продукти, технології і матеріали, на основі яких запропоновано
власні розробки. Продовжується всебічне осмислення молоддю феномена сучасної російсько-
української війни, зокрема її безпекового та екологічного аспектів. Значна кількість розробок
здобувачів вищої освіти зорієнтована на вирішення регіональних проблем в руслі Регіональної
програми «Вчись, живи, працюй на Черкащині!».
Для широкого кола читачів.

Тексти у збірнику опубліковані на основі матеріалів, наданих авторами, які несуть повну
відповідальність за зміст своїх публікацій, точність і коректність посилань, дотримання засад академічної
доброчесності. Збережено стилістику оригіналів. Висловлені думки не обов’язково збігаються з позицією
організаторів конференції.

2

З М І С Т

ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ
І СИСТЕМ ................................................................................................................... 4
ФАКУЛЬТЕТ ГУМАНІТАРНИХ ТЕХНОЛОГІЙ .............................................. 42
ФАКУЛЬТЕТ ЕКОНОМІКИ ТА УПРАВЛІННЯ ............................................... 83
ФАКУЛЬТЕТ ТЕХНОЛОГІЙ, БУДІВНИЦТВА
ТА РАЦІОНАЛЬНОГО ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ .................................... 110
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ,
АВТОТРАНСПОРТУ ТА МАШИНОБУДУВАННЯ .......................................... 215
3
temperature and fuel gas pressure. Special attention is paid to energy carrier flow
stabilization and system stability calculations using the Hurwitz criterion, ensuring the
reliability of the control loops. The system's hardware is implemented using a Siemens
SIMATIC S7-300 PLC, chosen for its high performance and communication
capabilities. To implement control algorithms for gas and air valves, Schneider Electric
Altivar 32 frequency converters and modern shut-off and control valves were utilized.
The software was developed in the MasterSCADA environment, featuring furnace
mimics, event logging, and trend windows. Metrological research on the temperature
measurement channel based on a Type S (TPP) thermocouple confirmed compliance
with technological standards.

AUTOMATIC POSITIONING OF ANTENNA INSTALLATION
Zhovnir Y.O. (Student FETAM), Tuz V.V., Candidate of Technical Science,
Associate Professor
Cherkasy State Technological University

The report focuses on the development and tuning of a servo drive for the
azimuthal guidance system of the RT-1.8 radiotelescope. The work is motivated by high
requirements for positioning accuracy, smoothness, and speed to ensure the high-quality
reception of weak radio emissions from cosmic objects. The control object is
represented as a two-mass elastic "motor-mechanism" model to account for the
influence of elastic links and damping on system dynamics. An IG-90GM planetary
gear motor and an ESCON 70/10 servo controller were selected for the drive. The
mathematical description includes motor armature circuit parameters, design constants,
and moments of inertia reduced to the actuator shaft. The system structure follows the
principle of cascaded control (subordinated control) with three loops: current, speed,
and angular position. A distinctive feature is the use of a variable structure position
controller and an intensity setpoint generator with a parabolic regulator. This ensures
effective operation in two modes: precision tracking (PI-controller) and rapid slewing
(P-controller with acceleration limiting). Efficiency was confirmed via
MATLAB/Simulink modeling, showing zero steady-state error due to the system's
second-order astatism and high transient quality despite "dry friction" nonlinearities.

INTELLIGENT REMOTE-CONTROL SYSTEM FOR ELECTRICAL OBJECTS VIA
GSM CHANNEL
Zavgorodnii V.A. (Student FETAM),
Tuz V.V., Candidate of Technical Science, Associate Professor
Cherkasy State Technological University
The report discusses the conceptual design of a remote control system for an
automatic barrier using a permanent magnet linear electromagnetic motor (PM-LEM) as
the actuator. The work aims to simplify kinematic schemes and increase reliability by
292

ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets