Подставив в данное выражение значение tИНТ=0,055 (определено выше) получим численное значение соотношения R·C, а именно:
.Зададимся значением сопротивления (R=1000 Ом) и определим ёмкость конденсатора:
Принимаем конденсатор С1 типа К73-5-12мкФ±5%.
Таким образом, в задатчике интенсивности ЗИ происходит формирование UЗ, линейно возрастающего до номинального значения за время tИНТ = 0,0551 с (темп нарастания UЗ).
Величина зарядного тока (тока коллектора) определим из выражения:
, откудаПринимаем транзистор VT1 с p-n-pпереходом типа КТ343А, параметры которого представлены в таблице 2.3.
Таблица 2.3 – Параметры транзистора КТ343А
Тип проводимости | UКЭ, В | UБЭ, В | IK.MAX, мA | IИМП, мA | UНАС.КЭ, В | UНАС.БЭ, В | β | IKОБР, мкA | IЭОБР, мкA |
p-n-p | 17 | 4 | 50 | 150 | 0,3 | 0,95 | 30-70 | 1 | 100 |
Характер формирования Uз на ЗС и ЗИ приведен на рисунке 2.6.
2.4 Расчёт и выбор нелинейных элементов контуров скорости и тока
Выбор регулятора скорости PС и зоны насыщения НЭ2 осуществляется в соответствии со схемой на рисунке 2.7. Статическая характеристика зоны насыщения НЭ2 представлена на рисунке 2.8.
Рисунок 2.7 – Схема регулятора скорости и НЭ2
Входное напряжение на Н32, определяется разностью между напряжением задания и сигналом обратной связи по скорости, а именно:
.Входное напряжение на Н32 при скорости насыщения, когда происходит пробой стабистора VD1,2,а регулятор входит в зону насыщения и обратная связь по скорости перестает функционировать определим по формуле:
.По значению UСР2= UПР выбирается стабилитрон 2С107А с параметрами, приведенными в таблице 2.4.
Таблица 2.4 – Параметры стабилитрона 2С107А
UСТ.НОМ, В | UСТ.MIN, В | UСТ.MAX, В | IСТ.MAX, мA | IСТ.MIN, мA | IСТ, мA | PMAX, мВт |
0,7 | 0,6 | 0,8 | 120 | 1 | 10 | 125 |
Вольтамперная характеристика (ВАХ) стабилитрона 2С107А представлена на рисунке 2.9.
Рисунок 2.8 – Статическая характеристика Рисунок 2.9 – ВАХ стабилитрона зоны насыщения НЭ2 2С107А
Напряжение на выходе регулятора скорости при ωНАС:
.Реализация регулятора тока KРТ и зоны нечувствительности в контуре тока НЭ1 осуществляется в соответствии со схемой, представленной на рисунке 2.10.Статическая характеристика зоны нечувствительности представлена на рисунке 2.11.
Рисунок 2.10 – Схема регулятора тока и НЗ1
Рисунок 2.11 – Характеристика НЗ1 на РТ
Значение коэффициента обратной связи по току КТ:
,где ICT – ток стопорения, ICT =33,8 А;
IОТС – ток отсечки, IОТС =30,42 А;
UРС.НАС – напряжение на выходе регулятора скорости в режиме насыщения, UРС.НАС =0,676 В.
Сигнал обратной связи по току определяется как:
,где UCP1 - напряжение сравнения в Н31 – пробой стабилитрона VD3,4, В.
.По значению UСР1принимаем 2 стабилитрона типа MMSZ5233BT1 c параметрами, приведенными в таблице 2.5.
Таблица 2.5 – Параметры стабилитрона MMSZ5233BT1
UСТ.НОМ, В | UСТ.MIN, В | UСТ.MAX, В | IСТ.MAX, мA | IСТ.MIN, мA | IСТ, мA | PMAX, мВт |
6,0 | 5,7 | 6,3 | 120 | 1 | 20 | 500 |
Реализация схемы токоограничения по постоянному току, когда датчиком тока является шунт, представлена на рис. 2.12.
Рисунок 2.12 – Реализация схемы токоогораничения по постоянному току
На рисунке 2.12 приняты следующие обозначения: R34 - резистор обратной связи усилителя DA7; R33 - входной резистор; VD13, VD14 - стабилитроны, реализующие напряжение сравнения UCP1; DA3 - полупроводниковый усилитель, на котором реализуется регулятор тока типа ПИ-регулятора; R8- входной резистор.
2.5 РАСЧЕТ РЕГУЛЯТОРА ПОЛОЖЕНИЯ И ВЫБОР ДАТЧИКА
В следящем электроприводе при исследовании динамики необходимо выбрать датчик положения и регулятор в III контуре – регулятор положения, а также определить напряжение задания для СЭП UЗ.СЭП и передаточную функцию редуктора.
В соответствии с приложением Е [1] в качестве датчика положения принимаем индуктосин ПИКП1 – А3, параметры которого приведены в таблице 2.6
Таблица 2.6 – Параметры индуктосина ПИКП1 – А3
Вид контсрукции | Шаг, мм | Частота, Гц | Напряжение питания, В | Коэффициент передачи | Точность, мкм |
Круговой | 2°±40´ | 10000±500 | 0,6±0,1 | 0,004 | 5-15 |
Передаточная функция редуктора WР(p) является передаточной функцией интегрирующего звена:
,где Kp – коэффициент передачи редуктора,
,где Uр – передаточное число редуктора, Uр=60.
Тогда
, .Регулятор положения целесообразно выбирать с пропорциональным законом регулирования, т.е:
.Его значение выбирается из выражения статической погрешности:
,где lЗ – заданное значение линейного перемещения рабочего органа, lЗ=10 м;
KV – коэффициент передачи по скорости:
, где .Отсюда
Напряжение задания для СЭП определится из соотношений:
3. ДИНАМИКА САУ СЭП
Целью исследования динамики является определение качества регулирования параметров i(t), φ(t) в переходных процессах, возникающих при изменении:
задающего напряжения UЗ=10 B при отсутствии нагрузки - пуск вхолостую (
).приложенной нагрузки - наброс нагрузки (
);снятии нагрузки (
);снижении в два раза UЗ - в режиме генераторного торможения.
Оценка качества регулирования и устойчивости осуществляется прямым способом по кривой переходных режимов i(t), φ(t).
3.1 СТРУКТУРНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ САУ СЭП
Оптимизация контуров управления САУ СЭП осуществляется в соответствии с методикой, изложенной в приложении К и в работе [20].
Расчет осуществляется в соответствии с идеей технического оптимума для астатических систем 1-го порядка (систем однократного интегрирования). Сущность его сводится к предварительному определению структуры регуляторов тока, скорости и положения исходя из оптимального апериодического процесса для скорости и экспоненциального для положения. Для тока принимаем колебательный переходный процесс.
Разновидности желаемых передаточных функций для различного вида переходных процессов представлены в таблице 3.1. В таблице указаны оптимальные передаточные функции разомкнутых контуров регулирования в соответствии с желаемым переходным процессом в контуре.
Таблица 3.1 - Желаемые передаточные функции разомкнутых контуров управления для различного вида переходных процессов