Привод антенны (стр. 1 из 3)
Содержание
Введение
1 Выбор и обоснование функциональной схемы
1.1 Выбор исполнительного двигателя
1.2 Выбор передаточного числа редуктора и проверка правильности выбора двигателя
1.3 Выбор измерителя рассогласования
1.4 Выбор усилителя
1.5 Передаточная функция следящей системы
1.6 Следящая система комбинированного управления
1.7 Влияние редуктора на работу следящей системы
1.8 Выбор последовательного корректирующего звена
2 Реализация следящей системы
Заключение
Список литературы
Приложение
Введение
Современные системы автоматического регулирования нашли самое широкое применение в различных областях науки и техники. Это связано не только с необходимостью автоматизации различных технологических процессов и производственных операций, но и с появлением принципиально новых автоматизированных машин, предназначенных для работы в экстремальных условиях: в космосе, под водой, в зонах с ядерным излучением, в шахтах и т.д. Непрерывно расширяется класс систем автоматического регулирования, отличающихся как особенностями самого объекта регулирования, так и динамическими свойствами систем в целом.
Следящие системы (СС) можно классифицировать по способу формирования управляющего воздействия, характеру сигнала рассогласования, способу математического описания СС и характеру контролируемых измерений, проходящих в СС.
Выходной вал СС с определенной степенью точности воспроизводит в виде механического перемещения входной управляющий сигнал. При этом исполнительный двигатель должен преодолевать имеющиеся на выходном валу нагрузки (возмущающее воздействие) и развивать скорости и ускорения, обеспечивающие его слежение за входным управляющим воздействием, а система управления двигателем должна обеспечить необходимую точность слежения. Т.е. привод должен обладать определенными динамическими свойствами, которые надо четко сформулировать на начальной стадии проектирования. Динамические свойства СС и законы изменения управляющих и возмущающих воздействий во многом зависят от назначения объекта управления в целом и функций, выполняемых СС, а также от условий работы.
Структурная схема СС изображена на рис.1
Рисунок 1
Входное устройство, предназначено для вырабатывания сигнала, закон изменения которого должен воспроизводиться объектом регулирования. Сравнивающее устройство имеет два входа, на один из которых подается входной сигнал, а на второй – сигнал обратной связи с выхода следящей системы.
Если положение объекта регулирования не соответствует заданному, то на выходе сравнивающего устройства возникает сигнал ошибки, пропорциональный разности входного сигнала и сигнала обратной связи.
Как только объект регулирования займет заданное положение, сигнал ошибки станет равным нулю и исполнительный механизм остановится.
Основные задачи проектирования состоят в выявлении требуемых динамических свойств привода, определении типа привода, выборе исполнительного двигателя, обладающего нужными предельными динамическими возможностями, определении метода управления и разработке схемы управления, которая при максимальной простоте и надежности и минимальных габаритах и весе обеспечивает необходимую динамику и точность.
Исходные данные:
1 Выбор и обоснование функциональной схемы
1.1 Выбор исполнительного двигателя
Двигатель должен иметь требуемые скорости, мощность, передаточную функцию и статические характеристики, отвечает требованием по нагреву и перегрузкам, расходовать минимум энергии. Надо также учитывать, что двигатель вместе с зависимым от него усилителем может составлять главную часть конструкции системы в отношении размеров, массы и стоимости.
Выберем электрический двигатель и определить параметры его передаточной функции, если момент статической нагрузки МН =2 Нм; момент инерции нагрузки JН=1 кгм2; максимальная скорость вращения Wm=30о/с; максимальное ускорения вращения εм =10о/с2.
Примем ориентировочный коэффициент КПД редуктора η =0.9.
Требуемая мощность двигателя (кВт) определяется по формуле:
.По полученной мощности выбираем двигатель из числа двигателей переменного тока серии ДИД, при напряжении возбуждения uв = 110 В, напряжении управления uу.ном= 110 В и частоте сети 400 Гц. Наиболее подходящим является АДП-123(ст73): РД.НОМ =4.1Вт; nд.ном = 4000об/мин;
Jр= 120
кгм2; 
Нм; 
=100*10-4 Нм; τм=0.064с. [3.87]1.2 Выбор передаточного числа редуктора и проверка правильности выбора двигателя
Определим оптимальное передаточное число редуктора по формуле:
,где Мн=2 Hм, момент нагрузки;
Jн =1 кгм2, момент инерции;
εм = 0.175 рад/с2, ускорение выходного вала;
Jдв=120*10-8 кгм2, момент инерции двигателя.
Оптимальное передаточное число редуктора:
=3378.64.Проверим двигатель на выполнение требований по скорости:
=0.523*3378.64=1767.03 рад/с. 
, значит двигатель не обеспечивает при оптимальном передаточном отношении редуктора запас по скорости. 
; 
, 
.При известных параметрах двигателя и редуктора определим величину максимального момента, который может развивать двигатель при заданных режимах работы по формуле:
МВР.ТРЕБ= 
;
.Чтобы, двигатель имел достаточный запас по ускорению, необходимо обеспечить выполнение следующего неравенства:
.Т.е. видим, что Мтреб меньше, чем Мном, тем самым мы обеспечили запас по ускорению.
Теперь нужно проверить удовлетворяет ли двигатель по мощности:
[ 
] 
=0.0032*0.175*801=0.45 Вт.Двигатель удовлетворяет всем требованиям.
Определим параметры передаточной функции двигателя, используя его технические данные.
Коэффициент момента:
.Коэффициент демпфирования определяется по формуле:
.Коэффициент преобразования двигателя по скорости:
.Полный момент инерции, приведенный к валу двигателя:
.Определим передаточную функцию двигателя.
Передаточная функция двигателя:
.Рассчитаем постоянную времени с учетом нагрузки:
. 
.1.3 Выбор измерителя рассогласования
Измерители рассогласования предназначены для преобразования сигнала рассогласования в электрическую величину.
Требования к измерителям рассогласования:
1) высокая разрешающая способность;
2) высокая крутизна характеристики;
3) линейность и однозначность характеристики;
4) помехозащищенность;
5) надежность;
6) малые габариты;
7) низкая стоимость.
Рассмотрим типы измерителей рассогласования и их погрешности: потенциометрические измерители рассогласования-(0.25÷1)º;
1) сельсины-(20÷30)';
2) однополюсные вращающиеся трансформаторы-(2÷10)';
3) многополюсные вращающиеся трансформаторы-до 1".
Так как погрешность измерителя рассогласования в данной системе должна быть очень мала, выбираем многополюсный вращающийся трансформатор. Выбираем трансформатор серии ДСПУ-128. Его технические данные: [3,С. 255].
- Напряжение питания 12 В;
- Частота питающей сети 400 Гц;
- Погрешность отображения линейной зависимости-0.2%;
- диапазон рабочих частот напряжения возбуждения-380÷4200Гц;
- масса-0.3 кг.
Общая погрешность следящей системы состоит из:
,где
-динамическая погрешность , которая определяется законом изменения задающего воздействия ; 
- моментная погрешность, которая зависит от возмущающего момента со стороны нагрузки; Xинстр -инструментальная погрешность, которая определяется несовершенством элементов системы.