Так как
, то условие выполняется.Проверка двигателя по максимальной частоте вращения дает
,где
- максимальная частота вращения двигателя необходимая для заданной системы, – угловая скорость нагрузки, заданная в ТЗ. ,где
– максимально возможная частота вращения двигателяТак как
, то условие выполняется.Проверка двигателя на способность развивать ускорение дает
,где
– максимальное угловое ускорение двигателя с редукторомТак как
, т.е.114 70, то условие выполняется.Определим параметры двигателя, необходимые для составления его передаточной функции.
Коэффициент передачи:
Коэффициент внутреннего демпфирования:
Электромеханическая постоянная времени с учетом нагрузки:
Электромагнитная постоянная времени:
Передаточная функция двигателя будет иметь вид:
.Для удобства построения логарифмических характеристик это выражение следует привести к виду:
,где
, тогда1.2.2 Выбор элемента сравнения
В следящих системах, предназначенных для отработки угла поворота, в качестве элементов сравнения часто применяются схемы на сельсинах и вращающихся трансформаторах. Элемент сравнения осуществляет сравнение заданного значения регулируемой величины с действительным значением. Помимо выделения сигнала рассогласования сравнивающий элемент выполняет функции преобразования входных сигналов к виду, удобному для дальнейшего применения в системе. Основным критерием при выборе элемента сравнения является его максимальная статическая погрешность. Общая погрешность элемента сравнения не должна превышать 0,3…0,5 от
.Т.к. заданная ошибка достаточно велика, то в качестве элементов сравнения были выбраны сельсины. Датчик рассогласования выполнен в виде одноканальной схемы на сельсинах, работающих в трансформаторном режиме. Схема элемента сравнения представлена на рисунке 4.
Рисунок 4
СД – сельсин-датчик,
СП – сельсин-приёмник.
Ошибка покоя
и , т.е.Частота вращения вала:
По частоте вращения вала и по ошибке следования выбираем сельсины СС-405ТВ, технические данные которых приведены в таблице 2. Выбираем первый класс точности.
Таблица 2
Назначение | СД | СПТ |
Напряжение возбуждения, В | 110 | 110 |
Частота напряжения возбуждения, Гц | 50 | 50 |
Потребляемый ток, А | 0,13 | 0,13 |
Максимальное напряжение синхронизации, В | 51 | 51 |
Асимметрия нулевых положений ротора, угл. мин | 15 | 15 |
Максимальная частота вращения вала, | 500 | 500 |
Момент статического трения, |
Общая погрешность элемента сравнения
. Таким образом, условие выполняется, следовательно, сельсины были выбраны правильно.При малых углах рассогласования коэффициент преобразования схемы на сельсинах приблизительно равен максимальному напряжению синхронизации:
1.2.3 Определение коэффициента передачи разомкнутой системы
При расчете следящей системы методом эквивалентного синусоидального режима коэффициент передачи разомкнутой системы определяется из условия обеспечения заданных среднеквадратичных значений погрешности следования и погрешности покоя. Коэффициент передачи разомкнутой системы связан с коэффициентами передачи отдельных устройств соотношением:
,где
– коэффициент усиления усилительного устройства.Погрешность
от люфта в зацеплениях редуктора:Погрешность от неточности элемента сравнения:
Погрешность на входе усилителя:
Ошибка покоя:
Находим значение моментной погрешности:
Коэффициент передачи разомкнутой системы:
Коэффициент усиления усилителя:
1.2.4 Выбор усилительного устройства
Методика выбора усилительного устройства взята из /2/.
Структурная схема преобразования электрических сигналов в прямой цепи системы управления включает в себя два блока: информационный и силовой, который представляет собой усилитель мощности (рисунок 5).
Рисунок 5
Информационный блок предназначен для сбора и обработки информации о состоянии и функционировании системы управления и формирования управляющих сигналов. К блоку подходят сигнал рассогласования системы, сформированный из входного сигнала и сигнала основной обратной связи, а также сигналы местных обратных связей. Информационный блок содержит усилители, ограничители, логические устройства, демодуляторы, фильтры, сумматоры сигналов местных обратных связей, корректирующие устройства. В нашем случае информационный блок содержит фазочувствительный выпрямитель.
В свою очередь силовой блок может представлять собой усилитель мощности, работающий в линейном режиме, или импульсный усилитель мощности. Гораздо большее распространение в системах управления получили импульсные усилители мощности (ИУМ). Они используются в устройствах автоматики для регулирования большой электрической мощности при управлении исполнительными устройствами систем управления. ИУМ, выполненный на управляемых ключах, обеспечивает передачу энергии от источника питания к нагрузке. Структурная схема ИУМ представлена на рисунке 6.
Рисунок 6
Импульсный модулятор преобразует непрерывный сигнал в импульсный. В случае использования силовых транзисторных ключей применяется чаще всего широтно-импульсный модулятор.