Разработка системы автоматического управления положением объекта (стр. 2 из 8)

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 двигателя

Так как

, то условие выполняется.

Проверка двигателя на способность развивать ускорение дает

,

где

– максимальное угловое ускорение двигателя с редуктором

Так 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

, тогда

1.2.2 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.