Выбор элементов следящего привода: исполнительного двигателя, электромашинного усилителя, чувствительного элемента. Синтез системы управления методом типовых нормированных характеристических уравнений. Исследование и анализ разработанной системы.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Проектирование следящих приводов



1. Исходные данные

Таблица 1.

Величина	Символическое обозначение	Численное значение	Размерность
Момент инерции объекта относительно оси его вращения			кг•м2
Момент статических сопротивлений			Н•м
Момент возмущающий (const)			Н•м
Максимальная скорость объекта			°/с
Максимальное ускорение объекта		6	°/с2
Динамическая ошибка			рад.
Статическая ошибка			рад.
Перерегулирование			%
Показатель колебательности
Время переходного процесса		0	c



2. Выбор элементов следящего привода

2.1 Выбор исполнительного двигателя

Для расчёта мощности силовых машин исходным является уравнение для максимального момента на валу исполнительного двигателя [7]:

где

- передаточное число силового редуктора;

- КПД силового редуктора, примем

- приближенный коэффициент, учитывающий относительное значение момента инерции исполнительного двигателя: для электрических двигателей его нужно брать в пределах ; Для гидравлических двигателей ; Примем

Передаточное число находится из выражения

где

- число оборотов двигателя, примем

- коэффициент форсирования. Для следящего приводя с ЭМУ , а с гидроприводами . Примем

Подставляя численные значения в (2.2) получим:

Тогда

Зададим коэффициент перегрузки и рассчитаем предварительный номинальный момент исполнительного двигателя:

Предварительная номинальная мощность двигателя

По мощности из каталога двигателей выбираем двигатель постоянного тока П41 мощностью 6 кВт.

Максимальный момент на валу выбранного двигателя:

Номинальный момент выбранного двигателя:

где и его номинальные мощность (кВт) и скорость (об/мин).

Коэффициент фактической перегрузки выбранного двигателя будет следующим:



Коэффициент фактической перегрузки считаем допустимым.

Технические характеристики двигателя постоянного тока П41 [7]:

Номинальное напряжение	220 В;
Полезная мощность	6 кВт;
Скорость вращения	3000 об/мин;
Номинальный момент	19,14 Н•м;
Номинальный ток якоря	33,0 А;
Сопротивление якоря	0,70 Ом;
Индуктивность якоря	0,030 Гн;
Маховый момент	0,150 кг•м2.

2.2 Выбор ЭМУ

Для питания двигателя используем ЭМУ, расчетная мощность которого

где

- номинальная мощность исполнительного двигателя;

- его фактический коэффициент перегрузки;

- коэффициент перегрузки ЭМУ.

Подставляя численные значения в формулу (2.3), получим:

По мощности из каталога выбираем ЭМУ поперечного поля типа ЭМУ-100 мощностью 8,5 кВт [7].

Технические характеристики ЭМУ-110

Мощность часовая	8,5 кВт;
Напряжение	230 В;
Ток	37,0 А;
Сопротивление	0,34 Ом;
Индуктивность	0,14 Гн;
Коэффициент взаимной индукции	0,08 Гн;
Ток	10 мА;
Сопротивление	4250 Ом;
Индуктивность	100 Гн;
Коэффициент взаимной индукции	90 Гн;
Сопротивление	0,4 Ом;
Индуктивность	0,050 Гн;
Коэффициент взаимной индукции	0,010 Гн;
Ток	17,20 А;
Скорость	2950 об/мин.

Коэффициент фактической перегрузки выбранного ЭМУ будет следующим:

Для встроенного приводного двигателя обеспечить питание от трехфазной сети переменного тока 220/380 В.

2.3 Выбор чувствительного элемента

При выборе чувствительного элемента будем руководствоваться тем, что статическая ошибка чувствительного элемента должна быть много меньше допустимой статической ошибки всего привода:

В качестве чувствительного элемента выберем бесконтактный многополюсный вращающийся трансформатор - БВТВ80-С28.

Основные технические характеристики БВТВ80-С28

Напряжение возбуждения	12 В;
Коэффициент трансформации	0,16;
Погрешность следования	± 30'';

Коэффициент передачи чувствительного элемента найдем как



3. Расчет следящего привода

3.1 Синтез системы управления методом ТНХУ

Структурная схема следящего привода представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 Структурная схема следящего привода

На рисунке 3.1 приняты следующие обозначения:

ЧЭ - чувствительный элемент;

У - электронный усилитель;

ЭМУ - электромашинный усилитель;

ИД - исполнительный двигатель;

Р - редуктор;

ОС - обратная связь.

Исходное характеристическое уравнение [2,3] имеет вид

Для определения коэффициентов уравнения (3.1), вычислим промежуточные постоянные.

Конструктивные постоянные исполнительного двигателя:



Определим постоянные ЭМУ:

здесь - номинальная электрод...