Разработка системы для ручного управления телекамерой. Выбор исполнительного двигателя следящей системы и передаточного отношения редуктора. Определение передаточной функции двигателя и ее параметров. Выбор датчиков углов поворота и схемы их включения.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Содержание

1. Введение

2. Аналоговая следящая система для ручного управления телекамерой

• 3. Исходные данные
• 4. Задание на проектирование
• 5. Функциональная схема следящей системы
• 6. Выбор исполнительного двигателя следящей системы и передаточного отношения редуктора
• 7. Определение передаточной функции двигателя и ее параметров
• 8. Выбор датчиков углов поворота и схемы их включения в измерителе рассогласования
• 9. Расчет диодной схемы синхронизации
• 10. Разработка принципиальной схемы устройства управления исполнительным двигателем
• 11. Схема гармонического детектирования амплитудно-модулированного сигнала
• 12. Электрический расчет принципиальной схемы
• 13. Расчёт требуемых значений коэффициентов усиления разомкнутой системы и усилителя
• 14. Динамический расчет системы
• 15. Выбор корректирующего устройства

16. Поверочный расчёт и построение переходного процесса

17. Заключение

18. Список литературы

1. Введение

Широкий размах автоматизации во всём мире привёл к необходимости использования во всех производствах разнообразных автоматических систем, выполняющих те или иные функции по управлению самыми различными физическими процессами. В этих системах сочетаются весьма разнообразные механические, электрические и другие устройства, составляя сложный комплекс взаимодействующих друг с другом звеньев. Одним из классов подобных автоматических систем являются следящие системы.

Данный курсовой проект посвящён разработке следящей системы и включает в себя выбор основных элементов замкнутой системы регулирования, разработку принципиальной схемы управляющего устройства и электрический расчёт основных её узлов, синтез параметров следящей системы из условия обеспечения заданных точностных и качественных показателей её работы.

Следящей системой называется такая система регулирования, которая поддерживает регулируемую величину на заданном значении, причём это значение изменяется по заранее неизвестному закону. Один из примеров следящей системы - оптическая телевизионная система сопровождения цели. В телевизионном комплексе можно выделить четыре следящих привода, которые следует рассматривать как различные задания на проектирование системы.

В данном курсовом проекте нужно разработать одно из заданий - аналоговую следящую систему для ручного управления телекамерой.

2. Аналоговая следящая система для ручного управления телекамерой

При ручном управлении оператор, наблюдая на экране монитора изображение, получаемое с телекамеры, с помощью ручки управления 3 (рис.1) задает требуемое изменение угла поворота телекамеры (рассматривается только управление движением в азимутальной плоскости). В схеме управления используются два сельсина: BCа , соединенный с ручкой управления на пульте оператора, и BEа , ротор которого вращается по азимуту вместе с осью 1 телекамеры. Если задающий и принимающий валы и связанные с ними сельсины находятся в согласованном положении, то напряжение на вторичной обмотке сельсина BEa равно нулю. Двигатель Ma азимутального канала обесточен, и, следовательно, привод находится в состоянии покоя. При отклонении любого из валов от положения согласования выходное напряжение сельсина BEa через усилитель A2 обеспечивает включение двигателя Ма и вращение телекамеры через редуктор q по азимуту. Для зрительного определения координаты цели по азимуту служит отсчетное устройство Ша. Ручное управление телекамерой по углу места строится аналогично.



Рис.1. Ручное управление телекамерой.

3. Исходные данные

Исходные данные для проектирования приведены в таблице 1:

Таблица №1

JНМ, Н·м·с2	MНМ, Н·м	?НМ, рад/с	?'НМ, рад/с2	?М, угл. мин.	?, %	tр, с
4,5	45	0,5	2	8	15	0,04

JНМ - максимальный момент инерции нагрузки (подвижной платформы с закрепленной на ней телекамерой);

MНМ - максимальный момент сопротивления на оси нагрузки;

?НМ, ?'НМ - требуемые максимальные значения скорости и ускорения вращения оси телекамеры;

М - максимально допустимая ошибка следящей системы, учитывающая влияние момента сопротивления на оси нагрузки, скоростную ошибку системы при скорости изменения угла задания, равной по величине НМ, и инструментальную погрешность измерителя рассогласования;

?, %; tp - максимально допустимые значения перерегулирования и времени регулирования в следящей системе.

4. Задание на проектирование

1. Дать описание функциональной схемы следящей системы (по азимуту) при ручном управлении.

2. Выбрать исполнительный двигатель следящей системы и передаточное отношение силового редуктора, связывающего исполнительный двигатель с нагрузкой.

3. Определить передаточную функцию двигателя и ее параметры.

4. Выбрать датчики углов поворота и схему их включения в измерителе рассогласования.

5. Разработать принципиальную схему устройства управления исполнительным двигателем.

6. Рассчитать требуемые значения коэффициентов усиления разомкнутой системы и усилителя.

7. Произвести динамический расчет системы.

8. Дать расчет принципиальной схемы.

9. Дать заключение по разработанному проекту системы и привести список используемой литературы (библиографический список).

5. Функциональная схема следящей системы

Функциональная схема следящей системы (по азимуту) при ручном управлении представлена на рис.2.



Рис.2. Функциональная схема следящей системы.

Ша - отсчетное устройство;

ИР - измеритель рассогласования между и ;

KИР - коэффициент передачи измерителя рассогласования;

УН - усилитель напряжения;

УМ - усилитель мощности;

Д - двигатель;

Р - редуктор;

Н - нагрузка.

6. Выбор исполнительного двигателя следящей системы и передаточного отношения редуктора

Выбор двигателя системы - одна из основных задач проектирования следящей системы. Следует отметить, что если выбранный двигатель не может обеспечить требуемых режимов движения нагрузки, то уже никакими ухищрениями, в том числе повышением коэффициента усиления разомкнутой системы, использованием корректирующих устройств и т. п., нельзя добиться требуемого качества работы системы.

Для того чтобы выбрать исполнительный двигатель системы, рассчитаем требуемую от него мощность для обеспечения необходимых параметров движения нагрузки (максимальные значения скорости и ускорения вращения исполнительного вала) при заданных моментах инерции и сопротивления со стороны нагрузки, полагая, что оптимальное передаточное отношение силового редуктора выбирается из условия минимизации требуемого от двигателя момента вращения.

При выборе двигателя следящей системы рассмотрим узел «двигатель-редуктор-нагрузка», представленный на рис. 3:

Рис. 3. Узел «двигатель-редуктор-нагрузка»

МД , ?Д - момент вращения и скорость, развиваемые на валу двигателя;

Мн , ?н - момент сопротивления со стороны нагрузки и скорость вращения вала нагрузки;

i=?Д/?н - передаточное отношение редуктора, согласующего
двигатель с нагрузкой.

Полагается также, что подвижные части двигателя обладают моментом инерции JД, а нагрузка - моментом инерции Jн.

Для расчета требуемой мощности двигателя используем методику, приведенную в [1]. Положим, согласно [1], КПД =0,8.

Вт.

Нужно выбрать двигатель, мощность которого больше Ртр. Выберем из таблицы, приведённой в [1] , двигатель типа СЛ: СЛ-521 со следующими параметрами:

Pном = 77 Вт;

nном = 3000 об/мин => ?ном = nном · ? / 30 = 314,16 рад/с;

Uном = 110 В;

Iя ном. = 1,2 А;

Rя = 8,5 Ом;

Mном = 0,245 Н·м;

Mп = 0,638 Н·м;

Jд = 16,7·10-5 кг·м2.

Проверим перегрузку двигателя при пуске:

.

Превышения нет (), следовательно, двигатель допускает прямое включение на номинальное напряжение.

Момент инерции редуктора:

Jр = 0,2 * Jд=0,2*16,7*10-5=3,34*10-5 кг·м2.