Проектирование автоматизированного электропривода двухкоординатного модуля для производства интегральных микросхем
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
ной части, равная 3 кг.
6.2 Расчёт и определение показателей качества переходных процессов
Графики, полученные в результате моделирования в среде MATLAB 6.0, представлены на рисунках 6.5 - 6.12.
s, м, c
Рисунок 6.7 - Зависимость перемещения от времени
v, м/с , c
Рисунок 6.8 - Зависимость скорости от времени
а, м/с2
, c
Рисунок 6.9 - Зависимость ускорения от времени
, c
Рисунок 6.10 - Зависимость тока фазы А от времени
, c
Рисунок 6.11 - Зависимость тока фазы B от времени
F, H, c
Рисунок 6.12 - Зависимость тягового усилия от времени
Рисунок 6.13 - Алгоритм работы ключей инвертора фазы А
На рисунке 6.13 показан алгоритм работы ключей инвертора фазы А за время от 2,0110-3 с до 2,02510-3 с. Это отрезок времени на участке разгона электродвигателя. Поскольку частота широтно-импульсной модуляции напряжения очень высока, вследствие того, что допустимое отклонение тока фазы от заданного составляет 1%, невозможно достоверно отразить изменение напряжение на фазе электродвигателя на протяжении всего времени типового перемещения. Алгоритм работы ключей инвертора фазы В показан на рисунке 6.14.
Рисунок 6.14 - Алгоритм работы ключей инвертора фазы В
Сигнал задания тока фазы В сдвинут по фазе относительно сигнала задания тока фазы А на 90 электрических градусов.
На рисунке 6.15 показана отработка шаговым двигателем движения на два шага вперёд.
Качество регулирования принято оценивать следующими основными показателями [9]:
величиной перерегулирования;
быстродействием или временем регулирования;
числом колебаний регулируемой величины за время переходного процесса.
, c
Рисунок 6.15 - Результаты отработки моделью задания движения на два шага вперёд.
Перерегулирование вычисляется по формуле
(6.1)
Для проектируемой установки особенно важно перерегулирование по положению.
Из рисунка 6.7 видно, что hmax = hуст = 4 мм, следовательно, перерегулирование D% = 0%.
При отработке единичного шага hmax = hуст = 10 мкм (рисунок 6.15).
Быстродействие, или время регулирования представляет собой время в течении которого отклонение регулируемой величины от установившегося значения превышает некоторое допустимое значение. В большинстве случаев это значение принимается равным 5%. Из рисунков 6.7 и 6.15 видно, что регулируемая величина (перемещение) после достижения установившегося значения больше не отклоняется от него, и, следовательно, время регулирования равно нулю.
Число колебаний регулируемой величины за время переходного процесса не превышает допустимого значения, так как колебания отсутствуют.
Из рисунка 6.15 видно, что величина единичного шага составляет 10 мкм, следовательно, система удовлетворяет требованиям точности позиционирования.
Из рисунка 6.8 видно, что максимальная скорость в проектируемой установке равна 0,27 м/с, что не превышает требуемой максимальной скорости 0,28 м/с и равно значению расчетной максимальной скорости.
Из рисунка 6.9 видно, что максимальное ускорение равно 17,7 м/с2, что не превышает требуемого значения, равного 18 м/с2.
6.3 Построение статических характеристик электропривода
В пункте 3.1 было описано, почему статическое усилие линейного шагового двигателя на воздушной подушке в проектируемой установке не изменяется и определяется силами трения подвижной части о воздушную опору. Так как усилие нагрузки неизменно, нет необходимости строить статические характеристики.
7. ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ
В результате моделирования переходных процессов были получены зависимости w(t), F(t), I(t).
Проверка по нагреву проводится методом средних потерь или эквивалентных величин (момента, тока, усилия). Площадь под сложной кривой усилия заменяется суммой площадей эквивалентных прямоугольников. Далее
,
где Fi - эквивалентное значение момента на i-м интервале.
, c
Рисунок 7.1 - Зависимость тягового усилия от времени
гдеa0 - коэффициент, учитывающий ухудшение охлаждения при пуске и торможении, a0=1, так как используется принудительная вентиляция.
По данным графика на рисунке 7.1 определяем:
ЭFН.
,3 Н55 Н - Двигатель удовлетворяет условиям нагрева.
8. ВЫБОР И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ УСТАНОВКИ
.1 Формализация условий работы установки
Одним из важнейших направлений в решении задач интенсивности производства и повышения его эффективности является комплексная автоматизация промышленности. Автоматизация промышленных комплексов позволяет повысить надежность систем в целом, благодаря тому, что сокращается количество используемых элементов в системах управления.
В последнее время для автоматизации промышленных установок в основном используются микроконтроллеры, применение которых позволяет повысить эффективность использования приводов, снизить расходы на ремонт. Такие системы обеспечивают быструю переналадку систем управления, изменив всего лишь параметры управляющих программ. Также системы управления, в которых используются микроконтроллеры, позволяют с помощью устройств визуализации, контролировать большое количество параметров, в удобном виде для операторов. В настоящее время микроконтроллеры позволяют обеспечить связь с ЭВМ, что позволяет оператору контролировать работу сразу нескольких рабочих компле