Следящий электропривод
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
°ется следующим образом [2,3]:
(3.1)
где Ртр - необходимая мощность двигателя, Вт;
- максимальная угловая скорость, рад/с;
Мс - момент сопротивления объекта управления, Нм;
JH - момент инерции нагрузки, Нмс2;
макс - максимальное угловое ускорение, рад/с2;
?р???КПД редуктора ( можно взять равным ?р = 0,94).
Требуемой мощности удовлетворяют микродвигатели серии ДПР. Из них по заданному сроку службы (tсл 1000 ч) удовлетворяет ДПР-72-Ф1-03М3.
Таблица 3.1. Паспортные данные ДПР-72-Ф1-03М3 .
Тип двигателя;ДПР-72-Ф1-03М3Номинальная мощность (Вт); Pн20Номинальная скорость вращения (об/мин); nн3000Номинальное напряжение (В); Uн27Номинальный ток (А); Iн1.3Момент инерции якоря (кг.м2); Jд3.610-6Номинальный вращающий момент (Н?м); Мн0.051Сопротивление цепи обмотки якоря (Ом); rя15,7Электромеханическая постоянная времени(мкс); Тдв25КПД двигателя(%); hд56
Для выбора двигателя определяем следующие величины:
.Номинальная угловая скорость двигателя Wн [рад/с]:
Wн = nнp/30(3.2)
Wн=3000p/30=314 [рад/с].
2.Передаточное число редуктора определяется по формуле
(3.3)
где iр - передаточное число редуктора.
3.Определяем требуемый момент на валу двигателя
(3.4)
4.Выбранный двигатель нужно проверить, удовлетворяет ли он по моменту и скорости в соответствии со следующими условиями:
Мтр/Мн ????????? ???W нагр Uр /Wн a.
где ??????коэффициент допустимой перегрузки двигателя по моменту (для двигателя постоянного тока ?????????????a - коэффициент допустимого кратковременного увеличения скорости двигателя сверх номинальной, обычно a = 1,2 - 1,5.
Проведем проверку двигателя:
по моменту - 0.03/0.051 =0.58 < 10;
по скорости - 563/314 = 1 <1,5.
В результате проверок двигателя по моменту и скорости видно, что он не перегружен. Следовательно, двигатель ДПР-72-Ф1-03М3 выбран правильно.
3.2 Выбор информационно-измерительных элементов
Чувствительные элементы, применяемые в следящих системах, чрезвычайно многообразны. К наиболее распространённым можно отнести сельсины, синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы, потенциометры.
Ошибка системы в статических режимах, как и в любых других режимах, зависит от управляющих и возмущающих воздействий, от параметров систем и их отклонений, а также от погрешностей элементов системы.
Для коррекции динамики могут применятся датчики скорости и ускорения вала объекта регулирования или вала двигателя, а также датчик момента, развиваемого электродвигателем.
Выберем в качестве датчика обратной связи датчик скорости (тахогенератор), кинематически связанный с валом электродвигателя. Тахогенератор является практически безинерционным датчиком угловой скорости. Для разрабатываемого следящего привода используем тахогенератор типа 1,6 ТГП-2, [2] имеющий следующие параметры: nmax = 3000 об/мин, R = 10 кОм, Jp = 0,49*10-6 кгм2, Мтр = 5*10-4 Нм, S = 2 мВ/об/мин, где S - крутизна характеристики датчика.
4. Математическое описание ДИНАМИКИ следящего ЭЛЕКТРОПРИВОДА
4.1 Уравнения движения следящего электропривода
Будем считать, что все звенья системы являются линейными. Для составления уравнений системы функциональную схему следящего электропривода разобьем на динамические звенья и найдем их передаточные функции.
Составим уравнение следящего электропривода, приведенного на рис. 2.1.
. Уравнения двигателя.
Для электродвигателя постоянного тока уравнение электрической цепи, составленной по второму закону Кирхгофа:
(4.1)
имеет вид
(4.2)
Уравнение механической цепи, составленной на основе второго закона Ньютона для моментов инерции:
(4.3)
где момент сопротивления, , э.д.с. двигателя .
Подставим значение для в уравнения (4.2). Получим систему уравнений:
(4.4)
(4.5)
Перейдем в изображения по Лапласу:
Преобразуем систему с учетом того, что Mc = 0:
В первом уравнении системы перенесем в правую часть:
(4.6)
Выразим :
(4.7)
. Уравнение регулирования угловой скорости:
(4.8)
(4.9)
Пусть тогда, уравнение обратной связи по угловой скорости будет иметь вид:
(4.10)
. Уравнение усилителя мощности:
(4.11)
где или .
Тогда
(4.12)
Перейдем в изображения по Лапласу, получим:
(4.13)
4.2 Структурные схемы следящего электропривода
.2.1 Структурная схема двигателя
Для получения структурной схемы электродвигателя используем две передаточные функции: электрическую и механическую.
следящий электропривод схема
Рис.4.1 Структурная схема электродвигателя с выделением электрической и механической части
В схеме на рисунке 4.1 - передаточная функция электрической части двигателя, - передаточная функция механической части двигателя в изображениях по Лапласу при нулевых начальных условиях.
Из системы уравнений (4.6) видно, что
(4.14)
(4.15)
Приведем передаточные функции (4.14) и (4.15) к стандартному виду. Для этого разделим и числитель и знаменатель дроби на , тогда получим:
(4.16)
Введем следующие обозначения
(4.17)
(4.18)
где - постоянная времени электрической части двигателя.
Тогда передаточная функция (4.16) принимает типовой вид: