Энергетический анализ объектов регулирования и выбор исполнительных элементов следящей системы, страница 9

3. Коэффициент полезного действия (КПД). Минимальный КПД имеют дроссельные машины (не превышает 0,273). В то же время они больше всего используются в САУ. Это объясняется их малой постоянной времени и малым отношением движущего момента к моменту инерции (по сравнению с электродвигателями). Гидравлические машины с объемным регулированием имеют КПД до 0,7. Но для управления такими машинами, как было отмечено, требуется большая мощность. Электродвигатели постоянного тока имеют КПД не более 0,6, а переменного тока – порядка 0,7.

4. Конструктивные показатели. Они в общем виде сравнению не поддаются. Их можно сравнить лишь по весу и габаритам на единицу выходной мощности.

5. Динамические и статические характеристики. Из динамических характеристик привода или двигателя в целом наибольшее распространение, в смысле сравнения, получили так называемые постоянная времени и быстродействие как величина, обратная времени переходного процесса. Однако, эти показатели являются условными, зависящими от скорости, которая для однотипных двигателей может быть различной. Это же можно сказать и о частотных характеристиках. Качественно можно отметить, что наибольшим быстродействием обладают двигатели с фрикционными муфтами и гидродвигатели. Считается, что постоянная времени электромеханического привода не менее 0,5-0,6 сек, а в приводе с порошковыми муфтами можно обеспечить 0,01-0,1 сек. Из сопоставления пневматических и гидравлических машин следует, что быстродействие последних примерно в 50 раз выше (ТГ=0,06 сек, ТП= 0,3 сек).

Выбор типа привода для разрабатываемой САУ на практике часто начинается с опробования уже существующих приводов, т.е. с учетом уже имеющегося опыта. В процессе отработки САУ уточняются требования к характеристикам.

3.5 Выбор исполнительного элемента СС

Разработка методики выбора исполнительного элемента двигателя СС, достаточно полно учитывающие предъявляемые к нему требования, составляет сложную задачу. При выборе двигателя СС приходится решать комплекс задач по обеспечению требований, когда между этими требованиями трудно установить прямые аналитические связи. Двигатель должен иметь требуемые скорость и мощность, передаточную функцию и статические характеристики, отвечать требованиям по нагреву и по нагрузке, расходовать минимум энергии. Надо учитывать, что двигатель совместно с усилителем мощности может составить главную часть конструкции системы в отношении размеров, веса и стоимости. Далее следует ряд общих требований, таких как надежность, простота эксплуатации, и специфических, таких как плавность движения, жесткость, источник питания.

Исполнительный двигатель, как правило, выбирают методом последовательных приближений, т.е. пригодность первоначально выбранных двигателей проверяют по следующим детальным анализам его динамических возможностей и энергетических характеристик. При выборе двигателя в общем случае предлагается выполнять следующие этапы расчета:

1.  Оценка требуемых (для обеспечения заданных показателей качества СС) минимальных значений угла поворота aмmax, скорость Wмmax и ускорения eмmax вала нагрузки (механизма), а также оценка среднеквадратических значений aск, Wск, eск. В частном случае максимальное значение скорости и ускорения вала нагрузки могут быть заданы, расчет в этом случае ведется на эквивалентный гармонический закон движения.

2. Оценка требуемых максимального, пускового и среднеквадратического значений моментов (Mмmax, Ммп, Ммск) и мощности (Рмmax, Pмск) на валу органа управления и двигателя.