Освоение инженерных методов расчета цифровых и цифроаналоговых систем следящих электроприводов, страница 8

М_max=130 Нм;

I_н=28 А;

n_н=1000 об/мин;

n_max=2000 об/мин;

U_н=62 В;

J_н=0,034 кгм²;

Т_я=0,00675 с;

Т_м=0,0168 с;

Lя=0,00073 Гн.

Проверим двигатель на перегрузочную способность. При этом должно выполняться соотношение:

, где  кгм².

130 ³ 14,47+0,046·1000

130 Нм ³ 60,47Нм

Вывод: Выбранный двигатель подходит для решения поставленной технической задачи.

7.3. Расчет параметров передаточных функций

двигателя, исполнительного механизма

и силового преобразователя

Передаточная функция двигателя по управляющему воздействию:

, где ;

;

Нм/А;

 Вс/рад.

Значит  рад/Вс,

Передаточная функция исполнительного механизма:

 мкм/рад.

Передаточная функция тиристорного силового преобразователя представляет собой апериодическое звено

,                       где  - коэффициент передачи, а  - постоянная времени силового преобразователя.

Значит передаточная функция транзисторного силового преобразователя:

7.4. Структурная схема аналогового прототипа

позиционно-следящего электропривода. Расчет

параметров регуляторов

Структурная схема следящего электропривода, построенного по принципу СПР, приведена на рис. 3.

Здесь - сигнал задания на входе следящего электропривода,  – выходная координата исполнительного механизма.

Исполнительный механизм, подключённый к валу электродвигателя, представлен передаточной функцией:

.

Силовой преобразователь представлен передаточной функцией

,                      

Электродвигатель постоянного тока изображен в виде комбинаций трёх динамических звеньев:

1) передаточной функции якорной цепи, связывающей ток  якоря электродвигателя с напряжением  на якоре.

, где  - сопротивление,  - постоянная времени,  - индуктивность якорной цепи;

2) передаточной функцией электромеханического звена, связывающей скорость ω вращения вала электродвигателя с его динамическим током I

, где  - электромеханическая постоянная времени,

3) пропорционального звена с коэффициентом передачи , связывающего э.д.с. Е с угловой скоростью ω вала двигателя.

Датчик обратной связи по скорости представлен безинерционным звеном с коэффициентом передачи .

В данной системе контур тока настроен на технический оптимум, контур скорости – на симметричный оптимум, а для снижения перерегулирования в контуре скорости не его входе поставлен апериодический фильтр.

Передаточная функция регулятора тока

, где  - коэффициент передачи обратной связи по току.

 В/А.

,

Передаточная функция регулятора скорости

, где  Вс/рад.

.

Передаточная функция апериодического фильтра

;                                             

.

Как правило, в прецизионных следящих электроприводах контур положения реализуется на микропроцессорных контроллерах или устройствах ЧПУ, датчик положения с коэффициентом передачи  имеет цифровой выходной сигнал, а для связи цифровой части с аналоговым комплектным электроприводом используется цифро–аналоговый преобразователь (ЦАП) с коэффициентом передачи .

Контур положения настроен на технический оптимум. Передаточная функция регулятора положения, обеспечивающего технический оптимум в контуре.

;     

.

Таким образом, для настройки контура положения на технический оптимум необходим пропорциональный регулятор.

7.5. Структурная схема цифро–аналоговой СПР положения

с учетом квантования по времени. Дискретные

передаточные функции: непрерывной части системы

с учетом экстраполятора нулевого порядка, цифровых

регуляторов и замкнутого электропривода в целом

Структурная схема цифро - аналоговой следящего СПР положения с учетом процесса квантования сигналов по времени приведена на рис. 5. В цифро-аналоговой СПР ЦАП выполняет функцию экстраполятора нулевого порядка

При переходе к z-преобразованиям структурная схема СПР с учетом дискретных передаточных функций принимает вид, приведенный на рис. 10

Рис. 10. Структурная схема СПР при переходе к дискретным