Исследование электромеханической следящей системы: Методические указания к выполнению лабораторной работы № 16

Лабораторная работа № 16 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ

Цель работы: целью работы является исследование динамических свойств следящей системы, оценка влияния структуры и параметров системы внешних воздействий на ее точностные характеристики.

I. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПОДГОТОВКЕ К РАБОТЕ

В работе проводится исследование следящей системы, полная структурная схема которой представлена на рис 1.

Здесь

W_д(p) = k_д  - передаточная функция электромеханического дискриминатора;

W_у(p) = k_у- - передаточная функция электронного усилителя;

-передаточная функция исполнительного  двигателя;

W_р(p) = k_р      -передаточная функция редуктора;

-передаточная функция цепи местной обратной связи;

j (p) = k_kp - передаточная функция цепи управлений по задающему воздействию;

 - передаточная функция исполнительного двигателя по моменту;

k_д - коэффициент передачи дискриминатора ( крутизна дискриминационной характеристики);

k_у - коэффициент усиления по напряжению усилителя;

k_дв - коэффициент передачи исполнительного двигателя;

T_м - электромеханическая постоянная времени исполнительного двигателя;

T_oу - постоянная времени цепи обмотки управления исполнительного двигателя;

k_р - коэффициент передачи редуктора;

k_ос -коэффициент передачи цепи местной обратной связи

T_ос - постоянная времени цепи местной обратной связи;

k_к - коэффициент передачи цепи управления по задающему воздействию;

k_м - коэффициент передачи двигателя по моменту .

Как следует из структурной схемы, в системе реализован принцип комбинированного управления - управления по отклонению и по задающему воздействию.

Ошибка системы в установившемся режиме:

              (1)

Здесь

                                             (2)

- передаточная функция замкнутой системы по ошибке,

                                    (3)

- передаточная функция замкнутой системы по моменту нагрузки,

-передаточная функция разомкнутой системы,

k = k_д k_у k_дв k_р – коэффициент передачи разомкнутой системы (без учета местной обратной связи);

Из выражения (1), что система будет инвариантной по отношению к задающему воздействию V₁(t) при Н_еэ (p).

При этом в соответствии с равенством (2) условие полной инвариантности системы

или

                        (4)

Для систем с астатизмом первого порядка a₀ = 0.

В работе реализуется частичная инвариантность по задающему воздействию за счет введения сигнала Uk(t) = t₁dV₁ /dt = t₁pV₁ .

Этим устраняется скоростная ошибка системы V_ск=W/К_W что позволяет повысить на единицу порядок астатизма системы [1]. Значение t₁,как следует из (4), можно определить из выражения

При управление только по отклонению (j (p)=0) передаточная функция замкнутой системы по ошибке

и установившаяся ошибка системы в режиме неподвижного состояния (V₁(t)=V₁⁰=const) в соответствии с (1)

                               (5)

а в режим движение с постоянной скоростью (V1(t)=Wt)

                      (6)

где M⁰ - момент нагрузки двигателя,

Использование управления по задающему воздействию не меняет условий устойчивости системы, так как  вид характеристического уравнения замкнутой системы D(p)=1+W(p)=0 не зависит от структуры и параметров цепи управления по задающему воздействию j (p).

Получить требуемые динамические свойства системы слежения можно за счет изменения параметров местной отрицательной обратной связи k_oc,T_э.

2. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВИКИ

Принципиальная электрическая схема лабораторной установки приведена на рис.2.

Электромеханический дискриминатор реализован на двух синусно-косинусных вращающихся трансформаторах (СКВТ): СКВТ 1 типа ВТ-5 и СКВТ 2 типа 5 ВВТ.

Суммирование сигналов ошибки системы V_a1=K_дV, V_a2=t₁pV₁(t) и V_oc осуществляется сумматором, выполненным на операционном усилителе.

Усилитель системы - полупроводниковый, двухтактный, с трансформаторным выходом.

В качестве исполнительного устройства используется асинхронный двухфазный двигатель-генератор ДГ-2ТА. Для обеспечения требуемой скорости вращения исполнительной оси применен понижающий редуктор.

Задание нужной скорости вращения командной оси осуществляется асинхронным двухфазным двигателем-генератором АДТ-331 с помощью потенциометра R₁