Следящий шаговый электропривод. Особенности шагового привода САУ, страница 7

.

Где К_шд, Т₁, Т₂ – параметры шагового двигателя при отработке единичного импульса, М_нач – начальный движущий момент при подаче импульса в обмотку.

Приведенные структурные схемы трудно использовать для исследования САУ из-за их чрезвычайной сложности. Рассмотрим возможности упрощения рассмотренных структур и построения упрощенной схемы.

Поскольку величина шага мала по сравнению с длительностью такта, то, считая Т_ш=0, можно представить угол отработки a(t) (рис. 7.12) в виде, показанном на рис. 7.14. Связь между током I_у и углом a упроститься и будет определяться схемой рис. 7.15. В этой схеме в целом пренебрегается дискретностью шагового привода Т_u и сохраняется дискретность системы Т_к, кроме того, учитывается нелинейность, связанная с ШИМ. Однако, и упрощенная схема остается сложной для анализа САУ, т.к. содержит нелинейный преобразователь НП-1 цифрового кода в унитарный (рис. 7.11).

В некоторых случаях схема может быть значительно упрощена, если выполнить частотно-импульсную модуляцию и пренебречь нелинейностями НП-1. Тогда такое предельной, в общем случае недопустимое упрощения, представляет ШП в виде усилительного звена и используется иногда для анализа дискретных САУ. Изложенное выше показывает сложность проблемы теоретического учета динамических свойств шагового привода при исследовании САУ. Экспериментальные исследования показывают, что для анализа дискретных или непрерывных САУ нелинейными методами ШП с достаточной для практики точностью можно представить в виде некоторой эквивалентной нелинейной схемой (рис. 7.16). Здесь U₀ определяет скорость ШД, а некоторый фиктивный коэффициент обратной связи К_ос определяет коэффициент передачи ШП.

§ 7.7. Выбор параметров шагового привода

Выбор ШД и его параметров для дискретной САУ составляет сложную задачу и имеет специфические особенности. Рассмотрим некоторые отправные данные для указанного выбора.

Следует различать несколько характерных случаев построения САУ с шаговым приводом.

-  Цифровые вычислительные устройства в программной следящей САУ имеют специальное запоминающее устройство, учитывающее разность управляющего сигнала, которую в переходном процессе не успевает отработать шаговый привод из-за ограничения скорости. Эта разность реализуется как только позволяет уменьшение сигнала до величины, соответствующей скорости меньше предельной. Необходимость применения запоминающего устройства вызывается отсутствием обратной связи в шаговом приводе (разомкнутом) и необходимостью точной отработки каждого из некоторых циклов САУ.

В этом случае скорость ШД надо выбирать такой, чтобы обеспечить отработку программы цикла при любом возмущающем воздействии. Этот выбор возможен лишь при анализе процессов САУ.

-  В САУ, переходные процессы в которых характеризуются небольшими скоростями, можно ставить задачу выбора такой скорости ШД, которая превышает все возможные скорости переходных процессов, отнесенных к валу шагового привода согласно выражениям

                              (*)

Эта задача решается на базе энергетического расчета с последующим уточнением при моделировании САУ.

-  В дискретных системах стабилизации возможны такие требуемые скорости вала привода, которые не могут быть обеспечены существующими ШД. Выбор энергетических характеристик и параметров ШД в этом случае производится так же, как для непрерывных САУ. Особенность расчетов будет составлять лишь выбор предельной частоты f_u и шага a_ш шагового двигателя, а также оценка некоторой эквивалентной частотной характеристики ШП.

Если в результате энергетического расчета оценены потребные на валу привода скорость , движущий момент М_max и мощность N_max, то шаговый двигатель выбирается аналогично обычному двигателю. Параметры различных типов промышленных и опытных образцов ШД приводятся в технической литературе. По таблице выбирается ШД соответствующей мощности.