Следящий шаговый электропривод. Особенности шагового привода САУ, страница 8

Проблемы обеспечения требуемого теплового режима электрических ШД также не существует, т.к. они рассчитываются на длительный режим отработки импульсов заданной частоты. Особое значение приобретает проверка по перегрузкам, которая для электрических ШД сводится к такому выбору, чтобы динамический движущий момент М_д на заданной частоте был не меньше максимального момента нагрузки М_max (приведенного к валу двигателя):

.                                               (7.1)

Этим условием обеспечивается работа двигателя без пропуска хотя бы одного импульса. Второе условие состоит в обеспечении максимальной требуемой скорости .

Полагаем, что частота f_и импульсов и шаг a_ш известны. Тогда

.                                                         (7.2)

Необходимо, чтобы выполнялось условие

.                                                (7.3)

Требуемое значение передаточного отношения редуктора оценивается как

.                                                      (7.4)

Условия 7.1, 7.3 в совокупности определяют требование по мощности

,                                                     (7.5)

где .                                                                                    (7.6)

ШД с мощностью на валу N > 20¸50 Вт получить трудно. Поэтому необходимо выбрать усилитель момента, в качестве которого часто используется гидравлическая машина поворотного типа с единичной обратной связью. В этом случае ШД выбирается по нагрузке и скорости на валу золотника. Очевидно, что гидравлический усилитель должен обладать соответствующим быстродействием.

Третье условие составляет требование к точности: необходимо, чтобы один шаг ШД, приведенный к валу нагрузки, не превышал допустимую ошибку рассогласования d_ш, т.е.

.                                                        (7.7)

С учетом статической ошибки Da_ст в шаге ШД, которая обычно не превышает половины шага (a_ш/2), условие (7.7) принимает вид

                                                        или

i_ред ³ 1,5a_ш /d_ш                                                (7.8)

Величина допустимой ошибки рассогласования определяется требованиями к точности установки нулевого положения и отработки угла поворота вала двигателя.

Рассмотрим методику оценки предельной частоты импульсов f_и и величины шага a_ш для электрического шагового двигателя. Для дискретных систем известными методами рассчитывается или задается (в случае работы с ЦВМ) частота квантования f_к или период квантования Т_к.

Предельная частота импульсов f_и ШД зависит от частоты квантования f_к. Для того, чтобы предельная частота пропускания импульсов f_и отрабатывалась без потерь хотя бы одного импульса, а также для исключения влияния дискретности работы ШД на процессы в системе, к ее величине предъявляют следующее требование, основанное на опыте эксплуатации и исследования ШП:

f_и ³ 50 f_к.                                               (7.9)

Требование (7.9) не является строгим. Экспериментально подтверждается, что в этом случае дискретность работы ШД практически не сказывается на динамических свойствах реальных САУ. Во многих случаях высокие требования к точности предъявляются к САУ с небольшими частотами среза w_ср. Для этих САУ требуемое значение f_к невелико и составляет 2,5¸20 Гц. Частоты пропускания ШД достигают 800¸2500 имп/сек. Поэтому они удовлетворяют условию (7.9). Что касается быстродействующих САУ с большим w_ср, то для них условие (7.5) следует уточнять в каждом конкретном случае.

Величина шага a_ш выбирается из условия получения точности установившегося положения вала привода с учетом допустимых возмущений, которые вызываются ступенчатым движением вала. Ступенчатость поворота вызывает перегрузки силового механизма и объекта. Если применяется гидравлический усилитель, то при этом следует учитывать его фильтрующие свойства.