Понятие объекта регулирования в СС. Характеристика моментов, действующих на объект регулирования, страница 2

в виде      [н∙м∙сек]                                  (2.4)

К третьей группе отнесем моменты, зависящие от угла поворота  (или перемещения Х) исполнительного элемента или нагрузки. Это так называемый позиционный (шарнирный) момент . Этот момент создается действием пружин, аэро- и газодинамическим напором (руль, крыло, элерон), действием ветра (например, на антенну РЛС) и различных кинематических связей. В большинстве случаев функция  является нелинейной. В частном случае , где К_п - коэффициент позиционного момента.

Позиционный момент просто определяется лишь для различного вида пружинных устройств. Что касается шарнирного момента руля, то его расчет оказывается достаточно сложным:

       [н∙м/рад]                                      (2.5)

И зависит от конструкции С_ш, скоростного напора , площади S, хорды b и является случайной функцией времени. Следовательно, в общем случае М_ш является (случайной) нестационарной функцией времени:

                                                  (2.6)

Для составления уравнения двигателя или для оценки позиционной нагрузки на валу ИД надо К_п привести к валу двигателя, что можно сделать исходя из очевидных соотношений:

;  

;  ; 

     [н∙м/рад]                                           (2.7)

К четвертой группе отнесем моменты, не зависящие от параметров движения, например, момент сопротивления М_см. В чистом виде такого момента на валу двигателя рассматриваемых систем нет. Близкий к нему момент создается подвешенным грузом в подъемниках, в системах регулирования скорости лентопротяжного механизма с постоянным натягом.

Существуют и другие моменты, например, момент Кориолиса, момент небаланса органа управления, момент асимметрии тяги поворотного реактивного двигателя, которые необходимо учитывать в каждом конкретном случае.

Для расчета и проектирования следящей системы, ее силовой части, необходимо рассчитать, исследовать и оценить суммарную нагрузку, ее зависимость от параметров движения и времени.

Расчет момента нагрузки на валу ИД, а также мощности, требует учета потерь в кинематических связях, подшипниках, опорах. Учитываются потери с помощью КПД η. Последний зависит от величины передаваемого момента и скорости, а также от состояния трущихся поверхностей, смазки, температуры и других факторов. Учет этой зависимости сложен и практически не решен. Обычно учитывается средний или номинальный КПД. Так, например, КПД серийных редукторов: 0,94÷0.98 - цилиндрических одно- и двухступенчатых; 0,91÷0,95 - цилиндрических трех- и четырехступенчатых; 0,7÷0,9 - червячных одноступенчатых; 0,85÷0,96 - планетарных.

2.3. Приведение параметров нагрузки и двигателя к общей оси

При определении энергетических параметров следящей системы, а также при ее синтезе следует учитывать моменты всех элементов объекта регулирования. С этой целью все параметры нагрузки приводятся к одному валу. Чаще всего это либо вал двигателя, либо вал объекта регулирования.

На рис. 2.2 показана схема связи двигателя с нагрузкой (механизмом).

Рис. 2.2

Основная задача правильного выбора силового элемента заключается как в подыскании двигателя с достаточной мощностью, так и передаточного отношения i_р, при которых может быть получен момент силового элемента, требующийся для сообщения надлежащих ускорений силового элемента и нагрузки; силовой элемент способен перемещать нагрузку с минимально требующейся скоростью. Если принять высокое передаточное отношение i_р, то нагрузка будет требовать от двигателя малый момент, но сам двигатель должен будет вращаться на высоких скоростях и иметь нежелательно высокие ускорения, чтобы сообщать надлежащие ускорения нагрузке. Если принять низкое i_р, то от двигателя будут требоваться большие моменты и могут быть не достигнуты требующиеся ускорения для нагрузки, а, следовательно, и точность регулирования. Следует заметить, что при уменьшении передаточного отношения между двигателем и нагрузкой будет уменьшаться и требующаяся максимальная скорость двигателя. Однако потребуется более точное регулирование положения вала двигателя, чтобы обеспечить ту же точность положения нагрузки.

Ниже приводятся различные зависимости, имеющиеся между моментами, скоростями, мощностью и действующими моментами инерции, передаваемыми зубчатой передачей. Эти зависимости могут быть получены с помощью следующих символов: