Выбор исполнительного двигателя. Расчет основных параметров редуктора. Построение механической характеристики исполнительного двигателя, страница 4

В ходе статического расчета определяется коэффициент передачи усилительно-преобразовательного устройства. Для систем управления рулями основным режимом является установка объекта управления в заданное положение, поэтому в расчетах используется значение статической ошибки и напряжения трогания.

Коэффициент усиления определяется по формуле:

где U_тр – напряжение трогания;

х_ст – статическая ошибка;

k_ир – коэффициент усиления измерителя рассогласования.

В

В

7. Анализ динамики

Целью динамического расчета системы управления является определение реакции системы на возмущения и определение степени ее устойчивости. В случае если система оказывается неустойчивой или параметры ее переходного процесса не удовлетворяют техническому заданию, то необходимо ввести корректирующее звено.

Общая структурная схема для системы управления рулями показана на рис.8.

Рис.8 - Структурная схема управляемого руля

К_м – коэффициент пропорциональности между напряжением и моментом:

K_ш – коэффициент шарнирного момента;

К_W  – коэффициент пропорциональности между напряжением и скоростью:

;

a – угол поворота объекта управления;

- коэффициент передачи ИР

где 

U_ип - напряжение питания вращающегося трансформатора;

K_тд, K_тд  - коэффициент трансформации ВТ приемника и датчика соответственно.

– момент  инерции исполнительного двигателя и передаточного механизма, приведенный к выходному валу:

;

Из структурной схемы, приведенной на рисунке 8, получается следующая передаточная функция для привода антенн:

,

,

,

,

Для построения переходного процесса на вход располагаемой передаточной функции подаем ступенчатый сигнал по амплитуде равный максимальному углу поворота. Реализация этого процесса смоделирована в программном продукте MathLAB.(Рис.9)

Рис.9 Структурная схема (MathLAB).

На рис.10 изображен график переходного процесса, полученного в программе MatLAB.

Рис.10 Переходной процесс располагаемой передаточной функции

Процесс является устойчивым. Время переходного процесса 6.5с.(т.е. когда кривая переходного процесса попадает в 5% коридор от установившегося значения).Величина перерегулирования  0.686.

В результате анализа динамических свойств, система построенная на выбранных элементах, приходим к заключению, что требуется выполнить коррекцию ее динамических свойств.

Для постройки корректирующего звена используется метод ЛАЧХ. Этот процесс включает следующие этапы:

1) Построение располагаемой ЛАХ;

2) Построение желаемой ЛАХ на основе требований предъявляемых к СУ;

3) Определение вида и параметров коррекции.

1) Для построения корректирующего звена необходимо найти корни  передаточной функции располагаемой системы и представить ее в более удобном виде, при котором в знаменателе стоят элементарные сомножители.

,

Находим нули функции:

Запишем располагаемую передаточную функцию в удобном виде:

.

- постоянная времени располагаемой функции.

Располагаемая функция является колебательным звеном, поэтому в точке равной 1/T₁ функция пойдет под наклоном -40 дб/дк.

Построим логарифмическую амплитудную характеристику (ЛАХ) (рисунок 11) и логарифмическую фазовую характеристику (ЛФХ) (рисунок 12) для нескорректированной системы.

Рис.11 ЛАХ располагаемой функции

Рис.12 ФЧХ располагаемой функции

График ЛАХ располагаемой системы проходит через ось абсцисс раньше, чем ЛФХ достигает значения -180°.

2) Для обеспечения точности воспроизведения сигнала, заданной в техническом задании, необходимо построить запретную область в низкочастотной  области,  через которую не должна проходить желаемая ЛАХ.