Выбор исполнительного двигателя. Расчет основных параметров редуктора. Аппроксимация механической характеристики, страница 3

Для обеспечения заданного закона движения необходимо, чтобы механическая характеристика исполнительного двигателя охватывала диаграмму нагрузки, т.е. для всех точек механической характеристики должны выполнятся следующие условия:

M_ДВ > M_{ДВ треб}

Ω_ДВ > Ω_{ДВ треб}    – во всем интервале изменения скоростей и моментов нагрузки.

Т.к. на начальном этапе проектирования закон движения объекта управления не может быть всесторонне оценен, т.к. привод еще не спроектирован, то приведенные выше условия сводятся к выполнению следующего требования:

Механическая характеристика исполнительного двигателя должна охватывать точку с координатами M_{треб max}, Ω_{треб max}.

Выбранный двигатель ДП32-10-10-12 является двигателем постоянного тока малой мощности, т.к.

I_N^.(4÷8) < 20 A

1,4^.8 = 11,2 < 20

Двигатели данного типа допускают прямой пуск, поэтому нелинейную механическую характеристику можно аппроксимировать двумя отрезками прямой. Линеаризация проводится по двум точкам – М_П и М_N (пусковой момент и номинальный).

Коэффициент запаса по скорости a_Ω=1,1

Ω_N^.a_Ω = 1000^.1,1 = 1100 с^-1

M_N = 10^-2 Нм

M_П = 8^.10^-2 Нм

По этим данным можно построить аппроксимированную механическую характеристику (рис. 3).

M_{треб max}, Ω_{треб max} – приведенные к валу двигателя значения Ω_m и М_Н:

Ω_{треб max} = Ω_m^.i … (12)

Ω_{треб max} = 1^.737 = 737 с^-1

 

 … (13)

Нм

Точка с этими координатами охватывается аппроксимированной механической характеристикой исполнительного двигателя (рис. 3), следовательно, выбранный двигатель и через спроектированный редуктор способен обеспечить заданный закон движения.

Рис. 3. Аппроксимированная механическая характеристика двигателя.

5. Расчет измерителя рассогласования.

Задачей измерителя рассогласования является преобразование неэлектрических параметров (в данном случае – угла поворота антенны) в электрические.

Структурная схема измерителя рассогласования представлена на рис.4.

Рис.4. Структурная схема измерителя рассогласования.

На схеме приняты следующие обозначения.

ИР – измеритель рассогласования;

У – усилитель;

КУ – корректирующее звено;

ИД – исполнительный двигатель;

ПМ – передаточный механизм;

ОУ – объект управления.

a₁(t) – внешнее задающее воздействие

U₁(t) – сигнал рассогласования между данным положением ОУ и желаемым

U₂(t) – усиленный сигнал рассогласования

U_у – напряжение управления

a₂(t) – главная обратная механическая связь

Измеритель рассогласования измеряет разницу между входным и выходным сигналами в каждый момент времени и подает ее на усилитель.

С усилителя через корректирующее звено сигнал поступает на исполнительный двигатель, корректируя его работу.

Сигнал a₂(t) изменяется до тех пор, пока U₁(t) не станет равным нулю.

Точность системы управления в целом определяется ошибкой обусловленной измерителем рассогласования:

Х = Х_ИР + Х₁

Х_ИР – ошибка, обусловленная измерителем рассогласования;

Х₁ – ошибка, обусловленная управляющим воздействием (Х₁ = a₁ - a₂)

По истечении времени переходного процесса Х₁ становится равной нулю. Тогда:

Х_СИСТ = Х_ИР =

К_ИР – коэффициент передачи измерителя рассогласования.

Для систем с неограниченным углом поворота измеритель рассогласования строится по каскадной схеме (рис.5)

Рис.5. Каскадная схема измерителя рассогласования.

Напряжение с выхода датчика является напряжением питания приемника.

В системах, работающих на постоянном токе, преимущественно используются потенциометры.

Выбор измерителя рассогласования производится из условия

Х_ИР < Х_{ИР доп}

… (14)

… (15)

где Х_Д – ошибка датчика,

Х_П – ошибка приемника.

При расчете допускаем, что датчик и приемник имеют одинаковую погрешность, которая рассчитывается по формуле:

… (16)

В данном случае необходим потенциометр с рабочим углом 360 градусов.

Наименьший показатель ε из таких потенциометров ε_min = 7,5^.10^-2 %