9 Определение передаточной функции промежуточного усилителя

В современных тиристорных приводах постоянного тока для улучшения статических и динамических характеристик системы в промежуточные усилители вводятся различные корректирующие цепи, чем обеспечивается регулирование необходимых динамических свойств системы.

В системах позиционирования статическая ошибка определяется из выражения: ,

где К – коэффициент усиления разомкнутой системы;

ip – передаточное отношение редуктора;

Мс – приведённый момент сопротивления на валу двигателя,

β – жёсткость механической характеристики системы,

Ошибка слежения при установившемся вращательном движении механизма с максимальной скоростью: ,

где ωмех max – максимальная скорость вращения механизма.

Суммарная ошибка не должна превышать заданной ошибки:

, откуда, подставив числовые значения, находим необходимый коэффициент разомкнутой системы . Т.к. коэффициент некорректированной разомкнутой системы равен 33:

то примем коэффициент усиления промежуточного усилителя равным

Реализация:

10 Настройка контура позиционирования

Рассмотрим контур позиционирования, для которого контур скорости является внутренним:

Частотные характеристики этого контура имеют вид:

Как видно из графиков, система неустойчива, т.к. кривая ЛЧХ пересекает

-180 градусов раньше, чем кривая ЛАХ пересекает 0. Для достижения необходимых свойств САР нужно применить регулятор, который изменил бы наклон ЛАХ, не изменяя при этом Крс (коэффициент разомкнутой системы) и опустил кривую ЛЧХ. Таким регулятором может быть ИД-регулятор с передаточной функцией:

Техническая реализация:

Применив такой регулятор в контуре положения, получим следующие ЛАХ и ЛФХ:

Запасы устойчивости системы по модулю порядка 80 градусов, по фазе примерно 17 дб.

11 Структурная схема сар положения

Структурная схема САР положения будет выглядеть следующим образом:

,

12 Исследование и анализ переходных процессов

При отсутствии момента сопротивления и подаче задающего напряжения 10 В, соответствующего 5 градусам, переходный процесс имеет следующий вид:

Время переходного процесса 3 секунды, перерегулирование составляет 40%.

Ток якоря:

Пусковой ток порядка 20 А.

При появлении максимального момента сопротивления на 0.5 секунде, график переходного процесса примет вид:

Как видно из графиков, выходная координата отклоняется на 0.05 градуса, что соответствует заданным параметрам качества (<=0.5 градуса).

При ступенчатом периодическом изменении момента сопротивления от 0 до максимального (500 Нм) – при заданном режиме работы механизма, переходный процесс выглядит следующим образом:

Как видно, отклонение выходной координаты (угла поворота) в пределах заданной точности.

Ток якоря в этом случае:

13 Заключение

В результате проектирования был разработан автоматизированный электропривод следящей системы, обеспечивающей заданную точность слежения механизма при максимальной скорости задающего сигнала и максимальном моменте сопротивления. Исследованы и проанализированы переходные процессы при различных режимах работы системы.

Спроектированная система удовлетворяет всем поставленным требованиям.