Методические указания по выбору и расчету элементов и устройств следящей системы по дисциплине «Элементы и устройства систем управления» /сост.: В.Е.Кузнецов; СПбГЭТУ «ЛЭТИ»
Предназначены для выполнения проектирования на тему: «Статический расчет следящей системы». Содержит основные теоретические положения и практические рекомендации по выбору элементов системы, а также некоторые справочные материалы, необходимые при проведение расчетов.
Оглавление
Предисловие………………………………………………………….………………3
1. Задание по курсовому проекту……………………………………………………4
2.Составление функциональной схемы системы………..…………………………5
3.Выбор исполнительного двигателя и редуктора следящей системы...................6
4.Выбор чувствительного элемента и демодулятора………………………...……11
5.Выбор и расчет усилителей для следящей систем……………………………….15
5.1.Транзисторные усилители мощности…………………………………………..19
5.2.Магнитные усилители………………………………………………………….16
5.3.Широтно-импульсные модуляторы…………………………………..…………17
5.4.Тиристорные преобразователи……………………………………………….….20
6.Структурная схема системы и определение ЛАХ и ЛФХ………………...………24
Приложение…………………………………………………..…………..……………25
Библиографический список……………………………………………………………34
ПРЕДИСЛОВИЕ
Методические указания служат пособием для проведения проектирования, включающего в себя: Статический расчет следящей системы, выполняемый студентами.
Тема проекта: «Статический расчет следящей системы».
Проект в качестве обязательных элементов должен содержать:
1. Титульный лист и задание (см. Приложение).
2. Оглавление.
3. Введение, где излагается постановка задачи, приводятся общие сведения о проектируемой системе, ее назначении и особенностях.
4. Статический расчет, который включает в себя:
а) Составление функциональной схемы системы;
б) Выбор исполнительного двигателя и расчет редуктора;
в) Выбор чувствительных элементов и демодулятора;
г) расчет полупроводниковых усилителей мощности для управления двигателем;
д) Определение постоянных времени, коэффициентов усиления и передаточных функций и построение ЛАХ и ЛФХ нескорректированной системы.
5. Графическая часть проекта, где приводиться полная принципиальная электрическая схема системы и спецификация всех элементов.
6. Заключение.
7. Библиографический список использованной литературы.
Пояснительная записка курсового проекта составляется в соответствии с ГОСТ 19600-74.
1. Задание по курсовому проекту.
Требуется спроектировать следящую систему в соответствии со следующими техническими условиями работы:
1. Параметры механической нагрузки на выходной оси следящей системы
-
момент инерции
,
-
статический момент
.
2. Род тока электрического исполнительного двигателя
- постоянный,
- переменный.
3. Характер изменения управляющей величины на входной оси следящей системы
- гармонический (синусоидальный),
- ступенчатый.
4. При работе следящей системы в режиме отработки синусоидального задавания, например, при компенсации качки
,
где
– амплитуда качки;
–
круговая частота качки,
необходимо
обеспечить точность слежения с
динамической ошибкой, не превышающей
.
5. При работе следящей системы в режиме отработки команд, т.е. при ступенчатом законе изменения управляющей величины
,
где
–
уровень управляющего воздействия;
необходимо
обеспечить максимальную скорость
отработки
,
максимальное
ускорение отработки
Числовые значения указанных выше величин выдаются в индивидуальных заданиях.
2. Составление функциональной схемы системы.
Существует множество следящих систем, отличающихся принципом действия, структурой, элементами, принципом управления исполнительным устройством, родом источников питания и т.д.
В соответствии с заданием по курсовому проекту составляется функциональная схема системы. В зависимости от типа исполнительных устройств в маломощных системах применяются, главным образом, полупроводниковые усилители переменного и постоянного токов. В системах средней мощности могут применяться электромагнитные усилители и тиристорные преобразователи.
В качестве чувствительных элементов в следящих системах могут использоваться индуктивные, индукционные, потенциометрические, фотоэлектрические, емкостные и другие датчики. В проекте предполагается использование индуктивных, индукционных и потенциометрических датчиков положения.
При проектировании системы необходимо стремиться к ограничению количества используемых источников питания, типов элементов и номиналов выбранных элементов, что, в свою очередь, влияет на рациональное построение электрической схемы. Выбор величины напряжения источников питания и номиналов элементов следует производить в соответствии с используемыми на практике шкалами стандартных напряжений и типовыми рядами номиналов элементов
.
Требования к структуре следящей системы
Структурная схема разрабатываемой следящей системы, изображенной на рисунке, должна включать в себя следующие обязательные элементы построения, выбора и расчета:
Дв– двигатель, Р– редуктор, Н– нагрузка, УПУ– усилительно преобразовательное устройство (усилитель мощности), У– предварительный усилитель, Пр – преобразователь (модулятор или демодулятор), ЧЭ - чувствительный элемент (датчик обратной связи по положению), включающий в себя пару датчик–приемник (Д–П).
Для питания полупроводникового усилителя и некоторых чувствительных элементов, как правило, используется единый источник постоянного тока. Для питания исполнительного двигателя и чувствительного элемента переменного тока, а также для модуляции и демодуляции сигналов может использоваться тоже один источник переменного тока. Питание предварительных каскадов усиления, построенных на операционных усилителях, обычно осуществляется от отдельного стабилизатора напряжения, подключенного к общей сети постоянного тока.