Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»

Факультет информационных технологий и управления Кафедра систем управления

Типовой расчет по курсу:

«Элементы и устройства систем управления»

Выполнил: Проверил:

студент гр. 922404 Шмарловский А.С.

Макаров С.А.

Минск 2012

Содержание

Факультет информационных технологий и управления 1

Кафедра систем управления 1

«Элементы и устройства систем управления» 1

1. Исходные данные

Вариант № 8

Линейное перемещение:

m_н = 11 кг – масса нагрузки

F_н = 7 Н – сила сопротивления движению

l_нн = 30 см – величина перемещения

_н = 20 см/с – скорость движения

= 30см/с² – ускорение движения

Требования к качеству регулирования:

ε_max = 3.4 мм – максимальная ошибка в режиме движения

ε₀ = 0.72 мм - максимальная ошибка в режиме позиционирования (отработки фиксированного перемещения)

t_пп = 0.37 с – время переходного процесса

σ ≤ 10% - перерегулирование в переходном процессе

Тип датчика – сельсин

Анализируемая характеристика системы (АХС) – 11 – передаточная функция замкнутой системы

Изменяющийся параметр (ИП) – 4 – статический момент сопротивления (сила сопротивления движению)

2. Функциональная схема и принцип действия

Функциональная (принципиальная) схема системы может быть следующей:

Рис. 1: Функциональная (принципиальная) схема

Положение нагрузки определяется датчиком типа сельсин. Диапазон линейного изменения выходного напряжения у такого датчика будет , поэтому необходимо постаивить редуктор, так как предполагаемый диапазон поворота нагрузки составит .

Полученный с датчика сигнал, необходимо выпрямить с учетом фазы сигнала с помощью фазочувствительного выпрямителя и пропустить через фильтр низких частот. Работой силового модуля управляет микроконтроллер.

3. Расчет и выбор основных элементов

1. Исполнительный двигатель с редуктором.

Требуемая механическая мощность P_{н max}:

_{С учётом коэффициента запаса:}

Выбираем двигатель из условия:

_{Коэффициент запаса выбран равным 1.3, т.к. он обеспечивает оптимальную нагрузку на двигатель при его минимальной мощности.}

Возьмем двигатель:

Двигатель ДПР - 52 - 08
Pном = 2.6 Вт	М пуск = 64 мН∙м
ω ном = 262 рад/с	M0 = 1.2 мН∙м
U ном = 12 В	Iхх = 0.055 А
I ном = 0.36 А	m = 0.26 кг
Iпуск = 2.9 А	R я = 6.36 Ом
М ном = 10 мН∙м	U трог = 0.7 В

Момент инерции выбранного двигателя: J _дв = 0.017∙ 10^-4 кг∙ м²

Произведём проверку выбранного двигателя:

По номинальной скорости вращения ротора двигателя ω и максимальной скорости перемещения нагрузки определим передаточное число редуктора:

Принимаем КПД редуктора равным:

Момент инерции редуктора:

Определяем потребный момент:

Проверяем перегрузочную способность двигателя по моменту:

_{При выборе двигателя желательно выбирать такой двигатель, который будет оптимально нагруженным, и при этом не будет перегреваться.}

Для проверки двигателя на нагрев воспользуемся методом эквивалентного момента:

, где

_{Чтобы двигатель не перегревался, необходимо, чтобы Mэкв ≤ Мдв. ном:}

Условие выполняется, значит двигатель не перегревается.

Определим коэффициент использования двигателя. Чем ближе коэффициент к 1, тем более полно используется двигатель по нагреву.

Двигатель подходит как по моменту, так и по нагреву.