Исходные данные

Исходные данные для проектирования приведены в таблице 1, где использованы следующие обозначения:

J_нм – максимальный момент инерции нагрузки (подвижной платформы с закрепленной на ней телекамерой);

M_нм – максимальный момент сопротивления на оси нагрузки;

- требуемые максимальные значения скорости и ускорения вращения оси телекамеры;

_м – максимально допустимая ошибка следящей системы, учитывающая влияние момента сопротивления на оси нагрузки, скоростную ошибку системы при скорости изменения угла задания, равной по величине , и инструментальную погрешность измерителя рассогласования;

максимально допустимые значения перерегулирования и времени регулирования в следящей системе;

к_А1 – коэффициент передачи вычислительного устройства А1, не разрабатываемого в проекте.

Погрешность измерителя рассогласования принять равной цене младшего разряда кода ошибки, выраженной в угловых минутах.

Таблица 1.

				М, угл. мин.	, %	tр, с	кА1, ед/угл. мин.
7	70	0,1	2,5	3	20	0,3	1

Задание на проектирование

1. Дать описание функциональной схемы следящей системы при автоматическом сопровождении цели по азимуту.

2. Выбрать исполнительный двигатель следящей системы и передаточное отношение силового редуктора, связывающего исполнительный двигатель с нагрузкой.

3. Определить передаточную функцию двигателя и численные значения ее параметров.

4. Выбрать для системы цифроаналоговый преобразователь, полагая, что код ошибки с выхода вычислителя А1 представлен восемью разрядами прямого двоичного кода (семь значащих плюс знаковый).

5. Разработать принципиальную схему усилителя.

6. Рассчитать требуемые значения коэффициентов усиления разомкнутой системы и усилителя, исходя из допустимых значений скоростной и моментной ошибок слежения.

7. Произвести динамический расчет системы.

8. Дать электрический расчет принципиальной схемы.

9. Рассчитать показатели надежности системы.

10. Сделать заключение по разработанному проекту и привести библиографический список.

Выбор исполнительного двигателя следящей системы и передаточного отношения силового редуктора.

Выбор исполнительного двигателя системы – одна из основных задач проектирования следящей системы. При выборе двигателя системы рассмотрим узел «двигатель-редуктор-нагрузка», представленный на рис.2:

Рис.2 Узел «двигатель-редуктор-нагрузка»

Обозначения на рисунке:

М_д, _д - момент вращения и скорость, развиваемые на валу двигателя;

М_н, _н - момент сопротивления со стороны нагрузки и скорость вращения вала нагрузки;

- передаточное отношение редуктора, согласующего двигатель с нагрузкой.

Подвижные части двигателя обладают моментом инерции J_д, а нагрузка – моментом инерции .

Требуемая от двигателя мощность рассчитывается по следующей формуле .

(Вт)

Ввиду того, что расчет силового редуктора в проекте не предусматривается, возьмем коэффициент полезного действия редуктора =0,8.

Выберем двигатель, мощность которого немного больше, чем 21,875 Вт. Возьмем коллекторный двигатель постоянного тока с независимым возбуждением СЛ-261 с номинальной мощностью 24 Вт.

Параметры двигателя приведены в таблице 2:

Uном, В	Рном, Вт	nном, об/мин	Iя, A	Мном, кгм	Мп, кгм	Rя, Ом	Jд, кгм2
110	24	3600	0,42	6,37∙10-2	11,28∙10-2	51	196∙10-7

Оптимальное передаточное отношение силового редуктора выбирается из условия минимизации требуемого от двигателя момента вращения.

Требуемый вращающий момент на валу двигателя определяется при заданных характеристиках нагрузки, с учетом момента инерции редуктора: J_p = 0,2J_д = 3,9210 ^-6 кгмс²:

где

 - КПД редуктора;

i – передаточное отношение редуктора;

J_Д – момент инерции якоря двигателя.

Для нахождения значения , при котором требуемый от двигателя момент был бы минимален, т.е. вычислим производную от и приравняем ее к нулю, полагая для упрощения вычислений .

Решение данного уравнения дает оптимальное значение передаточного отношения редуктора по критерию минимума требуемого от двигателя максимального момента вращения.

i = 1364.

M_тр=0,16 - требуемый вращающий момент на валу двигателя.

Проверим условия перегрузки двигателя:

Таким образом, двигатель недогружен по моменту и недогружен по скорости.