- •СТАБИЛИЗАЦИЯ МАШИН
- •Предисловие
- •1.1. Основные понятия и определения
- •1.2. Математические основы теории линейных систем автоматического регулирования
- •1.2.2. Преобразования Лапласа и их свойства
- •1.4. Структурный анализ линейных САР
- •1.4.1. Структурная схема САР
- •1.4.3. Преобразование структурных схем
- •1.4.5. Обратные связи в САР
- •1.5.1. Типовые воздействия
- •1.5.2. Временные характеристики
- •1.5.3. Частотные характеристики
- •1.5.4. Временные и частотные характеристики типовых звеньев
- •1.6. Устойчивость САР. Критерии устойчивости
- •1.6.1. Условие устойчивости
- •1.6.2. Критерий Гурвица
- •1.6.3. Критерий Рауса
- •1.6.4. Критерий Михайлова
- •1.6.5. Критерий Найквиста
- •1.6.6. Определение устойчивости САР и запасов устойчивости
- •1.7. Оценка качества переходного процесса
- •1.7.1. Основные показатели качества
- •1.7.2. Оценка показателей качества переходного процесса по частотным характеристикам системы
- •1.7.3. Расчет установившихся ошибок САР
- •1.8. Коррекция динамических свойств САР
- •1.8.1. Метод последовательной коррекции
- •1.8.2. Метод параллельной коррекции
- •2.1. Эффективность стрельбы боевых машин
- •2.1.1. Особенности стрельбы с ходу
- •2.1.2. Анализ колебаний корпуса САО
- •2.1.3. Анализ колебаний корпуса морских кораблей
- •2.1.4. Способы повышения эффективности стрельбы
- •2.2. Анализ кинематических зависимостей при наведении и стабилизации
- •2.2.1. Кинематические схемы наведения и стабилизации установок
- •2.2.3. Слежение за неподвижной целью при трехосной схеме со стабилизацией осей цапф установки
- •2.2.5. Слежение за подвижной целью
- •2.2.6. Понятие «мертвой» зоны силовых приводов наведения
- •2.2.7. Влияние схемы заряжания установки на мощность силового привода наведения
- •2.3. Расчет и анализ процесса амортизации оружия при стрельбе очередью
- •2.3.2. Решение уравнения движения короба при П0=0
- •2.3.4. Решение уравнения движения короба при переменном темпе стрельбы
- •2.3.5. Расчет движения системы «оружие - установка» при стрельбе очередью
- •2.3.6. Анализ процесса амортизации оружия при стрельбе очередью
- •3.1. Классификация систем наведения и стабилизации установок
- •3.2. Система наведения артиллерийской установки
- •3.4. Принцип радиолокационной системы командного наведения зенитных комплексов
- •4.1. Свойства гироскопа
- •4.2. Учет сил трения в гироскопе
- •4.4. Двухстепенной гироскоп.
- •4.6. Скоростная характеристика наведения установки
- •5.1.1. Основные требования к приводам
- •5.1.2. Классификация силовых приводов
- •5.1.3. Принципиальные схемы некоторых приводов
- •5.2. Расчет электромашинного привода наведения
- •5.2.1. Способы регулирования скорости электродвигателей постоянного тока
- •5.2.2. Пуск электродвигателей постоянного тока
- •5.2.3. Торможение электромашинного привода
- •5.2.4. Выбор электродвигателя для неавтоматизированных приводов
- •5.2.5. Уравнение динамики электропривода
- •5.2.6. Расчет мощности электродвигателя для автоматизированных приводов
- •5.2.7. Усилительные устройства
- •5.3.1. Уравнения гидропривода с дроссельным регулированием
- •5.3.2. Структурная схема гидропривода
- •5.3.3. Устойчивость гидропривода
- •5.3.4. Способы повышения устойчивости гидропривода
- •5.4.1. Электромеханические преобразователи
- •5.4.2. Гидроусилители
- •6.1. Расчет механизмов вертикального наведения
- •6.2. Расчет механизмов горизонтального наведения
- •6.3. Выбор рациональной схемы установки коренных шестерен механизма поворота
На рис. 5.50 дана общая функциональная схема следя щего электропривода, где У - электронный, полупроводнико вый или магнитный усилитель, ЭМП - электромеханический преобразователь, ГУ - гидроуси
литель, ИД - исполнительный двигатель (гидроцилиндр, моментный гидроцилиндр, гидромотор), ДОС - датчик обратной связи. Входной величиной является напряжение , подводимое на вход
усилителя (У), выходной величиной - перемещение у или угол ф поворота выходного звена гидродвигателя (установки или объекта регулирования). Сравнение входной величины ивх с сигналом об
ратной связи иос осуществляется внутри усилителя. Усилитель яв
ляется самостоятельным элементом, тип его и параметры зависят от условий использования привода, требований устойчивости и ка чества процессов управления [5].
Группа ЭМП, ГУ, ИД и ДОС в конструктивном отношении ча сто непосредственно связаны друг с другом и объединяются в од ном агрегате.
5.4.1. Электромеханические преобразователи
Электромеханический преобразователь (ЭМП) воспринимает электрический сигнал и преобразует его в пропорциональное по ступательное или угловое перемещение якоря, связанного с золотни ком, заслонкой или струйной трубкой гидроусилителя (см. рис. 5.9-
5.12). Наиболее широко используются |
|
|
поляризованные ЭМП |
электродинами |
|
ческого типа с подвижной управляющей |
|
|
катушкой и ЭМП электромагнитного |
|
|
типа с механической или магнитной |
|
|
пружиной. |
|
|
На рис. 5.51 дана схема ЭМП электро |
|
|
динамического типа. Преобразователь со |
|
|
стоит из сердечника 7, корпуса 2, катушки |
|
|
подмагничивания 3, управляющей катуш |
|
|
ки 4, штока 5 и двух плоских центрирую |
|
|
щих шток пружин 6 и 7. К штоку присо |
|
|
единен управляемый |
преобразователем |
Рис. 5.51. Преобразователь |
элемент гидроусилителя, например, |
электродинамического типа |
|
золотник 8. Катушка подмагничивания создает в кольцевом зазоре, в котором расположена управляющая катушка, радиальный маг нитный поток. В результате взаимодействия двух магнитных пото ков от катушек возникает электродинамическая сила, смещающая в ту или иную сторону катушку 4 вместе со штоком и золотником, при этом плоские пружины прогибаются. Направление перемеще ния штока определяется направлением тока iy в управляющей ка тушке. При отсутствии сигнала управления (/у = 0) пружины удер живают шток в среднем положении.
В преобразователях электромагнитного типа (рис. 5.52 и 5.53) на двух Г-образных сердечниках 7, закрепленных на основании 2, установлены две обмотки подмагничивания 3, которые питаются от источника постоянного тока. Управляющая обмотка 4 располагает ся на якоре 5, который может поворачиваться внутри неподвижно го каркаса этой обмотки. При отсутствии тока управления (/у = 0) на якорь со стороны полюсов сердечника действуют одинаковые электромагнитные силы, и якорь уравновешен. С появлением тока управления (iy Ф 0) возникают дополнительные магнитные потоки управления, один из которых складывается с потоком подмагничи вания, а другой - вычитается. Равновесие якоря нарушается и он отклоняется от нейтрального положения на некоторый угол сря. При /у = 0 пружины 6 и 7 удерживают якорь, а вместе с ним заслонку 8 гидроусилителя в среднем положении.
Особенностью ЭМП с магнитной пружиной (рис. 5.53) являет ся то, что новое равновесное положение якоря наступает вследствие
Рис. 5.52. Преобразователь с урав |
Рис. 5.53. Преобразователь с маг |
новешивающей пружиной |
нитной пружиной |
того, что при отклонении его от нейтрали изменяется магнитная проводимость имеющих специальную форму зазоров между тор цом якоря и полюсами сердечника. Этот эффект аналогичен дей ствию на якорь уравновешивающей пружины.
Статические характеристики ЭМП определяют зависимость линейного h или углового сря перемещения якоря оттока / управления (рис. 5.54). Ста
тическую характеристику нагружен ного гидроусилителем ЭМП можно найти с помощью внешней силовой
Р = / (/у ,/г), (рис. 5.55, а) или внешней моментной М я = / ( / у,фя) (рис. 5.55, б,
в) характеристик. Перемещающийся якорь ЭМП занимает равновесное положение, когда М Я= М Н, или когда
Р = Рн, где Рн и Мн - сила и момент, вызванные нагрузкой от гид
роусилителя. Эти величины являются функциями перемещения h и угла сря. Наложив графики этих функций на внешние характеристики, по точкам их пересечения можно определить статические характе
ристики h - f (/у) или сря = / (/у) нагруженного ЭМП (рис. 5.55, а, б).
Следует |
отметить, что |
каждой нагрузочной характеристике |
Рн = /(/г) |
или Мн = / ( ф я) |
соответствует своя статическая харак |
теристика ЭМП. |
|
|
Рис. 5.55. Статические характеристики преобразователя, нагруженного гидроусилителем:
а - внешней силой; б, в - внешним моментом
С учетом магнитного гистерезиса и сухого трения на статиче ской характеристике можно получить петлю (штриховая линия на рис. 5.54), которая у реальных ЭМП обычно имеет малую ширину. В этом случае статическая характеристика будет близка к линейной.
Динамические характеристики ЭМП определяются по переда точным функциям, которые можно получить при составлении уравнений динамики. Предлагается рассмотреть наиболее часто встречающийся в следящих электрогидроприводах ЭМП с пово ротным якорем, для которого уравнение движения якоря в общем виде будет:
|
М . + М д + М н = М я , |
(5.71) |
с12ф |
инерционный момент, определяемый моментом |
|
где М j = / я ~ ~ г |
~ инерции /я якоря и связанного с ним управляемо |
|
|
го элемента относительно оси вращения якоря; |
|
Цфя |
демпфирующий момент, |
возникающий при |
Л*д “ *д |
~ движении |
якоря и |
управляемого элемента |
||
|
|
вследствие сил трения и изменения электромаг |
|||
|
|
нитных сил из-за появления встречной ЭДС в |
|||
|
|
обмотке управления; |
|
|
|
|
Кд - |
коэффициент демпфирования якоря, значения |
|||
|
|
которого выбираются на основан™ экспери |
|||
М я = Кмiy - Кщу я - |
ментальных данных; |
|
|
||
внешняя |
моментная характеристика |
ЭМП, |
|||
|
|
определяемая (не учитывая магнитный гисте |
|||
|
|
резис) наклонными |
параллельными прямыми |
||
|
|
(рис. 5.55, б, в), где |
Кщ = n jg a , а К и |
= n2tg$, |
|
|
|
и п2 - коэффициенты масштабов. |
|
||
Если моментная характеристика изображается кривыми, то ко эффициенты К и и К иф должны быть определены по абсолютным
значениям производных, вычисленных для точки, соответствую щей равновесному положению якоря при i = i 0, сря = сря0:
dМя |
к и = ш я |
d/.v 'v='vO |
М(р |
dtp, »у='уО |
|
Фя=ФяО |
Фя=ФяО |
С учетом вышеизложенного уравнение (5.71) будет иметь вид:
d 2Ф, |
+ KA~Z~+ |
= KJ y - K - |
(5-72) |
|
dt |
||||
dt |
|
|