ГЛАВА 8. ПОЗИЦИОННАЯ СУЭП
Электропривод механизмов, рабочий орган которых для обеспечения нормального протекания технологического процесса должен либо на отдельных этапах, либо в каждый момент времени занимать в пространстве строго фиксированные положения, называется
позиционным.
Позиционные электроприводы выполняют различные функции в зависимости от особенностей технологии работы механизмов и могут быть разделены на следующие группы:
• электроприводы, предназначенные для отработки заданного положения механизма (в том числе для приведения механизма в исходное положение и фиксации в указанном положении);
•электроприводы, предназначенные для отработки заданного перемещения механизма;
•двухдвигательные электроприводы с взаимной синхронизацией электродвигателей по положению;
•следящие электроприводы с синхронизацией по положению с ведущим механизмом.
Для электропривода первой группы строго заданы начальное и конечное положение рабочего органа механизма и переход из одного положения в другое происходит по одному и тому же пути (например, механизм нажимного устройства клети прокатного стана).
Для электропривода второй группы начальной точкой отсчета для отработки заданного перемещения является конечное положение рабочего органа после отработки заданного перемещения, поэтому, например, поворот робота на угол π/2 по часовой стрелке может происходить бесконечное число раз.
Для электропривода третьей группы характерна отработка совместного синхронного движения с допустимой ошибкой (например, индивидуальный электропривод передвижения моста крана, обеспечивающий движение моста без перекоса).
Для следящего электропривода характерной особенностью является обеспечение перемещения рабочего органа в соответствии с изменяющимся по произвольному закону управляющим воздействием при ошибке, не превышающей допустимого значения во всех режимах работы (например, электропривод радиолокационной антенны, отслеживаемой положение летательного аппарата).
281
|
|
Для получения сигнала обратной связи по положению, можно |
||||||||||||||
использовать сельсин - датчик, работающий в амплитудном режиме и |
||||||||||||||||
связанный через измерительный редуктор с валом исполнительного |
||||||||||||||||
электродвигателя (приложение В). |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
В системах регулирования перемещения с валом электродвигателя |
||||||||||||||
через |
|
измерительный |
редуктор |
связан |
сельсин |
– |
датчик, |
обмотка |
||||||||
синхронизации которого соединена с обмоткой синхронизации сельсина |
||||||||||||||||
– приемника по трансформаторной схеме подключения (приложение В). |
||||||||||||||||
На выходе сельсина – приемника формируется выходное напряжение |
||||||||||||||||
переменного тока, амплитуда которого пропорциональна синусу угла |
||||||||||||||||
рассогласования роторов сельсинов, а фаза – определяется знаком угла |
||||||||||||||||
рассогласования. Выход сельсина – приемника |
подключен к ФВУ, на |
|||||||||||||||
выходе ФВУ получается напряжение постоянного тока ∆uп , |
величина |
|||||||||||||||
которого пропорциональна разности углов поворота роторов сельсинов, а |
||||||||||||||||
полярность определяется знаком угла рассогласования. |
|
|
||||||||||||||
|
|
Структурная схема объекта регулирования позиционного |
||||||||||||||
электропривода представлена на рис.8.1. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
U |
|
ТП |
|
E |
|
|
|
|
Ia |
Ic |
|
|
|
|
ϕ(S) |
|
|
kп |
|
|
|
|
|
Rэ / с |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
у |
|
|
d |
|
|
1 Rэ |
|
|
ω kм |
||||||
|
|
Тµр +1 |
|
|
|
|
Тэр +1 |
|
|
|
Тмр |
р |
||||
|
|
|
|
|
|
|
Ea |
|
|
|
|
|
|
ω |
|
|
|
|
ДТ, |
Ш |
|
|
|
|
|
|
с |
W |
(p) |
||||
|
|
uот |
k |
|
|
Ia |
|
i =1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
uос |
от |
|
|
|
i = 2 |
|
ТГ, Дел. |
|
kос |
ω |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i = 3 |
|||||||
|
|
uоп |
|
|
|
|
|
СД, ФВУ |
kоп |
ϕ |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СД, |
СП, |
ФВУ |
а) |
|
|
|
ϕ |
|
|
|
|
∆uп |
|
|
|
|
|
|
|
|
ϕз |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
kоп |
∆ϕ |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.8.1. Структурная схема объекта регулирования позиционного |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
электропривода |
|
|
|
|
|
|||
|
|
На рис.8.1,а структурная схема соответствует электроприводу |
||||||||||||||
отработки заданного положения рабочего органа, а на рис.8.1,б - |
||||||||||||||||
электроприводу отработки заданного перемещения. |
|
|
|
|||||||||||||
282
Передаточная функция объекта регулирования для третьего контура регулирования (регулирования положения) имеет вид:
|
|
|
|
|
|
W |
(p) = |
kм |
, |
(8.1) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
ор3 |
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где k |
м |
= |
Vmax |
= |
Vmax |
- коэффициент, |
связывающий |
линейную |
||
|
|
ω |
|
ω |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
max |
|
н |
|
|
|
|
|
скорость |
перемещения |
механизма и угловую скорость |
вращения |
|||||||
электродвигателя, если выходной координатой объекта регулирования является линейное перемещение (путь) механизма S , или
kм = ϕmax = 1 - коэффициент, связывающий угол поворота и
ωн iр
угловую скорость вращения электродвигателя, если выходной координатой объекта регулирования является угол поворота рабочего
органа механизма ϕ (где iр - передаточное отношение измерительного редуктора).
Для реализации обратной связи по положению (перемещению) рабочего органа применяют сельсин или вращающийся трансформатор, сочленяемый с валом электродвигателя через измерительный редуктор.
Ориентировочно передаточное отношение измерительного редуктора определяется выражением:
iр ≈ |
|
ω2maxkоп |
|
, |
(8.2) |
(0,5 |
−0,8)εu |
|
|||
|
зп max |
|
|||
где (0,5…0,8) – коэффициент запаса, учитывающий не идеальность элементов САР;
ωmax = ωн – максимальная скорость вращения электродвигателя при отработке заданного перемещения, 1/с;
uзпmax – максимальное задание на перемещение, В;
283