-11-

I.

• Целью моего курсового проекта является разработка и расчет следящего привода на примере двигателя. Основным потребителем энергии является силовой агрегат, включающий электродвигатель и усилитель мощности.

В исходных данных задаются следующие параметры и их значения:

Таблица №1

Параметры	Значение	Размерность
М – показатель колебательности	1,2	–
JH – момент инерции нагрузки	2	[кгм2]
Н - Частота вращения нагрузки	0,5	[Рад/с]
Н - Ускорение нагрузки	0,8	[Рад/с2]
МН - Момент нагрузки	30	[Нм]
гар - Гармоническая погрешность рассогласования	30	[мин]

• Имея исходные данные, определим потребляемую мощность двигателя по формуле:

;

• При малой мощности, т.е. , в качестве исполнительного элемента выбираем асинхронный двигатель исполнительной серии АДП-363А с номинальной мощностью 46,4 Вт.

Таблица №2

«Паспортные данные асинхронного двигателя серии АДП-363А»

Параметры	Величина	Размерность
UB - Напряжение возбуждения	36	[В]
IB - Ток возбуждения	2	[А]
Uy - Напряжение управления	245	[В]
Iy - Ток управления	0,68	[А]
MH - Вращающий момент	75010-4	[Нм]
nНОМ - Частота вращения	6103	[Об/мин]
Pном - Номинальная мощность	46,4	[Вт]
КПД	35	[%]
Электромеханическая постоянная времени	0,048	[с]
MП - Пусковой момент	87010-4	[Нм]
Jд - Момент инерции	12010-8	[кгм]
UTP - Напряжение трогания	0,6	[В]

• Определяем оптимальное передаточное число редуктора по формуле:

II.

• Произведем проверку двигателя по моменту, для этого по формуле (*) рассчитаем возмущающий момент:

(*);

(Н*м);

должно выполняться условие , , 0,146<2, следовательно, условие по моменту выполняется.

• Проверка по скорости;

Должно выполнятся условие:

,

Требуемая скорость определяется по формуле:

_тр=_н*i₀, _тр=0,5*5737=2860 (рад/с),

Так как требуемая скорость получилась больше номинальной, то оптимальное передаточное число редуктора определяется следующим соотношением:

;

Снова произведем проверку двигателя по моменту;

;

0,353<2; таким образом, выбранный двигатель проходит и по скорости и по моменту.

• Определяем передаточную функцию двигателя по формуле:

; где Р – оператор Лапласа;

- постоянная времени;

(кгм²);

F – коэффициент демпфирования;

(Нмс/рад);

(с);

- коэффициент двигателя;

См – механическая постоянная машины;

(Нм/В)

(рад/Вс);

• Произведем подстановку рассчитанных коэффициентов в передаточную функцию:

;

Выбор усилителя и расчет рассогласования:

Гармоническая погрешность рассогласования из исходных данных равна _гар=30=0,5, следовательно, в качестве измерителя рассогласования выбираются сельсины серии БД160А с напряжением питания 110 В и частотой сети 500 Гц. Передаточной функцией измерителя рассогласования является коэффициент рассогласования, т.е.

;

• коэффициент рассогласования вычисляется по формуле:

(В/рад);

соответственно передаточная функция ;

Переведем из секунд в радианы _гар=30=30/60*57=0,00877 (рад)

Схема измерителя рассогласования

Рис.1.

Выбор усилителя

Усилитель выбирается в зависимости от мощности:

Рус=(25)Рупр; Рупр=U_y*I_y; где U_y и I_y даны в паспортных данных асинхронного двигателя.

Рус=22450,68=333,2 (Вт);

Так как Рус<500Вт, то выбирается транзисторный усилитель.

Схема транзисторного усилителя имеет вид:

рис.2.

Рассчитаем предварительный коэффициент по формуле:

- предварительный коэффициент усиления;

- напряжение трогания в зависимости от момента нагрузки;

(В);

Выбор и расчет редуктора

Kp=; Kp=;

Передаточной функцией редуктора имеет вид W(P)=Kp.

Построим структурную схему не скорректированного привода:



рис.3.

• Определяем передаточную функцию разомкнутого не скорректированного привода;

III.

Построение логарифмических характеристик

; перейдем от Р к j и прологарифмируем передаточную функцию:

;

;

- точка пересечения графика с осью 20lg.

• Определяем частоты сопряжения величины обратной постоянной времени;

; ; ;

по графику на стр.8 ;

• Определяем положение рабочей точки;

;

; ;

;

• Построим ЛАЧХ не скорректированного привода и желаемой ЛАЧХ (стр. 8)

Для обеспечения заданной точности ЛАЧХ разомкнутого привода переносим так, чтобы она проходила через или выше рабочей точки. Для построения желаемой ЛАЧХ строим прямые ; где М – показатель колебательности (из исходных данных).

, .

По построенному графику точка пересечения ЛАЧХ с осью ординат дает значение 20lg=55,5, =10^55,5/20 =595,6, где -коэффициент разомкнутого привода.

Определим истинный коэффициент усиления по формуле:

;

• Расчет параметром корректирующего звена

По графику определяем передаточную функцию корректирующего звена. Зададим один из параметров корректирующего звена произвольно, С₁=10мкФ=10^-5 (Ф); передаточная функция корректирующего звена имеет вид: ;

• Определим по графику частоты и рассчитаем постоянные по времени;

Из графика видно, что

; ,

тогда постоянные по времени соответственно будут,

; ;

таким образом, имея значения , , рассчитываем параметры корректирующего звена:

Т₃=R₁C₁; R₁=T₃/C₁=0,281/10^-5=28,1 (кОм);

R₂C₁=(T₂+T₄)-(T₃+T₁), отсюда R₂=[(T₂+T₄)-(T₃+T₁)]/C₁;

R₂=[(2.81+0.0281)-(0.281+0.2376)]/10^-5=231.95 (кОм);

R₂C₂=Т₁, C₂= Т₁/ R₂=0,2376/231,95=0,001 (Ф).

Схема корректирующего звена имеет вид:

Рис.4.

• При замене оператора Лапласа Р на j, уравнение передаточной функции корректирующего звена имеет вид:

,

где - передаточная функция желаемой ЛАЧХ, а - передаточная функция ЛАЧХ не скорректированного привода;

,

• Прологарифмируем передаточную функцию корректирующего звена;

• Найдем передаточную функцию желаемой ЛАЧХ;

;

;

;

• Построим линейную фаза частотную характеристику (ЛФЧХ);

=-+arctg0.281- arctg2,81 - arctg0.0281;

таблица №3

, с-1	1	10	100	1000
, 	-146,3	-123,2	-162,2	-178

По графику запас устойчивости привода =48

• Определим скоростную погрешность привода по формуле:

; (рад), (рад),

Таким образом, условие выполняется,

т.к. 0,0024<0.00877, следовательно, скоростная погрешность привода допустимая.

• Полная структурная схема скорректированного привода имеет вид:

рис.5.

Полная функциональная схема привода изображена на стр. 12.

-11-