1 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Рассчитать следящий привод, объект регулирования которого должен удовлетворять следующим номинальным характеристикам:

- частота вращения вала нагрузки в номинальном режиме ;

- ускорение нагрузки ;

- момент нагрузки ;

- момент инерции нагрузки .

- показатель колебательности

- погрешность рассогласования мин

2 ВЫБОР ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Выбрать исполнительный двигатель следящего привода, который должен обеспечить параметры в нагрузке указанные в техническом задании.

Зададимся значением к.п.д. редуктора . Пусть .

Рассчитаем требуемую мощность двигателя по следующей формуле:

.

По справочнику выбираем двигатель, для которого выполняется неравенство:. Подходящим двигателем является двигатель марки МИ–11 с номинальной мощностью Вт.

Технические характеристики двигателя МИ–11:

• мощность на валу Р_ном, Вт 100

• частота вращения n_ном, мин^-1 2000

• напряжение питания U_ном, В 60

• ток якоря I_я, А 2,27

• сопротивление обмотки якоря R_я, Ом 0,94

• номинальный момент М_ном, Нм 0,49

• момент инерции J_дв, кгм² 15,310^-4

Рассчитаем оптимальное передаточное отношение редуктора.

Проверим двигатель на соответствие требованиям по скорости вращения.

Получили двигатель с выбранным редуктором, не обеспечивающим требуемую скорость вращения. Отказываемся от оптимального передаточного отношения ί₀ и вычислим требуемое значение ί на основе выражения:

Выполним проверку двигателя по моменту.

Так как , следовательно двигатель по моменту проходит.

Двигатель выбран верно.

3 Расчет передаточной функции исполнительного

ДВИГАТЕЛЯ. ПОСТРОЕНИЕ ЛАЧХ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

В составе следящего привода исполнительный двигатель обеспечивает слежение по углу поворота φ. Поэтому выбираем представление исполнительного двигателя следующими передаточными функциями:

(1)

Рассчитаем параметры передаточных функций по напряжению и моменту.

Коэффициент двигателя К_дв. Данный коэффициент определяется на основе уравнения для схемы замещения якорной цепи.

На основании второго закона Кирхгофа:

В установившемся режиме I_я = const, поэтому . Тогда

Откуда (2)

Все значения выражения (2) – паспортные величины. Подставим их значения, получим:

Коэффициент двигателя К_дв определяется по формуле

Коэффициент демпфирования двигателя F. Данный коэффициент определяется по формуле:

, где

Тогда

Механическая постоянная времени Т_м определяется по следующему выражению

, где

J_пр – приведенный момент инерции.

Подставляя полученные значения, получим значение для Т_м:

Подставляя полученные значения параметров передаточных функций в уравнения (1), получим

Получили, что статический коэффициент передаточной функции по моменту по сравнению с К_дв мал. Поэтому влиянием момента можно пренебречь. Тогда исполнительный двигатель в следящем приводе можно представить только передаточной функцией по напряжению:

.

Построение ЛАЧХ исполнительного двигателя.

Определим горизонтальную асимптоту.

Определим сопрягающую частоту.

Затем с помощью стандартных наклонов строим ЛАЧХ.

Рисунок 1 – ЛАЧХ исполнительного двигателя

4 РАСЧЕТ СЛЕДЯЩЕГО ПРИВОДА. ПОСТРОЕНИЕ ЛАЧХ, ЖЛАЧХ

ПРИВОДА. ПОСТРОЕНИЕ ЛАЧХ КОРРЕКТИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА. РАСЧЕТ КОРРЕКТИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

Структурная схема следящего привода имеет вид:

Рисунок 2 – Структурная схема следящего привода

Передаточная функция прямой цепи привода имеет вид

(2)

Рассчитаем для следящего привода статический коэффициент с требуемой точностью слежения по углу поворота .

Согласно (2) передаточная функция прямой цепи привода будет иметь вид

(3)

Рассчитаем координаты рабочей точки привода

4.1 Построение ЛАЧХ привода

По выражению (3) построим ЛАЧХ привода.

Вид полученной ЛАЧХ смотри на рисунке 3.

Определим положение рабочей точки.

Рабочая точка лежит на ЛАЧХ привода. Следовательно, привод обеспечивает требуемые параметры нагрузки.

4.2 Построение ЖЛАЧХ привода

Построим ЖЛАЧХ для заданной колебательности .

Вид ЖЛАЧХ привода смотри на рисунке 3.

4.3 Построение ЛАЧХ корректирующего устройства (КУ)

ЛАЧХ КУ определяется как разность между ЖЛАЧХ и реальной ЛАЧХ привода.

Вид ЛАЧХ КУ изображен на рисунке 3.

Рисунок 3 – ЛАЧХ и ЖЛАЧХ привода. ЛАЧХ корректирующего устройства

4.4 Расчет корректирующего устройства

По виду ЛАЧХ КУ выбираем его схему. Данной ЛАЧХ соответствует КУ, представленное на рисунке 4.

Рисунок 4 – Схема корректирующего устройства

Данному типу КУ соответствует следующая передаточная функция

, (4)

где

Найдем значения постоянных времени, а также зададимся значением .

Определим параметры передаточной функции КУ.

Получили .

Подставив, найденные значения в выражение (4), получаем передаточную функцию КУ:

5 ВЫБОР И РАСЧЕТ ИЗМЕРИТЕЛЯ РАССОГЛАСОВАНИЯ

На измеритель рассогласования приходится 30 ÷ 50% ошибки всего привода . Примем допуск в 50%. Тогда на измеритель рассогласования приходится ошибка

Такую точность передачи угла обеспечивает только СКТ. Данной точности удовлетворяет СКТ типа 220-1П.

Параметры 220-1П:

• напряжение питания 36 В;

• частота питаемого напряжения 400 Гц;

• крутизна выходной характеристики 0,85 мВ/угл.мин.

• погрешность в системе передачи угла ±10 угл.мин.

Крутизна выходной характеристики соответствует статическому коэффициенту измерителя рассогласования :

.