2Выбор элементной базы, проведение линеаризации, расчет передаточных функций элементов системы

2.1 Выбор микропроцессора

Выбран однокристальный микропроцессор серии КР180ВМ1А.. Это шестнадцатиразрядный, имеющий фиксированный набор (систему) команд, совместимую с системой команд ЭВМ. Микропроцессор осуществляет обработку как внешних, так и внутренних прерываний и организует обмен информацией между микропроцессором и внешними устройствами. В микропроцессоре используются регистровая, косвенно-регистровая, автоинкрементная, косвенно-автоинкрементная индексная, косвенно-индексная виды адресаций.

Технические данные микропроцессора КР180ВМ1А:

Напряжение питания 5В±5%

Разрядность обрабатываемых команд 16

Число выполняемых команд 68

Максимальный объем памяти 64 Кбайт

Число уровней прерывания 4

Быстродействие 500 тыс. оп./с

Максимальная тактовая частота 4,7 МГц

Максимальный потребляемый ток 0,24 А

Максимальная потребляемая мощность 1,2 Вт

Передаточная функция микропроцессора:

W_мп (р) = 1 (1)

2.2 Выбор усилителя

В качестве электронного усилителя принимаем многокаскадный усилитель напряжения, обеспечивающий необходимую мощность двигателя и насоса.

Используется микросхема операционного усилителя типа КР140УД1 с коэффициентом усиления по напряжениюk_у = 55 и шесть тиристоров типа КУ205Н вместе дающих выходную мощность 6 КВт.

Технические характеристики усилителя:

Выходное напряжение 220 В

Выходная мощность 6 КВт

Минимальное входное напряжение 10 мВ

Время управления тиристорного привода 2 - 10^-6 с

Так как время управления тиристорного привода слишком мало и в дальнейшем существенно не повлияет на точность расчета, характеристики и показатели качества рассчитываемой системы, то пренебрегаем её значением и, следовательно, передаточная функция усилителя:

W_у(р) = k_у = 55 (2)

2.3 Выбор двигателя с гидронасосом и расчет их передаточных функций

В гидроприводе с дроссельным регулированием скорости потока жидкости применяется так называемая схема с постоянным давлением. Исходя из этого, необходимо обеспечить постоянство величины подаваемого давления в гидросистеме. Наилучшие характеристики при этом имеют центробежные насосы.

Введем в нашу систему центробежный лопастной насос типа «Гидроматик», лопасти которого расположены на валу электродвигателя постоян­ного тока типа П-51.

Технические данные насоса «Гидроматик»:

Частота вращения лопастей насоса

(с учетом скольжения электродвигателя) 1450 об/мин

Номинальная мощность насоса 5,7 КВт

Рабочий объем 80 см³

Давление на выходе насоса 20 МПа

Момент инерции вращающихся частей насоса 4,25-10 ^{– 4} кг · м²

Подача (расход) 77,3 дм³/мин

К.П.Д 70%

Масса гидромашины 44 кг

Технические данные электродвигателя постоянного тока П-51:

Номинальная мощность электродвигателя 6 КВт

Номинальное входное напряжение 220 В

Номинальная частота вращения 1500 об/мин

Номинальный ток якоря 33 А

К.П.Д 82,5%

Сопротивление обмотки якоря 0,565 Ом

Число витков обмотки якоря 372

Сопротивление обмотки возбуждения 262 Ом

Момент инерции вращающихся частей электродвигателя 8,75-10 ^-2 кг · м²

Двигатель проходит по мощности, так как номинальная его мощность больше требуемой номинальной мощности для насоса. Двигатель совместно с насосом составляют единый функциональный элемент, поэтому проверке по скорости и по моменту не подвергается.

Расчет передаточной функции двигателя с насосом:

Номинальный момент двигателя с насосом:

(3)

Приведенный момент инерции:

(4)

Угловая частота вращения вала электродвигателя:

(5)

Значение электрической конструктивной постоянной:

(6)

Найдем значение механической конструктивной постоянной:

(7)

Коэффициент передачи двигателя по управляющему воздействию:

(8)

Значения электрической и механической постоянных вре­мени электродвигателя с насосом:

(9)

(10)

Коэффициент передачи по давлению нагнетающей части, то есть насоса:

(11)

Так как Т_Э>>Т_м, то передаточная функция электродвигателя с насосом примет вид:

(12)

2.4 Выбор и расчет передаточной функции дроссельного устройства

Когда требуется обеспечить постоянство скорости исполнительного механизма независимо от нагрузки, действующей на него, чаще всего устанавливают в гидросистему дроссельные регуляторы скорости.

Вбольшинстве конструкций таких регуляторов постоянство расхода жидкости в системе (а, следовательно, и постоянство скорости исполнитель­ного механизма) обеспечивается за счет поддержания постоянства перепада давлений на чувствительном элементе регулятора - дроссельной шайбе не­зависимо от колебания давлений на входе и выходе из него.

Регулятор состоит из дросселя с постоянным или регулируемым открытием, регулирующий подачу рабочей жидкости в левый и правый каналы дроссельного устройства, а также золотникового дроссельного устройства.