- •1 Расширенное техническое задание
- •Назначение лсау
- •1.2 Состав лсау
- •Технические требования к проектируемой лсау
- •1.4 Условия эксплуатации лсау
- •2.1 Выбор микропроцессорной системы
- •2.2 Выбор двигателя
- •2.3 Выбор редуктора
- •2.4 Выбор датчика обратной связи
- •2.5 Выбор усилителя для дпт
- •2.6 Выбор оу
- •3 Расчёт датчика обратной связи
- •4 Расчёт устойчивости системы
- •5 Построение лачх системы и её анализ
- •6 Построение жлачх системы, лачх корректирующего устройства
- •7 Расчёт корректирующего устройства. Использование дискретного корректирующего устройства
3 Расчёт датчика обратной связи
На основе классификации датчиков вращения и условий эксплуатации проектируемой системы управления был выбран тахогенератор типа ПТ-22/1.
Выбранный датчик устанавливается в полость глубоководного манипулятора, поэтому внешнее возмущающее воздействие в виде трения на валу вследствие установки дополнительных изоляционных материалов, отсутствует. Давление как таковое не влияет на работу датчика. Электрические и магнитные помехи от ДПТ и системы управления глубоководного манипулятора, малы и сведены к минимуму в связи с конструкцией и материала корпуса тахогенератора.
Тахогенератор обладает следующими конструктивными особенностями:
- р=2 - число пар полюсов;
- W=600 - число активных проводников обмотки якоря;
- Ф=27·106 Вб - магнитный поток;
- z=2 - число параллельных цепей обмотки якоря.
С учётом приведённых параметров постоянная тахогенератора может быть вычислена постоянная тахогенератора С:
(3.1)
Т
(3.2)
Следовательно, можно показать что при частоте вращения в нагрузке ΩH=22 с-1 на зажимах тахогенератора имеем E=6,3 B. Вычисленное возможное значения вырабатываемой ЭДС тахогенератора при изменении частот вращения в заданном интервале , поступают на один из аналоговых входов ЭВМ.
Тогда крутизна характеристики тахогенератора kтг
(3.3)
Статическая характеристика тахогенератора изображена на рисунке 4.
Ω
Е
В
с-1
Рисунок 4 – Статическая характеристика тахогенератора ПТ-22/1
И передаточная функция тахогенератора
(3.4)
Электрические параметры тахогенератора [3]:
- сопротивление якоря Rя=7,19 Ом;
- ток якоря Iя=0,4 А;
- сопротивление обмотки возбуждения RОВ=94 Ом;
- ток возбуждения IВ=0,12 А.
Массогабаритные параметры тахогенератора из справочника [3]
-
диаметр вала dв=10 мм;
-
длинна вала lв=400 мм;
-
диаметр тахогенератора D= 150 мм;
-
длинна тахогенератора L= 300 мм;
-
масса тахогенератора m= 3,4 кг.
4 Расчёт устойчивости системы
Передаточная функция системы
(4.1)
где Wc(p) –передаточная функция всей ЛСУ;
– передаточная функция микропроцессорной системы;
–передаточная функция усилителя;
–передаточная функция двигателя;
–передаточная функция редуктора;
–передаточная функция объекта управления;
–передаточная функция тахогенератора.
При подстановке в выражение (4.1) соответствующих передаточных функций и упрощении выражения, получим
(4.2)
И
(4.3)
.
Так как система содержит МПС, является дискретной, то для её анализа необходимо перейти к Z форме, для чего вычисляется следующее выражение
(4.4)
Выражение (4.4) сводится к виду
(4.5)
(4.6)
П
(4.7)
, , .
Табличная формула перехода к Z форме [7]
(4.8)
где T0 – период дискретности системы.
Период дискретности системы выбирается из соображений физической реализуемости и необходимости получения информации от непрерывной системы для точного и качественного управления. В проектируемой системе бурения грунта на больших глубинах опрос непрерывной системы ведётся с периодом 2 с.
П
(4.9)
Умножая выражение (4.9) на фиксатор нулевого порядка получается передаточная функция дискретной ЛСАУ
(4.10)
(4.11)
.
Определим устойчивость системы по корням характеристического уравнения системы
Характеристическое уравнение системы
(4.12)
Решение уравнения (4.12) относительно z даёт
(4.13)
А модули комплексных корней
(4.14)
По выражению (4.14) видно что корни характеристического уравнения находятся внутри единичной окружности, что свидетельствует о устойчивости дискретной системы.