2.3.4. Синтез подсистемы регулирования скорости

Контур регулирования скорости состоит из датчика скорости, измеряющего угловую скорость вращения вала двигателя, регулятора скорости, замкнутой подсистемы регулирования тока, механической части двигателя. Подсистема регулирования тока заменена апериодическим звеном с передаточной функцией .

Рис.9. Структурная схема математической модели подсистемы регулирования скорости.

Передаточная функция объекта управления в контуре регулирования скорости:

.

- коэффициент передачи датчика скорости

Коэффициент передачи датчика скорости должен иметь значение, при котором угловой скорости вала двигателя, равной скорости холостого хода, соответствует выходной сигнал датчика, равный 10 В

Желаемое значение коэффициента усиления:

Постоянная времени ПИ-регулятора скорости:

2.3.5. Синтез регулятора положения привода

Контур регулирования положения образуется с помощью датчика положения вала двигателя, регулятора положения, замкнутой подсистемы регулирования скорости и механической части исполнительного двигателя.

В замкнутом виде подсистема регулирования скорости может быть описана апериодическим звеном, постоянная времени, которого представляет собой величину, обратную :

Рис.11. Структурная схема математической модели подсистемы регулирования положения.

Передаточная функция объекта управления в подсистеме регулирования положения:

,

Коэффициент передачи датчика положения:

Коэффициент усиления регулятора положения:

;

, так как используем П-регулятор положения.

2.4. Определение динамической моментной ошибки привода

Динамическая моментная ошибка двигателя определяется по формуле:

,

где - скорость изменения момента;

- коэффициент моментной ошибки.

Наибольшая скорость изменения момента наблюдается при вертикальном положении вытянутого манипулятора:

Тогда с учётом редуктора:

Динамическая моментная ошибка равна:

Составляющая погрешности привода, вызванная динамической моментной ошибкой равна .

2.5. Проверка соответствия требуемой точности

После оценки значений всех составляющих погрешности привода, проверим не превышает ли полученное значение допустимого:

Полученные погрешности не превышают допустимых, следовательно, точностные требования к исполнительной системе выполнены.

2.6. Дополнительные требования

1) Для фиксации звеньев в случае аварийного отключения электроэнергии следует установить электромагнитные тормозные устройства на каждом приводе.

2) Для обеспечения работы датчиков положения при аварийном отключении питания следует подключить датчики и контроллер с квадратурным счётчиком к источнику бесперебойного питания.

3) Для работы двигателей постоянного тока от заводской трехфазная электрической сети с напряжением 380 В и частотой 50 Гц, необходимо оснастить мехатронную систему выпрямителем тока.

3. Выводы

В процессе проектирования электромеханического следящего привода исполнительной системы робота были определены двигатели, редукторы, силовые преобразователи в соответствии с требованиями по обеспечению энергетической возможности движения объекта по заданному закону движения с требуемыми зависимостями развиваемых скоростей и усилий. Также был произведен выбор информационных устройств – датчиков обратных связей, которые могут обеспечивать заданную точность привода. Следящий привод работает без тепловой перегрузки. В соответствии с особыми требованиями были рассмотрены вопросы аварийной остановки системы.

Был произведен расчет регуляторов положения, скорости и тока, произведена их настройка и определены коэффициенты датчиков обратных связей для обеспечения требований к исполнительной системе по точности, устойчивости и качеству переходных процессов. Все выбранные в ходе выполнения курсовой работы элементы системы обеспечивают работоспособность при заданных условиях.