Выбор двигателя и расчет редуктора. Передаточная функция разомкнутой нестабилизированной системы. Коррекция следящей системы с применением локальных обратных связей. Построение графиков переходного процесса и ошибок при линейной и синусоидальной заводках.
Его технические характеристики приведены в табл.Диапазон допустимых значений передаточных чисел редуктора определяется корнями квадратного уравнения ір1 и ір2: (1) где тогда решая уравнение (1) относительно ip получаем диапазон допустимых значений передаточных чисел редуктора [91.39542527, 212.3663658]. 170*2.71<1.2* 418.8017484 условие выполненоПередаточное число каждой пары зацепления in-1,n определяется как отношение числа зубьев ведомой шестерни (in) к числу зубьев ведущей (in-1): Передаточное число редуктора определяется как произведение передаточных чисел всех пар зацеплений: Рис. Для последней ступени редуктора выбираем in,n-1=10 Для минимизации приведенного к валу двигателя момента инерции редуктора будем рассчитывать передаточные числа ступеней пар зацеплений с использованием соотношения: С учетом того, что i1,2 <i3,4 <..< in-1,n получаем передаточные числа: i1,2=1.107265672, i3,4=1.854818960, i5,6=2.327663134, i7,8=3.765295059, i9,10=10 и так мы получили пяти ступенчатый редуктор. Рассчитываем модуль зуба m= (sqrt((0.02635*Mns)/(Ksi*Rn)))=> m=.2869560071 из стандартной шкалы модулей (по ГОСТУ) m=0.3 мм Расчет моментов инерции колес редуктора тогда момент инерции колес равен: J1 :=.9289061159e-8 кг/м2 J6 :=.2955468114e-6 кг/м2Схема двухтактного транзисторного УМ, работающего в классе B, представлена на рис. УМ нагружен на обмотку управления двигателя. Нагрузка замещается последовательно включенными активным Ry и реактивным Ху сопротивлениями. Входной сигнал на переменном токе поступает от предварительного усилителя, в качестве которого используется операционный усилитель К140УД7. Напряжение насыщения и допустимое минимальное сопротивление нагрузки операционного усилителя составляют Us=11,5B и Rk min=2KOM.В нее входят измерительное устройство ИУ, предварительный усилитель ПУ, усилитель мощности УМ, двигатель ДВ, редуктор Р и нагрузка Н.4 показана структурная схема асинхронного двигателя с учетом редуктора и нагрузки: Рис. Величина общего коэффициента передачи системы Кр определяет точность системы при отработке типовых входных воздействий системы. Тогда для ошибки системы можем записать: Для нахождения ошибки системы изобразим структурную схему (рис. В установившемся режиме (с использованием теоремы о предельном переходе и принципа суперпозиции) ошибка определяется по следующему соотношению: Значит, Определим ошибку системы при равномерной заводке, то есть определим кинетическую ошибку системы: Будем считать все входы постоянными, то есть Но сигнал по другому входу остается постоянным: В установившемся режиме (с использованием теоремы о предельном переходе и принципа суперпозиции и общих формул, рассчитанных выше) ошибка определяется по следующему соотношению: Тогда коэффициент усиления оценивается по следующему соотношению: то есть полученное соотношение, в зависимости от класса точности сельсинов измерителя рассогласования (см. таблицу 3), дает возможность оценить три возможных значения Кр.Исходная ЛАЧХ разомкнутой системы, проходящая выше контрольных точек, характеризуется требуемым минимально допустимым коэффициентом передачи и частотой среза wcp, которая определяет полосу пропускания системы и ее быстродействие. Таким образом, видно, что время ПП системы, вычисленное с учетом выше полученного значения частоты среза удовлетворяет времени ПП, заданному в ТЗ.Коррекция в системе с асинхронным двигателем осуществляется с помощью жесткой обратной связи (ЖОС), передаточная функция которой имеет вид . Для расчета необходимо знать , а коэффициент усиления предварительного усилителя рассчитывается из соотношения: . В скорректированной системе для обеспечения требуемого запаса по фазе на частоте среза реализуют Введение жесткой обратной связи уменьшает постоянную времени исходной системы: , где КПУ2 = КПУ исходной системы. Следует обратить внимание, что полоса пропускания системы, скорректированной с помощью жесткой обратной связи, расширяется и, следовательно, растет быстродействие системы.Сигнал с сельсина приемника (СП) проходит через ограничитель, показанный на рис. Выбор Rd и типа стабилитрона должен обеспечивать ограничение Uпу по модулю до 10 В. По этой причине выбираем стабилитрон, напряжение стабилизации которого не превышает 10 В. Выберем стабилитрон Д814А, данные для которого приведены в таблице 4. Оценим величину Rб, исходя из условия ограничения тока через стабилитрона при максимальном напряжении, снимаемом с выхода СП: Выберем Rб из номинального ряда Rb := 750.0(Ом).12 представлена схемы моделирования следящей системы: схема для снятия переходного процесса (на вход системы подается скачок с единичной амплитудой): для снятия ошибки при равномерной заводке (на вход системы подается линейнонаростающий сигнал): для снятия ошибки при синусоидальной заводке (на вход системы подается гармонический сигнал с параметрами эквивалентной синусоиды): 0.556*sin(4.87*t) График переходного процесса в системе изображен на рис. График ошибки при равномерной заводке изображен рис. Значение ошибки
План
Содержание
1. Исходные данные
2. Выбор типоразмера двигателя и расчет редуктора
2.1 Предварительная оценка передаточного числа редуктора
2.2 Расчет редуктора с цилиндрическими колесами
2.3 Проверка пригодности двигателя с учетом редуктора
3. Расчет усилителя мощности
4. Передаточная функция разомкнутой нестабилизированной системы
4.1 Функциональная схема разомкнутой нестабилизированной системы
4.2 Структурная схема и передаточная функция двигателя с учетом редуктора и нагрузки
4.3 Оценка общего коэффициента передачи
5. Коррекция следящей системы с использованием локальных обратных связей
5.1 Исходная ЛАЧХ
5.2 Коррекция с помощью ЖОС
6. Определение параметров предварительного усилителя
7. Моделирование следящей системы и построение графиков переходного процесса и ошибок при линейной и синусоидальной заводках
8. Принципиальная схема следящей системы
1. Исходные данные двигатель редуктор линейный синусоидальный wнм=2.71 рад/с - наибольшая скорость вращения исполнительного вала при равномерной заводке и амплитуда скорости при синусной заводке. енм = 13.2 рад/с2 - амплитуда ускорения исполнительного вала при синусной заводке.
Мнс = 1.25 Н.м - статический момент сухого трения на исполнительном валу.
Jн = 26.9*10(-3) кг.м2 - момент инерции нагрузки исполнительного вала. qck=10 - суммарная ошибка системы при равномерной заводке со скоростью wнм. qд =20 - динамическая погрешность при синусной заводке при амплитудных значениях скорости wнм и ускорения енм. hip = 0.97 - КПД i-ой ступени редуктора. jз > p/4 - запас по фазе разомкнутой системы.
Тр = 0.1с - максимально допустимое время регулирования. s% - максимальная величина перерегулирования < 15°.
