Описание следящей системы, предназначенной для обеспечения возможности однозначного и стабильного управления судном. Определение максимального момента сопротивления на валу двигателя. Ошибка чувствительного элемента и аппроксимация его характеристики.
Аннотация к работе
Следящие системы это системы, которые с определенной точностью воспроизводят изменения входной величины, происходящие по произвольному закону. Важнейший элемент таких систем - следящий привод, отрабатывающий изменение входной величины и воздействующий на объект регулирования.Момент инерции объекта регулирования, Jo = 9,7 кг•м2 Скорость системы (требуемая для нормальной работы), a" = 18 град./сСистема функционирует следующим образом: уставка, задаваемая человеком-оператором с помощью штурвала, является входным сигналом UBX; этот сигнал на элементе сравнения сравнивается с сигналом обратной связи UOC, и сигнал рассогласования UPAC = UBX - UOC поступает на усилитель мощности, а с него - на управляющую обмотку исполнительного двигателя; исполнительный двигатель, через понижающий, редуктор воздействует на объект регулирования, вызывая его поворот на такой угол, чтобы устранить разницу между текущим углом поворота и углом поворота уставки; датчик угла поворота является источником сигнала обратной связи, прямо пропорционального существующему углу поворота объекта регулирования - этот сигнал идет на элемент сравнения и вычитается из входного сигнала; при этом сигнал рассогласования будет неравен нулю, как только угол поворота объекта регулирования станет отличен от угла уставки, что вызовет работу исполнительного двигателя, который будет устранять это рассогласование между уставкой и текущим углом поворота.Для начала расчета привода необходимо задаться значением его будущей частоты вращения вала.Редукционное число необходимого силового редуктора определяется по формуле (1). Максимальный момент сопротивления, приведенный к валу исполнительного двигателя, определяется по формуле (2).Предварительный номинальный момент двигателя определяется по формуле (4): (4) где КП - коэффициент кратковременных случайных перегрузок - для асинхронного электропривода КП = 1,7…2,5.Предварительная номинальная мощность исполнительного двигателя определяется по формуле (5):При этом тип электродвигателя и его номинальная частота вращения должны соответствовать условиям его эксплуатации и диапазону рабочих частот вращения механизма [2]. При выборе исполнительного двигателя следует также учитывать, что, для рассчитываемой системы, в целях уменьшения погрешности застоя, следует отдавать предпочтение двигателям с малым напряжением троганья [1]. Из справочника [3] выбран двухфазный асинхронный двигатель 2АСМ-200 с ротором в виде беличьей клетки, номинальной мощностью 2,4 Вт, со скоростью вращения вала 1180 об/мин, с номинальным напряжением 110 В, массой 1,25 кг (представлен на рисунке 2).Максимальный момент сопротивления на валу выбранного двигателя определяется по (7): (7) где JД - момент инерции выбранного двигателя - принимается равным нулю, так как выбранный двигатель легкий и его моментом инерции можно пренебречь.Коэффициент усиления двигателя по скорости вращения относительно напряжения управления, и без учета инерционности ротора, определяется по (10): (10) где UY max - максимальное значение напряжения управления для двигателя.В качестве чувствительного элемента угла поворота будет использоваться вращающийся трансформатор, включенный по схеме линейного вращающего трансформатора со вторичным симметрированием.Предельная ошибка чувствительного элемента определяется по формуле (13): (13) где S - класс точности используемого вращающего трансформатора (0,2), ?-диапазон обработки угла системой (наибольшее показание датчика).Функция, аппроксимирующая характеристику вращающегося трансформатора U(?), описывается формулой (14) [1]: (14) где m - коэффициент трансформации, ? - угол поворота ротора, U - напряжение на выходе вращающегося трансформатора (на нагрузке синусной обмотки). При этом необходимо подобрать такой вращающийся трансформатор (с таким коэффициентом трансформации), чтобы рабочая область изменения угла оказалась на линейной части его характеристики, схожей по форме с синусоидой.Коэффициент усиления усилителя, генерирующего сигнал на управляющую обмотку исполнительного двигателя, определяется по формуле (16): (16) где КРП - коэффициент передачи повышающего редуктора, который устанавливается в систему, если не удается обеспечить необходимую точность датчика (снижает ошибку измерения в КРП раз).Схема системы, с точки зрения теории автоматического регулирования, представлена на рисунке 4, где Y(t) - выходной сигнал системы, воздействующий на объект регулирования. Передаточная функция замкнутой системы с отрицательной обратной связью имеет вид: (17) где W - передаточная функция основного контура, WOC - передаточная функция контура обратной связи. Построить переходный процесс по передаточной функции возможно с помощью программы моделирования, например пакета Matlab. Переходный процесс, представленный на верхнем графике рисунка 6, имеет следующие параметры: установившееся значение выходной величины = 0,052 рад (относительно нулевого уровня - угла до воздействия единичной ступенчатой функции), время переходного процесса (с учетом инженерн
План
Содержание
Реферат
Введение
1. Исходные данные
2. Описание следящей системы
3. Расчет параметров следящего привода
3.1 Определение максимального момента сопротивления на валу двигателя
3.2 Определение предварительного номинального момента двигателя
3.3 Определение предварительной номинальной мощности двигателя
3.4 Выбор исполнительного двигателя по мощности и скорости из справочника
3.5 Проверка правильности выбора исполнительного двигателя
3.6 Определение передаточной функции выбранного двигателя
4. Выбор чувствительного элемента
4.1 Расчет ошибки чувствительного элемента
4.2 Аппроксимация характеристики чувствительного элемента
5. Определение коэффициента усиления усилителя мощности
6. Построение переходной характеристики системы
Заключение
Список использованных источников
Введение
Следящие системы это системы, которые с определенной точностью воспроизводят изменения входной величины, происходящие по произвольному закону. Важнейший элемент таких систем - следящий привод, отрабатывающий изменение входной величины и воздействующий на объект регулирования. По назначению следящие системы делятся на следящие электроприводы, системы дистанционного управления и измерительные системы [1].
Для проектирования автоматической системы, необходимо выделить в ней отдельные типовые звенья автоматики и описать их передаточными функциями. Последние напрямую зависят от свойств соответствующих им элементов, то есть от конкретного технического исполнения этих элементов. Конкретное техническое исполнение элемента является не чем иным, как некоторой моделью (маркой) того или иного устройства, подобранного по справочникам. Вся же система представляет собой замкнутую цепь из таких звеньев и описывается общей передаточной функцией.