Разработка датчика угловой скорости - Курсовая работа

В курсовой работе требуется разработать датчик угловой скорости с электрической пружиной.[2] Гироскопические измерители угловой скорости предназначены для измерения угловой скорости вращения объекта, на котором они установлены, и используются как визуальные приборы и как чувствительные элементы в системах автоматического управления и стабилизации.Для измерения максимальной угловой скорости при заданном кинетическом моменте подойдет датчик угловой скорости, содержащий датчик момента и угла.Применение того или иного типа гироскопического измерителя обусловлено, в частности, диапазоном угловых скоростей подвижного объекта, а также требуемой точностью измерений. Двухосный гироскопический измеритель угловых скоростей с электрической пружиной RU, G01C19/42 Патент - 2118796Изобретение относится к области гироскопии и может быть использовано в системах управления движением, например, космических и других летательных аппаратов. Сущность изобретения: измеритель содержит гиромотор в кожухе, установленном в кардановом подвесе, датчики углов и моментов, усилители коррекции, преобразователь трехфазного напряжения, а также электронный болк формирования управляющего сигнала и ключ-реле. Сущность изобретения: для обеспечения определения угловых скоростей как в точном, так и в расширенном диапазоне измерений наряду с разгоном ротора гиромотора до номинальных оборотов в точном диапазоне измерений установкой перпендикулярности вектора кинетического момента плоскости осей карданова подвеса и измерением угловых скоростей, предварительно в расширенном диапазоне измерений ротор раскручивают до фиксированных оборотов, устанавливают перпендикулярность вектора кинетического момента и измеряют угловые скорости, а затем в соответствии с временной циклограммой работы подвижного объекта переводят гироскоп в режим точного измерения угловых скоростей подвижного объекта.Проведение патентного поиска позволило выбрать кинематическую схему датчика угловой скорости с электрической пружиной, содержащую: гиромотор; рамку гиромотора с полуосями; моментный датчик, создающий вокруг оси рамки прибора момент, пропорциональный углу ее отклонения; устройство для регистрации угла отклонения рамки-потенциометрический датчик.Движение чувствительного элемента датчика угловой скорости компенсационного типа описывается следующим дифференциальным уравнением: , где - момент инерции гироблока относительно оси прецессии, - коэффициент демпфирования, - кинетический момент ротора гироскопа, - сумма внешних возмущающих моментов. Составим функциональную схему датчика угловой скорости. Она состоит из следующих элементов: чувствительный элемент, усилитель, датчик момента и датчик угла. После, сигнал с ДУ передается на усилитель, передаточная функция которого: , После преобразования сигнала в виде напряжения с усилителя в ток, он подается на датчик момента.Передаточная функция замкнутой системы: ; где: передаточная функция прямой цепи: ; Переходный процесс замкнутой системы показан на рисунке: Рисунок 4. Из переходного процесса получаем следующий параметры: величина перерегулирования , . Передаточная функция по разомкнутой системе будет иметь вид: Передаточная функция чувствительного элемента: ; Тогда передаточная функция по разомкнутой системе: С помощью пакета прикладных программ MATLAB получим ЛАФЧХ разомкнутой системы.В качестве корректирующего звена было выбрано дифференцирующее звено, передаточная функция которого: , при условии, что . Передаточная функция разомкнутой системы при наличии корректирующего звена в обратной связи имеет вид: где , . Возведем обе части в квадрат и преобразуем: Выражения при подстановке будут иметь бесконечно малую величину, следовательно, в первом приближении частота среза будет находиться: . Данная система с корректирующем звеном была промоделирована в прикладном пакете программ MATLAB (Simulink), результаты моделирования представлены ниже на рисунках. Переходный процесс замкнутой системы с введением корректирующего звена представлен на рисунке: Рисунок 9.Потенциометрическим датчиком (ПД) называется элемент автоматики, осуществляющий преобразование механического превращения (углового или линейного) в электрический сигнал за счет изменения величины активного сопротивления, к которому подключена нагрузка. Рассмотрим отношение сопротивления нагрузки к сопротивлению обмотки датчика: Подставим численные значения в и получим: Погрешность , обусловленная нагрузкой, равна разнице действительного передаточного коэффициента ПТ и передаточного коэффициента при : где температурный коэффициент сопротивления, согласно схеме . Подставим численные данные в (3) и получим: Действительную мощность, т.е. мощность рассеяния с , рассчитаем по формуле (4): Подбор материалов. Исходя из условий эксплуатации и требований к потенциометру, в качестве материала проволоки выбираем - сплав ПДС - 40, а в качестве материала каркаса - сплав АМГ.

Содержание

1. Введение

2. Анализ технического задания

3. Проведение патентного библиографического поиска

4. Кинематическая схема

5. Математическая модель

6. Анализ системы

7. Синтез системы

8. Расчет потенциометра

Заключение

Список литературы