Кинематическая схема датчика угловой скорости с электрической пружиной, содержащая: гиромотор; рамку гиромотора с полуосями. Определение передаточной функции по разомкнутой системе. Составление и расчет математической модели датчика угловой скорости.
Аннотация к работе
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.
План
Содержание
1. Введение
2. Анализ технического задания
3. Проведение патентного библиографического поиска