Характеристики и линейные размеры мотора-редуктора. Подключение выпрямителя и регулятора скорости. Определение передаточной функции силовой части. Передаточная функция двигателя без учета влияния гистерезиса, вихревых токов и других факторов его работы.
Аннотация к работе
Подобрать электропривод и произвести синтез системы управления для заднего колеса наземного четырехколесного робота. Изменение направления движения осуществляется за счет поворота передних колес. Характеристика ходовой системы: Размер переднего колеса (шины), мм: - диаметр-ширина марка шины маркировка диска Размер задних колес, мм: - диаметр - ширина марка шины 528 65 2,50/85-16 (Л-264) 16x1,75 530 75 2,75-16 (Л-236) Скорость поступательного движения, км/ч-рабочая-транспортная (Должна изменяться ступенчато) 30 До 15 Энергетическая установка:-тип-мощность двигателя, (мотор-редуктора), Вт Электропривод, АКБ,12 или 24 В 400 (требуется уточнить при расчете)Двигатель следует выбрать с учетом расчетной мощности двигателя, которая должна быть достаточна для перемещения нагрузки в соответствии с техническим заданием. Расчетная мощность электродвигателя определяется по формуле: где Рр - расчетная мощность электродвигателя; Расчетная мощность нагрузки вычисляется по формуле: где - момент нагрузки; Момент инерции колеса: Для упрощения модели примем колесо за резиновый цилиндр. Момент инерции вокруг оси Х: Вычислим угловую скорость колеса: Тогда: В итоге: Выберем двигатель.Двигатель постоянного тока (ДПТ) независимого возбуждения, использующийся как исполнительный двигатель силовой части САУ, имеет эквивалентную схему замещения, представленную на рис 1. Рисунок 2.1 - Схема двигателя постоянного тока: а - схема двигателя, б - схема цепи якоря. мотор редуктор двигатель На рисунке 1, б приведена эквивалентная электрическая схема цепи якоря, где Rя и Lя - активное и индуктивное сопротивления обмотки якоря, ія - ток якоря, Ея - ЭДС, наводимая в обмотке якоря при его вращении. С учетом всех вышесказанных уравнений получим: Обозначим: Подставим постоянные в уравнение для напряжения, получим: Следовательно передаточная функция по управляющему воздействию Uя: где Передаточная функция по возмущению: Передаточная функция всей силовой части будет равна: Структурная схема САУ будет иметь вид, представленный на рисунке 2.При синтезе САУ методом построения желаемой логарифмической частотной характеристики (ЛАЧХ) неизменяемая часть САУ задана.Согласно техническому заданию, требуется провести синтез САУ путем введения последовательного корректирующего устройства и параллельного корректирующего устройства, находящегося в контуре обратных связей по угловой скорости и угловому ускорению. Предварительно принимаем структурную схему САР в виде представленном на рисунке 3. Здесь k? - коэффициент усиления измерительного устройства, П(s) - передаточная функция последовательного корректирующего устройства, - коэффициент усиления электронного усилителя, Wсч(s) - передаточная функция силовой части, i - передаточное число редуктора, - крутизна датчика угловой скорости, - коэффициент усиления дополнительного усилителя в цепи обратной связи по угловой скорости, - коэффициент усиления (крутизна) датчика углового ускорения, - коэффициент усиления дополнительного усилителя в цепи обратной связи по угловому ускорению, - передаточная функция параллельного корректирующего устройства.Последнее означает, что частотные свойства скорректированной САУ определяются в основном свойствами обратной связи и не зависят от неизменяемой части. Обратная передаточная функции неизменяемой части имеет вид: Она представляет собой последовательное соединение дифференцирующего звена и двух форсирующих звеньев первого порядка и (или колебательного звена Построение желаемой ЛАЧХ основано на выборе типа обратной ЛАЧХ, ее привязке к оси частот в соответствии с заданными показателями качества и сопряжению с ней асимптот ЛАЧХ неизменяемой части на низких и высоких частотах. Для построения низкочастотной асимптоты желаемой обратной ЛАЧХ определяем координату рабочей точки: Согласно техническому заданию требуется обеспечить слежение за управляющим синусоидальным сигналом , где и ?р - рабочие амплитуда и частота соответственно, при которых будут иметь место заданные скорость и ускорение . Через найденную точку проводим прямую с наклоном 40 ДБ/дек в соответствии с выбранным типом желаемой ЛАЧХ и совпадающую с наклоном ЛАЧХ обратной передаточной функции неизменяемой части для частоты .Моделирование САУ проводится с помощью графической среды моделирования "Simulink" пакета прикладных программ "MATLAB". Структурная схема САУ для моделирования в "Simulink", составленная на основании структурной схемы приведенной на рисунке 4 и с учетом , представлена на рисунке 8. Для построения ЛАЧХ и ФЧХ используется структурная схема с разомкнутой главной обратной связью (рисунок 9). Согласно моделированию, запас по фазе составил 29.6 ДБ, запас по фазе - 47.4°. Для моделирования переходного процесса САУ используется структурная схема, представленная на рисунке 10.Рассмотрение САУ как нелинейной системы становится наиболее важным для практики по мере повышения требований к качеству процессов и к точности расчета САУ.
План
Оглавление
1. Выбор двигателя по мощности
1.1 Определение передаточной функции силовой части САУ
2. Синтез корректирующих устройств САУ
2.1 Представление математического описания САУ в форме, удобной для проведения синтеза
2.2 Синтез корректирующих устройств методом обратных ЛАЧХ
2.3 Компьютерное моделирование САУ
3. Исследование устойчивости синтезированной САУ при последовательном введении в ее контур управления нелинейного звена
3.1 Гармоническая линеаризация нелинейного звена
3.2 Определение условий возникновения автоколебаний в САУ