Выбор типоразмера двигателя и передаточного числа редуктора. Передаточная функция разомкнутой нестабилизированной системы. Оценка общего коэффициента передачи разомкнутой системы. Коррекция следящей системы с использованием локальных обратных связей.
Предварительный выбор двигателя осуществляется по требуемой мощности. Требуемая мощность на валу двигателя оценивается по одному из следующих соотношений: Выбор необходимого соотношения определяется данными технического задания. Выбирается ближайший типоразмер двигателя с номинальной мощностью PN>Ртреб. Выберем двигатель - ЭМ-4М Диапазон допустимых значений передаточных чисел редуктора определяется корнями квадратного уравнения ір1 и ір2: Передаточное число редуктора выбирается из условия: Обычно выбирают значение ip ближе к большему корню ip2.Передаточное число каждой пары зацепления in-1,n определяется как отношение числа зубьев ведомой шестерни (in) к числу зубьев ведущей (in-1): ; Для минимизации приведенного к валу двигателя момента инерции редуктора следует рассчитывать передаточные числа ступеней пар зацеплений с использованием соотношения: При этом передаточное число последней ступени in можно задать из условия: in-1,n ? (10…15). И далее последовательно считать передаточные числа ступеней, пока не получим передаточное число первой ступени i1,2, не превышающее 2. Расчет диаметров колес ведется из условия, что диаметры всех ведущих шестерен зацеплений одинаковы: D1=D3=D5=…=Dn-1 ? 2d, D1=D3=D5 =D7=D9 ? 2d=2*0,003=0,006[м], Возьмем D1=D3=D5 =D7=D9=10[мм]=0.01[м] где d - диаметр вала двигателя. Оценку величины модуля следует проводить из условия обеспечения прочности зубьев, используя известное соотношение из механики для расчета удельного давления на зуб: (1) где Мн - момент на валу нагрузки;В нее входят измерительное устройство ИУ, предварительный усилитель ПУ, усилитель мощности УМ, двигатель ДВ, редуктор Р и нагрузка Н.Асинхронный двигатель Динамика асинхронных двигателей в пределах скоростей На основании (3) получается дифференциальное уравнение, описывающее динамику асинхронного двигателя: =Передаточная функция разомкнутой системы с асинхронным двигателем имеет вид: где Кр = Киу Кпу Кум Кдв 1/ір. Величина общего коэффициента передачи системы Кр определяет точность системы при отработке типовых входных воздействий системы. В режиме равномерной заводки ошибка системы dсист складывается из трех составляющих: ошибки измерителя рассогласования dиу, статической ошибки dct и кинетической ошибки dкин. Люфтом редуктора в расчетах пренебрегаем. dсист = dиу dct dкин , dсист - dиу = dct dкин = dck где dсд - ошибка сельсина-датчика, dсп - ошибка сельсина-приемника. dсис =1,5 [град] = 26,18*10-3 [рад] Динамическая ошибка меняется во времени по гармоническому закону с амплитудой dдин, Поэтому в расчете амплитудное значение этой ошибки связано с параметрами эквивалентной синусоиды в виде: Это соотношение определяет положение модуля частотной характеристики на частоте W: Полученные соотношения (4-5) задают на логарифмической амплитудно-частотной характеристике (ЛАЧХ) разомкнутой системы четыре контрольных точки.Исходная ЛАЧХ разомкнутой системы, проходящая выше контрольных точек, характеризуется требуемым минимально допустимым коэффициентом передачи Кр и частотой среза wcp, которая определяет полосу пропускания системы и ее быстродействие. Время переходного процесса системы оценивается по формуле Так как наша найденная , то Система проходит по условию быстродействия. На рис 4 показана структурная схема скорректированной системы, в которой вводится дополнительный предварительный усилитель КПУ1. На рис.5 показаны ЛАЧХ исходной системы (Lp), ЛАЧХ скорректированной (желаемой) (Lж) системы и ЛАЧХ системы после введения жесткой обратной связи (L1), но без дополнительного предварительного усилителя (Кпу = 1).Параметры цепи обратной связи находятся после уточнения всех коэффициентов прямой цепи канала передачи сигнала ошибки от измерительного устройства до входа усилителя мощности. Сигнал с сельсина приемника (СП) проходит через ограничитель, показанный на рис. Оценка величины Rб делается из условия ограничения тока через стабилитрона при максимальном напряжении, снимаемом с выхода СП: Округляем в большую сторону Rd =750 [Ом] (из таблицы номиналов в приложении 2) где Uct - напряжение стабилизации; Іст-ток стабилизации; Uct max = 36 В. Ограничитель в линейной зоне не влияет на величину коэффициента передачи измерителя рассогласования.
План
Содержание
Исходные данные
Содержание курсовой работы
Технические данные элементов следящей системы
1. Выбор типоразмера двигателя и передаточного числа редуктора ір
1.1 Предварительная оценка передаточного числа редуктора
1.2 Расчет редуктора с цилиндрическими колесами
1.3 Проверка пригодности двигателя с учетом редуктора
2. Расчет усилителя мощности (УМ)
3 . Передаточная функция разомкнутой нестабилизированной системы
3.1 Функциональная схема разомкнутой нестабилизированной системы
3.2 Структурная схема и передаточная функция двигателя с учетом редуктора и нагрузки
3.3 Оценка общего коэффициента передачи разомкнутой системы
4. Коррекция следящей системы с использованием локальных обратных связей
4.1 Исходная ЛАЧХ
4.2 Коррекция с помощью ЖОС
5. Определение параметров предварительного усилителя
6. Моделирование
6.1 Модель
6.2 Переходной процесс
6.3 Ошибка кинетическая статическая
6.4 Ошибка динамическая
6.5 Принципиальная схема
Приложение 1
Приложение 2 редуктор двигатель передача система
Исходные данные wнм- наибольшая скорость вращения исполнительного вала при равномерной заводке и амплитуда скорости при синусной заводке;
енм- амплитуда ускорения исполнительного вала при синусной заводке;
Мнс - статический момент сухого трения на исполнительном валу;
Jн - момент инерции нагрузки исполнительного вала;
qсис - сумма статической, кинетической и приборной погрешностей при равномерной заводке со скоростью wнм;
qд - динамическая погрешность при синусной заводке при амплитудных значениях скорости wнм и ускорения енм;
hip - КПД i- ступени редуктора;
jз > p/4 - запас по фазе разомкнутой системы;
тр - максимально допустимое время регулирования;
s% - максимальная величина перерегулирования < 15%.
Технические данные элементов следящей системы
СС с асинхронным двигателем
N wнмax р/с енмах р/с2 Мнс, Н?м Jн ?10-3 , (кг?м2) ТР, c qсис, град qд, град
A3 1,35 22,4 0,638 8,68 0,1 1,5 2
Для всех вариантов: qд - без учета статической погрешности.
КПД одной пары зацепления редуктора hip = 0,97. серия двигателей ЭМ-М. f = 400 Гц.
УМ - двухтактный транзисторный усилитель в классе В.
ИУ - бесконтактные сельсины БД-160А и БС-155А в трансформаторном режиме. f = 400 Гц, Ки = 40 В/рад.
