РАСЧЕТ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО НЕПРЕРЫВНОГО КОРЕКТИРУЮЩЕГО ЗВЕНА МЕТОДОМ ЛОГАРИФМИЧЕСКОЙ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ПОРЯДОК РАСЧЕТА СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ

2.1 Разработка функциональной схемы

В проектируемой следящей системе в качестве исполнительного устройства, используется двигатель постоянного тока (Д) серии МИ, в качестве усилителя мощности электромашинный усилитель с поперечным полем (ЭМУ). Для измерительного устройства (ИУ) рекомендуется использовать сель сильную пару: сельсин-датчик и сельсин-трансформатор (приемник). Поскольку измерительное устройство работает на переменном токе, то после измерительного устройства должен использоваться фазовый детектор (ФД). Кроме указанных элементов в функциональную схему входят управляющее устройство, усилитель напряжения (У), редуктор (Р), при помощи которого исполнительный соединяется с объектом управления и ротором сельсина-трансформатора, и объект управления (ОУ).

Функциональная схема следящий системы представлена на рис.2.1

ВП

ФД

Q_вх

ЕМП

ОК

Рисунок 2.1 – Функциональная схема следящий системы ( -входной сигнал).

2.2 Выбор исполнительного двигателя

Выбор двигателя начинаем с расчёта необходимой мощности, которая должна быть достаточной для обеспечения заданных скоростей и ускорений объекта управления при заданной нагрузке.

Необходимая мощность ( , Вт):

(2.1)

(Вт)

Выбираем двигатель большей мощности и вписываем его паспортные данные в табл. 2.1

Таблица 2.1 – Паспортные данные двигателя МИ-51

Тип двигателя	Мощность Р,кВт	Скорость вращения n,об/мин	Напряже-ние U,В	Ток якоря I,А	Сопроти-вление цепи якоря R,Ом	КПД η,%	Момент инерции
МИ-51	5	2500	220	27,2	0,164	82	0,125

Последовательно определяем следующие величины:

1. w_н – номинальная угловая скорость двигателя(2.2):

(2.2)

2. М_н – номинальный момент двигателя(2.3):

(2.3)

3. i_р –оптимальное передаточное число редуктора (2.4):

(2.4)

где J_p = 10^-4[кг×м²] – момент инерции редуктора

4. М_необх – необходимый момент на валу двигателя (2.5):

(2.5)

Выбранный двигатель проверяем, удовлетворяет ли он по моменту и скоростии в соответствии со следующими условиями:

, ,

(2.6)

где l – коэффициент допустимой перегрузки двигателя по моменту (для двигателя постоянного тока l=10,0);

а – коэффициент допустимого кратковременного увеличения скорости двигателя сверх номинала, обычно а=1,20–1,50.

2.3 Выбор усилителя мощности

Как усилитель мощности используется ЭМУ с поперечным полем. При выборе усилителя необходимо придерживаться условий:

- номинальная мощность усилителя Р_ун должна удовлетворять неравенству:

(2.7)

где h_д– КПД двигателя

- номинальное напряжение усилителя должно быть не меньше, чем номинальное напряжение исполнительного двигателя;

- номинальный ток усилителя должен быть не меньше, чем номинальный ток двигателя.

Исходя из этих условий, выбираем тип ЭМУ, данные заносим в табл.2.2

Таблица 2.2 – Технические данные ЭМУ-100А3 с поперечным полем

Тип	Мощ-ность	Мощ-ность обмотки управ-ленияР_у, Вт	Напря-жениеU, B	Сопроти-вление обмотки управле-нияR, Ом	Ток якоряI, A	Постоянные времени
	Р_ун, кВт					Обмотки упрале-ния	Короткозамк-нутой обмотки якоря Т_к.з.,с
						Т_у,с
ЕМП-100АЗ	8,5	0,5	230	0,376	37	0,06	0,28

3 СОСТАВЛЕНИЕ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ФУНКЦИЙ ЭЛЕМЕНТОВ

СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ

3.1 Исполнительный двигатель

Передаточная функция исполнительного двигателя имеет вид(3.1):

(3.1)

где - коэффициент усиления двигателя, равный(3.2):

(3.2)

;

- электромеханическая постоянная времени, равная:

(3.3)

Передаточная функция имеет вид:

;

(3.4)

3.2 Электромашинный усилитель

ЭМУ с поперечным полем служит для усиления и преобразования сигнала рассогласования к величине, достаточной для управления исполнительным двигателем.

Передаточная функция ЭМУ(3.5):

(3.5)

где Т_у, Т_кз- постоянные времени обмотки управления и короткозамкнутой обмотки якоря ЭМУ,

К_ЭМУ- коэффициент усиления ЭМУ по напряжению(3.6):

(3.6)

U_ЭМУ- напряжение на выходе ЭМУ;

U_y- напряжение обмотки управления ЭМУ(3.7):

(3.7)

где P_y, R_y- соответственно мощность и сопротивление обмотки управления ЭМУ

;

Передаточная функция ЭМУ примет вид:

;

Усилитель служит для согласования выходного сигнала с входным сопротивлением обмотки управления ЭМУ. Его можно считать безынерционным звеном с передаточной функцией (3.8):

(3.8)

т. к. в расчетах принимаем К_у=1.

Фазовый детектор служит для преобразования сигнала переменного тока в сигнал постоянного тока с учетом фазы.

Передаточная функция фазового детектора(3.9):

(3.9)

где К_фд- коэффициент усиления фазового детектора.

В расчетах принимают К_фд= 1.

Измерительное устройство (сельсина пара) измеряет разницу (рассогласование) между значениями входной и выходной величины. Его задачей является генерация управляющего сигнала, пропорционально рассогласованию.