all-8 (Приводы роботов)

1Лабораторная работа буде проходить в аудитории 201(2)в программном пакете DPT.Лабораторная работа №1.Снятие механических и регулировочных характеристик. Регулировочные (нагрузка нулевая) Механическая (Мн = Km·I)Снимаем семейство регулировочных характеристик.Снимаем семейство механических характеристик.Далее определяем постоянные времени.Лабораторная работа №2.ТмЛабораторная работа №3 – выбор регулятора.Лабораторная работа №4 – работа с приводом.Настройка привода:РегулировочнаяМеханическаяКурсовой проект (с оценкой).Пояснительная записка: Расчет параметров Расчет элементов Спецификация (А1)Экзамен – оценка в диплом (экзамен по всему курсу).Сельсины.Сельсины – это электрические машины, предназначенныедля синхронного и синфазного поворота двух и болеемеханически не связанных осей.Основная идея – копирующие механизмы.Работа в двух режимах:1. Индикаторный2.

Трансформаторный (силовой) – поворот ручки наодном сельсине.Силовая передача с большим коэффициентом усиления +отсутствие электроники только одна механика, поэтому нетвоздействия радиации.Принцип действия и конструкция.Состоит из статора и ротора.Статор – цилиндр их стали с пазами, в котором уложеныобмотки.Ротор – ротор асинхронного двигателя с фазным ротором.Сельсины бывают: Однофазные Трехфазные~ФФОбмотка синхронизации выполняется всегда под углом120%.В однофазном сельсине обмотка возбуждения находитсяна роторе.Принцип работы.На обмотку возбуждения подается переменноенапряжение, поэтому создается магнитный поток Ф.При повороте на обмотках меняется напряжение.Есть токосъемные щетки, которые со временемзагрязняются, поэтому изменяется сопротивление ивозникает погрешность.Сельсины – это измерительный прибор.Однофазный бесконтактный сельсин.статорферромагнетикобмотки в пазахроторМатериал ротора – ферромагнитный.Ротор разрезан наискосок (как колбаска)На срезах (эллипсом) проложен диэлектрик.На обмотке возбуждения подается напряжение, пообмотке идет поток (он будет замыкаться).Плюсы: Долговечность выше, чем у контактных, незагрязняется, не стирается. Может работать во взрывоопасных помещениях.Трехфазный сельсин – это двигатель с фазным ротором(очень похожи).Воднофазныхсельсинахроторвыполняется чаще с явно выраженнымиполосами, но так же может быть и не явно.Обмоткасинхронизациивсегдатрехфазная.Принцип действия синхронной передачи в индикаторномрежиме.~UФдФпαдαпЕ1дС.Д.сельсиндатчик Е3дЕ1пЕ2дЕ2пЕ3пE1д = Em·cos(αд)E2д = Em·cos(αд – 120о)E3д = Em·cos(αд – 240о)сельсин-датчикE1п = Em·cos(αп)E2п = Em·cos(αп – 120о)E3п = Em·cos(αп – 240о)сельсин-приемникС.П.сельсинприемникВ идеале Em все равны.Если углы α будут равны, то равнодействующая понапряжению будет равна нулю, поэтому тока не будет.Если α – разные, тоIдЕд1  Еп1ZcpEm cos  д  cos  пZcp   ………….Если есть Мн, то Мн = K·I·ФТок течет только если αд ≠ αпЕсть трение.

Ошибка определяется нагрузкой.Источники погрешностей:Emax = 4.44·f·w·Ф1. Нагрузка цепи сельсин-приемника (устранение:смазка, протирка и т.п.).2. Сопротивление линии связи.3. Разброс в конструктивных параметрах (различие в Ф,Е и т.п.).Подобные передачи тянутся на расстояния до 100 км.Момент синхронизации.Мважен наклон (чемкруче, тем лучше)крутизнахарактеристикиαМс = Мм·cos(α)S1о =dMS=dMdαα=0dαα = 1oДля увеличения точности передачи отношение dM/dαнеобходимо увеличивать.Также поэтому это приводит к уменьшению ошибки.Трансформаторный режим.усилитель~U>UОУФдαдαпФп1.

В начальном (исходном положении) угол сдвинут на90о.Сельсин-приемник – датчик обратной связи.Сельсин-датчик – задает угол.Исполнительный элемент – это двигатель.Определяет мощность передачи, поэтому, чем мощнеедвигатель, тем мощнее должен быть усилитель.Удельное напряжение: Uуд = Um·sin(1o)dUK=dαα = 0oгде K – это коэффициент наклона характеристики (чембольше, тем лучше).Чем больше Uуз, тем меньше можно делать Ky. Т.е. привыборе сельсина необходимо выбирать сельсин с большимUуд.2Дифференциальный сельсин.Индикаторная передача.~UФ1αпФ2обмоткавозбужденияαд1αд1трансформаторная передачасинхронная передачаобмоткасинхронизацииСинхронная передача:αп = αд1 – αд2.Как оно работает: вначале наводится пульсирующиепотоки Ф1 и Ф2.

здесь совмещены две идеитрансформаторная цепь и синхронная передача.Е1д1 = Еm·cos(αд1)Е1д1 = Еm·cos(αд1 + 120о)Е1д1 = Еm·cos(αд1 – 120о)Для сельсин-приемника:Е1п = Еm·cos(αп + αд2)Е1п = Еm·cos(αп + 120о + αд2)Е1п = Еm·cos(αп – 120о + αд2)Далее нам необходимо чтобы:αд1 = αп + αд2, тогда мы и получим что αп = αд1 – αд2.Точность такой дифференциальной передачи на питании400 Гц составляет от 0.3о до 1.5о, оно связанно с тем, что унас есть нагрузка и очень тяжелые роторы.Магнесин.Его преимущество: малогабаритные.этот магнит мыкрутим самиαдNSαпNSэтот магнитповорачиваетсясам~UКоличество витков у них одинаковое.Эти кольца сделан из накрученного пермолойд(как «туалетная бумага»), между которой находитсядиэлектрик.Пермолойд – это материал с узкой петлей Гистерезиса.Т.е.

это магнито-мягкий материал.Принцип работы: второй магнит будет вращаться врезультате того, что будет ток и поток, а поток возникаетвследствие самого магнита, на кольцах возникаетпульсирующие потоки Ф1, Ф2. Магнесинная синхроннаяпередача работаем так: в обмотках возникают токи, врезультате чего возник индуктивное сопротивление. Болееточную информацию по принципу действия магнесинаможно прочитать здесь: http://ets.ifmo.ru/kardonov/53.htmДинамические характеристики сельсинов.Динамическиехарактеристикисельсиноввтрансформаторном режиме определяются характеристикамиисполнительного двигателя. Сама передаточная функциясельсинов в трансформаторном режиме это просто K, т.е.W(S) = (Uвход(S)/αп) = K.

в индикаторном режиме у нас будет:dJ dtMэд  MнМэд = m·αгде m – удельно-синхронизирующий момент.J2ddt2 m MнПоэтому возникает частота собственных колебаний(резонансная частота).В связи с передаточной функции имеющей вид:KW ( S)2 1  S2  2   1 S  1 o oСобственная частота будет равна:mogВ любой сельсин ставят дельфирующее звено, этогодобиваются при помощи коротко замкнутого витка.J2ddt2d m   T dtMнЭто уравнение устойчиво когда в нем все плюсы. Если быперед «m·α» был минус, то система была бы неустойчивой.Тогда получим что:ξ = Т/(2·J), где Тдельфирующей цепочки.–этопостояннаявремениТочность синхронных передачи.Речь идет об индикаторном режиме.Погрешность индикаторной передачи в основномопределяется тормозным моментом в щетках, наличиеммомента нагрузки на валу, трением в подшипниках, вязкимтрением, а так же определятся динамических тормозныммоментом.

В результате возникает ток и как следствие:ошибка.Источники погрешности: влияние сопротивления линиисвязи, погрешности питающего напряжения (амплитудные,фазные) и погрешности имеющие место при синхронномвращении, непрерывного вращения.Классы точности сельсинов.КлассДатчик иточности. приемники.датчикпервыйприемникдатчиквторойприемникдатчиктретийприемникИндикаторныйрежим. градусыот ±0 до ±0.25…от ±0.25 до ±0.5от ±0.25 до ±0.5от ±0.5 до ±1от ±0.5 до ±2.5Тахогенераторы.Трансформаторныйрежим.от ±0 до ±0.25от ±0.25 до ±0.5от ±0.5 до ±1Это электрическая машина, предназначенная дляпреобразованияскоростивращенияроторапропорциональная ей электрический сигнал.Существуют:синхронные,асинхронныеитахогенераторы постоянного тока.Требования к тахогенераторам.1.

Линейность выходной характеристики.UωСтремятся, чтобы погрешность не превышала 0.1%.2. Минимальноеостаточноенапряжение при ω = 0.напряжение.ЭтоUUостωЭто чревато тем, что мы его не можем использовать вконтуре напряжения. Из-за этого наша система можетначать двигаться сама.3. Надежность работы в широком диапазоне измененийтемпературы, влажности и внешних возмущений,внешних полей.4. Высокое быстродействие датчика.5. Минимальные габариты, бесшумность, наличие неизлучаемых помех и т.д.В робототехнике стараются использовать тахогенераторыпостоянного тока. Главное чтобы не было фазы.Асинхронный тахогенератор.Он из себя представляет двухфазную асинхроннуюмашину.Фстатора~U12ФрФрqUвыхRнобмоткагенератораЕсли мы начнем вращать ротор, то поток Фр будетнемного поворачиваться и поэтому на обмотке 2 будетнаводится ЭДС.Напряжение выхода Uвых зависит от f(ω, Uп, f).ЭДС ротора:Ep = 4.44·w·f·Фстаторагде f – частота питающего напряжения; w – число витков.Ep– этот ток создает поток ротораIpzpФр = k·IpФpq = Фр·sin(α(ω))Можно записать с пренебрежениями:Фpq ≈ k·Фр·ωα(ω) лежит в пределах ± 5%Тогда мы получим:Uвых = 4.44·w·f·Фpq; Uвых = k1·ωТахогенераторотдвигателяперпендикулярностью обмотки генератора.Если мы посмотрим зависимость:UвыхR=∞отличаетсяувеличиваемнагрузкуωххRн1Rн2Rн1 > Rн2ωзавал характеристик связан с углом синуса ииндуктивностью ротора.Основные погрешности асинхронного тахогенератора.1.

Остаточное напряжение из-за конструктивныхпогрешностей.2. Амплитудная погрешность зависит от частоты инапряжения.3. Амплитудная погрешность из-за температуры. Этупогрешностьможноубрать,поставивтермосопротивление.4. Фазовая погрешность. Зависит от скорости и частоты.Динамические характеристики асинхронного тахогенератора.Тахогенератор можно описать апериодическим звеномпервого порядка. В широком диапазоне учитываетсяпостоянная времени K.Достоинства и недостатки.Достоинства: простота конструкции.Недостатки: все остальное.

Это зависимость отнапряжения, частоты, температуры и нелинейностьхарактеристик. Короче говоря: ППЦ.Тахогенератор постоянного тока.UвФIRнCe Ф RнdIR  L Idtгде –Се·Ф·ω – это ЭДС вращение ЕврПоэтому можно записать:Uвых = Се·Ф·ωk = Се·Ф – некоторая константа.R = R н + Rагде Ra << RнНарисуем нашу характеристику:UвыхR=∞Rн1Rн2Rн1 > Rн2ωС учетом падения напряжения на щетках получим:Uвыхчем щетки грязнее, тембольше падение напряженияΔUщωΔωВ результате размагничивающего действия происходитпадение потока и как следствие скругление нашиххарактеристик.Дополнительные погрешности.1.