Кенио Т. Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления (1028406), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Снижение значения кр зажегся крутизной ВС. Момент прп часпгте срыва Ть определяется по формуле 1 гор Ть/Тм = — —— /2 (439) где Тм — максимальный статический момент, задаваемый (4.85) . Вязкое дем1бнровакие я падение момента. Есин 22 = О, т.е. не принимается во внимание вязкое демпфирование, на высоких часютах возникает вюрая ойтасть нестабнпьности.
Зю означает возможность падения момента (рис. 4.22). Дпя того чтобы обеспечить стабнлывсть в области высоких часют, необходимо относптеныв небольшое демпфирование. Дпя этого часю бывает достаточно юрможеиия о воздух и треняя. Есин обеспечено достаточное демпфирование, то теория показывает, что падения момента мозао полностью избежать. При наличии вязкого демпфирования существуют дее частоты срыва момента: соь, и шьг; сам имеет несколько большее значение, чем огь, 96 югя случая Р = О, в то время как ширина провала умеяьшается при росте Р. Форма н размер провала сильно зависят от демфирования, как показано на кривых рис.
423, которые построены длн случая др = 0,4 и г/огн(, = 2. Ванаюе условие достаточности демпфирования дпя унн поженил провала момента задается соотношением (4.90) й л/г 4.6. мехАнические демпфируюмие устройсгВА Основной недостаток ШД заключается в явлениях резонанса н неста6ильносги. Один из способов снижения поатедних — зю подключение механического демпфера к валу ШД.
Ниже приведен анализ шпон механических демпфирующих устройств. 4.6.1. Конструкции демнфируяпцих устройств. Существуют различные виды демпфяруюпщх устройств, но наиболее широко исгюльзуемыми являются пружинно-фодкционные (рис. 4.24), магнитно-фракционные (рнс. 4.25) и вязкосгио~пепленпые нлн ЧСгР (рнс. 4.26). Прувшннофрикционное демпфируяяцее устройство состоит из инерционгюго колеса, которое свободно вращается па валу н мнпнруетса между двумя фрикционными прокладками, одна нз которых зафиксирована на валу. Давление между диском и прокладкой поддерживается с помощью пружины, которая регулируется так, чтобы получить оптимвлмюе демпфирование. Магнитное демпфирующее устройство состоит нз свободно вращающегося дискового ферритового постоянного магнита и стального Рнс.
4СМ Рис. 4.24 Ркс. 4.26 Ря с. 4. 24. прузшнно фришшонный инерционный демпФер: 1 — коитрпйка; 2 — прукина; 3 — ннегционный диск; 4 - неподвнзопш фрикцноннмг шайба, "5 — погшиянаа фрпкциопнеп шайба Ряс. 4. 25. Магннтнофрнкционный инерционный демпфер: 1 — мапштопровод из мапппного материаиа; 2 — свободно врашаыпшйса мапппяый диск; 3 — фрикцноннаа шайба; 4 — непошшзвый пдск из магпнтомпгкого матерязна Р я с. 4. 26. Инерционный демпфер на ввзком тремся: г — вязкаа смазка; 2 — свободно вращающийся янерцнонный диск; 3 — коробка г — зеа. ею 97 диска, прикрепленного непосредственно к ротору.
Межлу двумя дясками монтируется фрикционная прокладка и на мапште дпя прохоэщения магнипюго потока устанавливается мапвпопровод. Давление обеагечивеется магнитной притягвваээпей силой между дпсками и фрикциошюй прокладкой. Сосшит ЧС1П иэ инерционного диска внутри цвлиндрнческой коробки. Они могут свободно вращаться опюситепыю друг друга, но прострап. ство между ниьяг мало и запол ясно эащкосп ю, содержащей кремний, так, что отшкншлыюе движение ведет к воэникжшеэию зорьюзящей силы на каждом из них. Прн рабом ВЩ вяешпяя коробка крепится непосредственно к валу рлора.
4.62. Действие демпфирующнх устрейсш. Предположим, по ротор поворачивается и колегэгетса. Вап~ янерционный даск обладает большим моментом инерпзш, то ои имеет тепванцию вращаться с постоянной частотой. В результате этого между ним и колебнээцнмся ротором появляется разность часшт, которая препятствует вязкому или фрикцнонному трению и устраняет колебания. По этой причине, чем выше момент инершщ щободного диска, тем лучше демпфирование.
С другой стороны, большой инерционный диск может снизить приемистость и эффективность пгстемы. Таким образом, ваэаюй проблемой становится оптимизация деьшфврую щего устройства. Простое аналитическое обьяспение эффекта демпфирования может быть дано с поьющью передаточной функшш (4.68) с учетом реакции, показанной на рис. 45. Вснп ьюмепт инерции свободюзго диска велик, то молвю предположить, по в начальной части реакцни он почти неподвижен, а зго соответствует болыпому коэффициенту вязкости В <жстемы. Отсюда следует, что фактор демпфировання 1 велик и колебания умень. шаэггся. 4.63. Теория демпфнрующнх устройств. Приведенные обьяаюшгя носят качественный характер с учетом болыизго момента инерции свобошюго диска.
В дсствитепьызсш, момент инерции должен быль соответствующим образом выбран. Проанализируем действие ЧСЮ количественно. Момент, создаваемый ШД и задаваемый уревнеяием (4.62), записывается в форме (4.91) гщ = Ем(дг — бе), (4.92) Е э «т~ыЖ~» дг — требуемое угловое положение рэтора; бе — реальное угловое поло- женке ротора. Уравнение движения ротрра имеет вид Кл +АФПГ)бе = тт — тп.
(4.93) где 4, — ьюмепг инерцви ротора; Ущ — момент инердви коробки демпфирующего устройства. Момент эа счет вязкости, возникающий в коробке, равен ге 1З(бе бе е) (4.94) 98 где Вссе — угловое положение шюрцс)юнного шсска. Уравнение движения инерцвоиносо диска ,)Еерс( = гс(.
(4.95) Эти выражения образуют систему третьего порядка, которая решена в (11) . При одношаговом возбужденви с нулевьпеи начапьнымн условиями вкпад системы ротор — демфер в паштасовскую форму переходной функции имеет вид В, Е(Х + с) ~() - —. — 3 (4.96) В 3 + а(1 + 2) 3 + е + ея где Е =Е,„((у„, +ряс); К = Фуее; У~1аl ()с + 7с)С) ° (4.97) (498) (4.99) Выражение дня определения реакции системы можно получить из (4.96) Ве(с) = Вс 11 — Ае с — Ее~сеет(асс + ф) ) (4.100) где (4,101) А = с/4; 1 В = 4 (4.102) 1 ас 4 (4.103) 4(2 + 2) Ф = ( ° ° ) /7-'7 ' вг' ) ' (4.104) (4.105) е+ 2с') = К(У+ 1) Иэ шнх уравнений может быть получено фувдаментапьное соотношение, необходимое дпя ошимнзацив, подробно опвсансюе в (11].
Быстрое пошшление колебаний требует, в свою очередь, макогмапь. но возможизго значения )), особенно когда этот эффект может быль достигнут беэ одновременного получения высокого значеняя а (подразумевая недопустимо ме)Шеияую реакцию, в цепом ьюжно получить хорошие реэупьтаты).
Дифференцируя (4.106) по переменной К и по- 7~ 99 и )) удовлетворяет (4.87); 8йэ — 8К(У+ 1)))з + 2(Кз(У + 1)з + Е))) — ЕК3 = О. (4.106) латая ~Ц3/ФК = 0 для нахождения максимума Р, получаем ОР'(у + ц + еь К = 4Р(2+ и' (4.107) Подставляя (4.107) в (4.106), имеем Х Е Ржах /— 4 Ч(2+1 В соответствии с зтнм из (4.105) Е а = — дая Рю х У +1 (4.108) (4.109) и из (4.107) 2+ 2 Е К = лля Рщах ° 2(У + 1) У + 1 (4.110) Из (4.108) и (4.109) следует соотношение Р (4.111) а 4 которое показывает, как и предполагали, что а не станет слишком большим.
Можно показать, что реакция становятся колебательной, еаш отношение ею ментов инешв(н У удовлетворвет неравенству хз — 82 — 16 > 0 (4.112) Однако зтя значениа неприменимы на практике, так как такое большое отношение моментов инерции ведет к уменыпению п)юемистости. Практическнй оптимум витучают при а 33 иХ 4. На рис. 4.27 изображены заенсямосш а, Р и ш от 1, При росте У Р растет, а а убывает. 3]ля оптимизация системы полагают а = Р, что определяет область, где Х оюю<жтю(ьно невелико.
В 111] ушерж)жется, что У = 4 юшается также обоснованным оптимальным условием для харижтернспши распределения момента в нелинейной модели. В линейной теории лля У = 4 2+2 3) = 'Тех) Ол~ 'Те7,) . Ил!е 2(1+1) 1+1 1ОО а( о,о ~~3 о,о О,( ЬО2 оо У254557до или У > 4(1 + ч/2) — 9,66. (4.113) гас. 4.2П Изиеанюа а, Р а ы с ьа меатем ааерааа 2 Гнева 5 СИСТЕМЫ И СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМИ ДВИГАТБТЯМИ БЕЗ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ Одной из наиболее важных проблем при использовании ШД является разработка систем управления без обратной я с обратной связью по положению ротора. В этой главе рассмотрены системы управления без обрапюй связи. 5П. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИИ П1остая система управления для ШД показана на схеме рпс. 5.1. Дла удобства обьяснения она разделена на две части, ШД в примере четырехфазный на рис.
5.1, а представлена часть системы управлениа от логического бпо. ка до двигатела. Сигнал управления, приходяпппа на логический блок, обеспечивает подачу сигнала управления на коммутатор, тем самым способствуя пераме1цению ротора двигателя на один шаг. Направление вращения определается логическим состоянием входа, т.е. Н-уровень дпя вращения по часовой стрелке и Г,-уровень против часовой стрелки.
В некоторых случаях щюменяются логические блоки с не зависящим от направления выходным сипюлом. Если один ивкремент Шниження осуществляется эа один шаг, то на схеме рпс. 5.1, а представлена вся пгстема управления. Но есин шагов два или больше, то перед логическим блоком необходимо поставить еще одно устройство дщ создания соответствующей кнкремевту цепочки входных импульсов. Зто уст1ойство называетса входным контроллером (рис. 5.1„6) .
В сложных слупщх функцию входнэго контроллера вьпюлнюот такие шектронные устройства, как макропроцессоры, которые генерируют цепочки импульсов дпя ускоренна ипи замедления движения опшмальным образом. В гл. 5 будут рассмэтрены элементы лопгческих блоков, а затем устронств коммутаторов и входных контроллеров. В заключение приведен щюмер использования микропроцессора в схеме управления без обратной связи. Р и е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
