Белов М.П. - Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов (1249706), страница 34
Текст из файла (страница 34)
3.15). Момент закрутки торсиона выбирается ббльшим максимально возможного момента в основной кинематической цепи. Коэффициент редукции замкнутого контура, состоящего из колес 2, 1 и 1; 2', принимается равным 1, т.е. 1,„= ~,,1, = =(бЫН~~/~~) = 1, где ~1', ~~, ~ь ~~ — число зубьев колес 1'„2' н 2, 1. Аналогичные функции имеют и другие устройства выборки люфтов. Математические описания динамических процессов в механизмах локальных и взаимосвязанных электроприводов рассмотрены в гл. 1. В злектроприводах возможны различные варианты компоновок основных узлов (см. п. 3.1). Механическая часть электропривода может представляться многомассовой системой, математическое описание которой выполняется методами, описанными выше.
Рис. 3.15 1б2 3.4. Динамические модели направляющих и опор механизмов Для линейных и круговых перемещений механизмов используются направляющие и опоры скольжения и качения. Направляющие скольжения разделяются на: треугольные симметричные (рис. 3.16, а), треугольные несимметричные (рис. 3.16, б), прямоугольные (рис. 3.16, в) и остроугольные (рис. 3.16, г).
Для уменьшения трения в подвижных узлах направляющих применяют пластмассовые накладки, например из фторопласта. Коэффициенты трения в направляющих и опорах скольжения оказываются большими и зависящими от скорости перемещения механизма, вида и состояния смазочного материала. Для снижения коэффициента трения и обеспечения его независимости от скорости применяют направляющие и опоры качения (рис. 3.16, д, г, ж). В качестве тел качения используют шарики (см. рис, 3.16, д) и ролики (см. рис. 3.16, е, ж), изготовляемые с допуском примерно 1 мкм. Направляющие качения разделяются на незамкнутые (см.
рис. 3.16, д, е) и замкнутые (см. рис. 3.16, ж). Для крупногабаритных механизмов применяют плоские и цилиндрические гидростатические направляющие. При этом достигаются низкие коэффициенты трения, плавность и точность перемещений, малый износ и нечувствительность к деформациям станины. Для механизмов с малой нагрузкой применяют аэростатические направляющие. Вместо масляной подушки создается воздуш- Рис. 3.16 163 ная. Делается очень маленький зазор в направляющих (1О...
15 мкм) и устанавливаются уплотнители. Вместо аэростатических можно применять электромагнитные направляющие. Трение, возникающее при движении механизмов, проявляется в системах управления движением как возмущающее воздействие в виде сил или моментов сопротивлений. Оно содержит постоянную и переменные составляющие. Примерный вид изменения силы сопротивлений в зависимости от времени Г,(!) для равномерного линейного движения показан на рис.
3.16, з. Аналитически можно записать: У;(г) = Га + р,; р, = р, + ~' А;яп «ьд (3.44) 1=! где Г„, р, — соответственно постоянная и переменная составляющие; р, — случайная составляющая; Аь а; — соответственно амплитуда и частота регулярной переменной составляющей силы сопротивления при ее разложении в ряд Фурье. Случайная составляющая может быть выражена через спектральную плотность Я„(а), которая в свою очередь может быть выражена через интенсйвность белого шума )т'и квадрат модуля передаточной частотной функции формирующего фильтра И~ф(яо) в следующем виде: яр(со) = )у! и'„(~а)! '.
(3.45) Сопоставляя различные виды опор, следует отметить, что наименьшие значения возмущений от трения и соответственно наиболее высокая динамическая точность движения механизмов получаются при использовании электромагнитных и аэростатических направляющих, так как трение в этом случае практически отсутствует. Малые значения возмущений имеют место при использовании гндростатических направляющих. Наибольшие возмущения возникают при использовании опор скольжения, которые применяют в системах управления сравнительно невысокой динамической точности. Опоры качения занимают промежуточное положение и наиболее распространены.
3.5. Информационные преобразователи скоростей и перемещений механизмов В состав информационных преобразователей скоростей и перемещений входят: первичные преобразователи (датчики скоростей и положений); вторичные преобразователи (осуществляющие преобразования сигналов датчиков в форму, удобную для систем управления); измерители рассогласования задающих сигналов и сигналов, несущих информацию о фактических значениях перемещений.
164 Информационные преобразователи скоростей. Точность регулирования скорости непосредственно зависит от способов задания, измерения скорости и формирования сигнала об отклонении скорости от заданного значения, Устройства задания и измерения скорости, а также формирования сигнала об отклонении скорости совместно образуют систему обработки информации о скорости движения электропривода. Наиболее простыми системами обработки информации являются аналоговые.
Скорость задается в виде напряжения постоянного тока, поступающего в систему управления от стабилизированных источников напряжения. Скорость измеряют с помощью тахогенераторов Тг постоянного или переменного тока. В последнем случае напряжение переменного тока преобразуется, как правило, в напряжение постоянного тока с помощью выпрямителей и фильтров. Измерение отклонения скорости от заданных значений производится с помощью модулей контроллера привода. Для сглаживания пульсаций напряжений Тг применяются фильтры ЯС и ЖС. В Тг постоянного тока наблюдаются оборотные н коллекторные пульсации напряжений, связанные с такими явлениями, как магнитная анизотропия якоря, коммутационные явления в щеточно-коллекторном узле, неточные сочленения Тг с двигателем и др.
Периодические пульсации выходных напряжений имеют место и при использовании асинхронных и синхронных Тг. Наличие довольно большого уровня помех и связанная с этим необходимость фильтрации выходных напряжений являются недостатками Тг постоянного и переменного тока. Минимальная погрешность лучших образцов аналоговых систем обработки информации о скорости электроприводов составляет примерно 0,1% При необходимости получения ббльшей точности необходимо использовать системы обработки информации с импульсными датчиками скорости.
При повороте на некоторый угол импульсного датчика на его выходе формируется определенное число импульсов, соответствующее углу поворота. Импульсные датчики можно использовать для контроля линейных и угловых перемещений. При непрерывном движении датчика образуется непрерывная последовательность импульсов, мгновенная частота которых пропорциональна мгновенной скорости датчика.
В современных системах электропривода используются в основном индуктосинные и фотоэлектрические импульсные датчики. Они обладают минимальными погрешностями, которые наиболее полно характеризуются спектральными плотностями о(в) или корреляционными функциями Я(т). В таких датчиках имеются регулярные (систематические) составляющие погрешностей — оборотные, шаговые и др. Погрешности в импульсных датчиках значительно ниже, чем в Тг. 165 2я езУТ0) = л —, (3.46) ~Та где л — число импульсов датчика за интервал времени [(~ — 1) Т„ 1Т0'ь' ~ — число импульсов, приходящихся на один оборот датчика. Этот способ реализуется на специализированной интегральной микросхеме, выходной сигнал которой может быть использован для цифрового управления электроприводом или преобразован цифро-аналоговым преобразователем в аналоговую величину и, для аналогового управления электроприводом.
Второй способ измерения действительной скорости связан с измерением временного интервала между 1-м и (1+ lс)-м импульсами ИДС и осуществляется подсчетом числа импульсов, поступающих за этот временнбй интервал в информационную систему от генератора эталонной частоты. Период дискретизации системы будет в этом случае переменным: Т„= ~т„о (3.47) ! 1 где lс — число импульсов ИДС на интервале измерения; Т„;— длительность текущего временного интервала между двумя соседними импульсами ИДС. Если временнбму интервалу Т„соответствуют и импульсов эталонной частоты Т,, то Т„= тТа. Тогда значение текущей скорости электропривода в момент г = (Т, обратно пропорционально лк 1 2я ез)~Т„1 = —— ~л ~ТО (3.48) Обратно пропорциональная зависимость скорости от числа т является недостатком этого способа измерения скорости.
Для получения прямо пропорциональной зависимости применяют спе- 1бб При использовании импульсных датчиков задание скорости и формирование сигнала об отклонении скорости производятся в цифровой форме, Измерение действительной скорости электропривода в цифровой системе обработки информации можно выполнять двумя способами в зависимости от скорости, диапазона регулирования и требуемой динамической точности. Первый способ основан на подсчете импульсов, поступающих от импульсного датчика скорости (ИДС) за фиксированный интервал времени Т„ определяемый частотой дискретизации Т0, цифровой системы (Т, = 1/4).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
