Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Используя метод последовательных итераций решим эти уравнения с учетом ограничений по предельным значениям скорости и ускорения наведения горизонтального канала привода, предъявленные техническим заданием (см. тех. задание и пункт 1). Решение уравнений представляют собой зоны работы горизонтального канала следящего привода, изображенную на рисунке 7.1.

З оны работы горизонтального канала следящего привода

1 – запретная зона горизонтального канала

по скорости и ускорению

Рисунок 7.1.

8. Определение параметров математической модели двигателя

Используя параметры двигателя из базы данных, определим параметры матмодели:

• скорость холостого хода

(8.1)

где М_п - пусковой момент;

М_ном - номинальный момент;

_ном - номинальная скорость;

• электромеханическая постоянная времени

а)собственно двигателя

(8.2)

где J_дв - момент инерции двигателя.

б)двигателя с учетом нагрузки

(8.3)

где J=J_дв+J_р+J_тг+ - суммарный момент инерции. коэффициент передачи по моменту

(8.4)

• коэффициент противоэдс

(8.5)

• номинальная электрическая мощность

P_э=U_ном J_ном (8.6)

• номинальная механическая мощность

Р_ном=М_{ном ном} (8.7)

• уравнение механической характеристики

(8.8)

(для напряжения питания ,отличного от U_ном).

Механическая характеристика двигателя.

Рисунок 8.1.

• уравнение регулировочной характеристики

(8.9)

Регулировочная характеристика двигателя.

Рисунок 8.2.

• максимальная механическая мощность

(8.10)

• сопротивление цепи статора

R_C=U_НОМ/I_НОМ (8.11)

• индуктивность цепи статора

(8.12)

Упрощенная схема матмодели двигателя постоянного тока может быть представлена структурной схемой:

Структурная схема двигателя.

Рисунок 8.3.

В результате проведенных выше расчетов получены следующие данные (см. таблицу 8.1.).

Результаты экспериментальных замеров параметров электродвигателя представлены в приложении 1.

Используя параметры математической модели двига­теля и теорию замкнутых сис­тем, изложенную в литературе [3,4,5], найдем передаточную функцию ЭДВ без нагрузки.

, (8.13)

, (8.14)

где W_ДВБН(р)- передаточная функция ЭДВ без нагрузки;

р = iw , i= .

Построим для передаточной функции двигателя логарифми-ческие амплитудную и фазовую частотные характеристики (ЛАЧХ и ЛФЧХ), по методике изложенной в литературе [3].

L_ДВБН(w)= 20lg(|W_ДВБН(р)|), (8.15)

где L_ДВБН(w)- логарифмическая амплитудная частотная характе-ристика двигателя под нагрузкой.

_ДВБН(w)= arg(W_ДВБН(р)), (8.16)

где _ДВБН(w)- логарифмическая фазовая частотная характерис-тика двигателя под нагрузкой.

Таблица 8.1.

Параметры матмодели ЭДВ

Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики двигателя под нагрузкой представлены на рисунке 8.4.

Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики двигателя без нагрузки.

1 – Логарифмические амплитудная частотная характерис-тика L_ДВБН, дВ;

2 - Логарифмические фазовая частотная характеристика _ДВБН, ⁰.

Рисунок 8.4.

9. Формирование скоростного контура привода ГН

Проектирование замкнутого по скорости привода подразумевает выбор усилительных устройств, корректирующих и сглаживающих устройств, обеспечивающих наилучшие динамические характеристики (точность, диапазон регулиро­вания, неравномерность движения на малых скоростях).

Пользуясь теоретическими положениями, описанными в литературе [1,7], разработаем структурную и функциональную схемы скоростного контура привода горизонтального наведения и стабилизации ОЭС.

Функциональная схема скоростного контура следящего привода ГН представлена на рисунке 9.1.

Совокупность усилительных, корректирующих и сглажи­вающих устройств образуют систему управления приводом.

Функциональная с

хема скоростного контура.

Р

U_{ВХ УПР}

U_УПP

U_ТГ

исунок 9.1.

Структурная схема скоростного контура следящего привода ГН представлена на рисунке 9.2.

Структурная с

хема скоростного контура.

Р

_ВАЛА

исунок 9.2.

е в пункте 8 найдем передаточную функцию ЭДВ, находящегося под нагрузкой.

(9.1)

(9.2)

где W_ДВ(р)- передаточная функция ЭДВ, находящегося под нагрузкой.

Построим для передаточной функции двигателя логарифми-ческие амплитудную и фазовую частотные характеристики (ЛАЧХ и ЛФЧХ), по методике изложенной в литературе [3].

L_ДВ(w)= 20lg(|W_ДВ(р)|), (9.3)

где L_ДВ(w)- логарифмическая амплитудная частотная характеристика двигателя под нагрузкой.

_ДВ(w)= arg(W_ДВ(р)), (9.4)

где _ДВ(w)- логарифмическая фазовая частотная характеристика двигателя под нагрузкой.

Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики двигателя под нагрузкой представлены на рисунке 9.3.

Двигатель приводит в движение нагрузку с помощью вала, нижняя частота собственных колебаний которого fk = 100 Гц (оговорено в ТЗ). Передаточная функция вала представляет собой колебательное звено:

, (9.5)

где ,-постоянная времени колебательного звена, Т_К = 1,592 мс;

_К – показатель колебательности, _К = 0,1..0,15, примем

_К = 0,125

Система «двигатель-вал-нагрузка» имеет передаточную функцию:

W_ДВК(р)= W_ДВ(р) W_К(р) (9.6)

Построим ЛАЧХ и ЛФЧХ системы «двигатель-вал-нагрузка»:

L_ДВК(w)= 20lg(|W_ДВК(р)|) (9.7)

где L_ДВК(w)- ЛАЧХ системы «двигатель-вал-нагрузка».

_ДВК(w)= arg(W_ДВК(р)) (9.8)

где _ДВК(w)- ЛФЧХ системы «двигатель-вал-нагрузка».

ЛАЧХ и ЛФЧХ системы «двигатель-вал-нагрузка» представлены на рисунке 9.4.

Чтобы обеспечить запас по фазе системы в пределах 30⁰ 60⁰ и максимально-возможную частоту среза w_СР, скорректируем систему «двигатель-вал-нагрузка». Выберем частоту среза w_СР= 80 c^-1 (f_CP= w_СР/2, f_CP= 12,732 Гц).

Запас по фазе, в данном случае, равен:

= 180⁰+ _ДВК(w_СР)= 52,712⁰.

Чтобы скорректировать систему «двигатель-вал-нагрузка» поднимем её ЛАЧХ на величину L_ДВК(w_СР), т.е. помножим W_ДВК(р) на коэффициент:

(9.9)

К_СР = 185,922

Таким образом, передаточная функция скорректированной системы «двигатель-вал-нагрузка», будет выглядеть следующим образом:

W_ДВККОР(р)= К_СРW_ДВ(р) W_К(р) (9.10)

Построим ЛАЧХ и ЛФЧХ скорректированной системы «двигатель-вал-нагрузка» по следующим формулам (соответственно):

L_ДВККОР(w)= 20lg(|W_ДВККОР(р)|) (9.11)

_ДВККОР(w)= arg(W_ДВККОР(р)) (9.12)

ЛАЧХ и ЛФЧХ скорректированной системы «двигатель-вал-нагрузка» представлены на рисунке 9.5.

Определим коэффициент разомкнутой системы следующим образом:

(9.13)

К_Р = 13,547

Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики двигателя под нагрузкой.

1 – Логарифмические амплитудная частотная характерис-тика двигателя под нагрузкой L_ДВ, дВ;

2 - Логарифмические фазовая частотная характеристика двигателя под нагрузкой _ДВ, ⁰.

Рисунок 9.3.

ЛАЧХ и ЛФЧХ системы «двигатель-вал-нагрузка».

1 – ЛАЧХ системы «двигатель-вал-нагрузка» L_ДВК, дВ;

2 - ЛФЧХ системы «двигатель-вал-нагрузка» _ДВК, ⁰.

Рисунок 9.4.

ЛАЧХ и ЛФЧХ скорректированной системы «двигатель-вал-нагрузка»

1 – ЛАЧХ скорректированной системы «двигатель-вал-нагрузка» L_ДВККОР, дВ;

2 - ЛФЧХ скорректированной системы «двигатель-вал-нагрузка» _ДВККОР, ⁰.

Рисунок 9.5.

10. Определение параметров корректирующих устройств скоростного привода

Полученный коэффициент разомкнутой системы мал, и в дальнейшем система не будет удовлетворять статическим и динамическим требованиям. Чтобы увеличить коэффициент разомкнутой системы добавим в систему корректирующее устройство – фильтр. Вид передаточной функции фильтра и её параметров выберем исходя из тех же требований: обеспечение запаса по фазе разомкнутой системы в пределах 30⁰60⁰ и максимально-возможной частоты среза w_СР.

Следуя вышеописанному выбираем фильтр со следующей передаточной функцией:

, (10.1)

со следующими параметрами:

Т₁= 0,3 с, Т₂= 0,2 с, Т₃= 1 с.

Таким образом, вид передаточной функции разомкнутой системы «фильтр-двигатель-вал-нагрузка» примет следующий вид:

W_ДВКФ(р)= К_СРW_ДВ(p)W_K(p)W_Ф(р) (10.2)

Построим ЛАЧХ и ЛФЧХ системы «фильтр-двигатель-вал-нагрузка» по следующим формулам (соответственно):

L_ДВКФ(w)= 20lg(|W_ДВКФ(р)|) (10.3)

_ДВКФ(w)= arg(W_ДВКФ(р)) (10.4)

ЛАЧХ и ЛФЧХ системы «фильтр-двигатель-вал-нагрузка» представлены на рисунке 10.1.

Так как частота среза уменьшилась, то необходимо её увеличить до прежнего уровня (w_СР=70 с^-1), т.е. домножить передаточную функцию разомкнутой системы на коэффициент , К_Ф = 16,622.

Теперь запас устойчивости системы на частоте среза равен:

_СК = 180⁰ + _ДВКФ(w_СР)= 48,122⁰ (см. рисунок 10.1), что

вполне допустимо.

Характеристики

Список файлов ВКР