Передаточная функция исполнительного механизма

Исполнительный механизм представляет собой сложное электромеханическое звено, передаточная функция которого должна определяться с учётом всех его составляющих и особенностей функционирования.

При построении передаточной функции ИМ следует опираться на какой-либо конкретный способ регулирования скорости вращения двигателя. В настоящем проекте будем считать, что регулирование скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ) производится изменением напряжения в якорной цепи.

Привод антенн характеризуется значительными моментами инерции рабочих органов. Кроме того, выходные валы ПМ обычно связываются с РО различными муфтами, которые имеют вполне определенную (не бесконечно большую) конструкционную жесткость С_у, которая представляется как коэффициент упругого скручивания вала редуктора. Реальные величины С_у лежат в диапазоне (10² – 10³) Нм/рад. Указанные обстоятельства требуют учета конечной жесткости в математической модели привода. [1]

Структурная схема ИМ приведена на рисунке 3.3, где К_м – коэффициент пропорциональности ИД между напряжением и моментом; К_n – коэффициент пропорциональности ИД между скоростью и ЭДС.

кг*м², (3.13)

где; J'_д = (J_д+J_q)*i² – момент инерции ИД и ПМ, приведенный к выходному валу редуктора; i – передаточное отношение редуктора; η – КПД редуктора; С_у – коэффициент упругого скручивания; J_н – момент инерции нагрузки; J_д – момент инерции ротора двигателя; р – оператор преобразования Лапласа.

Рисунок 3.3 Структурная схема ИМ с упругим валом

Передаточная функция ИМ имеет следующий вид:

, (3.14)

где

Таким образом, подставляя, все найденные значения полинома передаточная функция исполнительного механизма приобретает, следующий вид:

После разложения передаточной функции

Откуда следует, что постоянные времени и частоты, необходимые в дальнейшем равны

Измеритель рассогласования

Измеритель рассогласования является информационным звеном ЭП, предназначенным для измерения g(t) и y(t), преобразования измеренных величин в электрический сигнал U_x, пропорциональный разности g(t) – y(t) = x(t).

Элементной базой для построения ИР являются первичные измерительные преобразователи (ПИП). В курсовом проекте используется вид ПИП: потенциометрические (ПМ). Принцип построения ИР по каскадной схеме. Привод с неограниченным углом поворота задающего вала, представлен на рисунке:

Рисунок 3.4 Принципиальная схема каскадного ИР на потенциометрических ПИП

Допустимая ошибка ИР определяется в виде:

Так как выполняется условие , то выбираем ПИП (ПТП‑5КI) удовлетворяющий требованиям ЭП по точности

Если выдерживается соотношение R_д < R_п < R_у, где R_у – входное сопротивление предварительного усилителя, то коэффициент передачи ИР определяется в виде

Таблица 3.3. Технические данные потенциометрических ПИП

Обозначим – сопротивление датчика; – сопротивление приемника; – входное сопротивление сумматора, – угол активной зоны потенциометра.

Статический расчет

Статический расчёт выполняется для установившегося режима работы привода и используется для определения требуемого из соображений точности общего коэффициента передачи (усиления) усилительно-преобразовательного устройства (УПУ), поскольку все остальные элементы привода – ИР, ИД, ПМ уже определены. При этом следует учитывать те основные режимы, на которые ориентирован привод. [1]

Для ПА тактовыми являются режим слежения с максимальной скоростью и режим слежения при гармоническом задающем воздействии. Гармоническое воздействие будет использовано далее для построения логарифмических характеристик привода с заданными свойствами. Поэтому следует воспользоваться режимом слежения с постоянной скоростью. При этом коэффициент передачи привода определяют с помощью выражения:

где β – жесткость механической характеристики ИД, находиться по формуле

,

где М_П - пусковой момент двигателя и М_N-номинальный момент, заданный в паспорте.

Для каскадной схемы ВТ, изображенный на рисунке 3.5, коэффициент передачи ИР имеет вид:

(4.2)

Затем определяется значение коэффициента усиления УПУ.

(4.3)

Динамический расчет