Пример задания на проектирование угловой следящей системы и основные этапы проектирования

В табл. 1.1 дан пример задания предельных параметров движения нагрузки, параметры самой нагрузки и основные параметры, характеризующие качество работы проектируемой системы.

Таблица 1.1

Вариант задания на проектируемую систему.

В табл. 1.1 представлены:

• • ®"м ^— наибольшая скорость вращения исполнительного вала при равномерной заводке (вращении) и амплитуда скорости при синусной заводке;
• • 8_11 М — амплитуда ускорения исполнительного вала при синусной заводке;
• • М_1|С — статический момент сухого трения на валу нагрузки;
• •J_n — момент инерции нагрузки;
• • t_p — длительность переходного процесса при отработке системой скачка по углу на входе;
• • о% — максимальная величина перерегулирования < 15% при отработке системой скачка по углу на входе;
• • 0_СК — сумма статической и кинетической погрешностей при равномерном вращении (заводке) вала нагрузки со скоростью со_1Ш;
• • 0_Д — динамическая погрешность при синусной заводке при амплитудных значениях скорости со_||М и ускорения е_нм вала нагрузки.

Более подробно можно ознакомиться с работой САУ при типовых входных сигналах (скачок, равномерная и синусоидальная заводка) в учебниках по теории автоматического управления в разделах «Линейные САУ», поэтому в данном учебнике этот вопрос специально не раскрывается.

Помимо указанных в табл. 1.1 основных требований к параметрам и движению нагрузки, а также к качеству работы проектируемой системы при отработке типовых входных воздействий, дополнительно рекомендуется:

• • применение многоступенчатого силового редуктора с цилиндрическими колесами (КПД одной ступени не выше т|₍— = 0,97, а КПД всего редуктора при предварительных расчетах — не более г|_р = 0,8);
• • выбирать исполнительный двигатель из серии двигателей ЭМ-М, f = = 400 Гц;
• • усилитель мощности (УМ) — двухтактный транзисторный усилитель в классе В;
• • устройство измерения рассогласования (ИУ) реализуется на бесконтактных сельсинах БД-160А и БС-155А в трансформаторном режиме,/ = = 400 Гц, К_и = 40 В/рад;
• • тахогенератор — ТГ-5А,/= 400 Гц, К_п = 1,17−10 ² В с/рад,/_тг= 10 ⁷кг м² для реализации корректирующей обратной связи.

Рассмотрим основные этапы проектирования следящей системы и связанные с ними последовательность выбора элементов системы и расчета согласующих устройств. Эти этапы и очередность их прохождения показаны на рис. 1.7, где представлена функциональная схема угловой следящей системы.

Рис. 1.7. Функциональная схема угловой следящей системы и очередность этапов ес проектирования.

Первый этап — выбор двигателя и расчет редуктора, который, в свою очередь, состоит из ряда этапов:

• • предварительный выбор двигателя и оценка передаточного числа редуктора;
• • расчет редуктора;
• • проверка пригодности двигателя с редуктором.

Второй этап — расчет усилителя мощности.

Третий этап — выбор измерительного устройства (класс точности) и оценка передаточной функции разомкнутой системы.

Четвертый этап — синтез корректирующих связей и расчет усилительно-преобразовательного устройства (УПУ).

Пятый этап — изготовление макетного образца системы и проверка качества его работы на соответствие требованиям ТЗ. Перед изготовлением макетного образца весьма полезным является моделирование системы в среде MATLAB (Sirnulink) с проверкой всех режимов и учетом влияния нелинейностей в структуре, которые не учитывались при проектировании линеаризованного варианта системы.

Если макетный образец удовлетворяет не всем требованиям ТЗ, то приходится пересматривать отдельные этапы проектирования, а в некоторых случаях проектировать систему вновь.

Фактически проектирование любой САУ начинается от нагрузки и идет в сторону входа системы.

В гл. 3 мы будем рассматривать последовательное прохождение первых трех этапов проектирования следящей системы, связанных с непосредственным выбором исполнительного двигателя с учетом силового редуктора, расчетом усилителя мощности для нее и выбором элементов устройства измерения рассогласования.