Проектирование привода горизонтального канала наведения и стабилизации ОЭС (стр. 4 из 14)

а)собственно двигателя

(8.2)

где J_дв - момент инерции двигателя.

б)двигателя с учетом нагрузки

(8.3)

где J_S=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_номW_ном (8.7)

· уравнениемеханическойхарактеристики

(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 = i×w , 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)= 20×lg(|W_ДВБН(р)|), (8.15)

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

j_ДВБН(w)= arg(W_ДВБН(р)), (8.16)

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

Таблица 8.1.

Параметры матмодели ЭДВ

№	Параметр	Значение
		без нагрузки	с нагрузкой
1	Тм, мс	1,745	141,000
2	Jдв, кгм2	0,100	8,100
3	Wхх, рад/с	4,189
4	См, Вс	6,000
5	Се, Вс	13,608
6	Рэ, Вт	1140,000
7	Рном, Вт	251,327
8	Рмакс, Вт	251,327
9	Lc, Гн	0,014
10	Rc, Ом	1,425

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 j_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

схема скоростного контура.

Рисунок 9.1.

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

Структурная

схема скоростного контура.

Рисунок 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)= 20×lg(|W_ДВ(р)|), (9.3)

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

j_ДВ(w)= arg(W_ДВ(р)), (9.4)

где j_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;

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

x_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)= 20×lg(|W_ДВК(р)|) (9.7)

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

j_ДВК(w)= arg(W_ДВК(р)) (9.8)

где j_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×p, f_CP= 12,732 Гц).

Запас по фазе, в данном случае, равен:

Dj = 180⁰+ j_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_СР×W_ДВ(р)× W_К(р) (9.10)

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

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

j_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 j_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» j_ДВК, ⁰.

Рисунок 9.4.

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