Смекни!
smekni.com

Разработка аналоговой системы автоматического управления следящим электроприводом (стр. 6 из 9)

. Положим

, тогда:

, откуда

. Таким образом, получили:

.

Подставив в данное выражение значение tИНТ=0,055 (определено выше) получим численное значение соотношения R·C, а именно:

.

Зададимся значением сопротивления (R=1000 Ом) и определим ёмкость конденсатора:

Принимаем конденсатор С1 типа К73-5-12мкФ±5%.

Таким образом, в задатчике интенсивности ЗИ происходит формирование UЗ, линейно возрастающего до номинального значения за время tИНТ = 0,0551 с (темп нарастания UЗ).

Величина зарядного тока (тока коллектора) определим из выражения:

, откуда

Принимаем транзистор VT1 с p-n-pпереходом типа КТ343А, параметры которого представлены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 – Параметры транзистора КТ343А

Тип проводимости UКЭ, В UБЭ, В IK.MAX, мA IИМП, мA UНАС.КЭ, В UНАС.БЭ, В β IKОБР, мкA IЭОБР, мкA
p-n-p 17 4 50 150 0,3 0,95 30-70 1 100

Характер формирования Uз на ЗС и ЗИ приведен на рисунке 2.6.

2.4 Расчёт и выбор нелинейных элементов контуров скорости и тока

Выбор регулятора скорости PС и зоны насыщения НЭ2 осуществляется в соответствии со схемой на рисунке 2.7. Статическая характеристика зоны насыщения НЭ2 представлена на рисунке 2.8.

Рисунок 2.7 – Схема регулятора скорости и НЭ2

Входное напряжение на Н32, определяется разностью между напряжением задания и сигналом обратной связи по скорости, а именно:

.

Входное напряжение на Н32 при скорости насыщения, когда происходит пробой стабистора VD1,2,а регулятор входит в зону насыщения и обратная связь по скорости перестает функционировать определим по формуле:

.

По значению UСР2= UПР выбирается стабилитрон 2С107А с параметрами, приведенными в таблице 2.4.

Таблица 2.4 – Параметры стабилитрона 2С107А

UСТ.НОМ, В UСТ.MIN, В UСТ.MAX, В IСТ.MAX, мA IСТ.MIN, мA IСТ, мA PMAX, мВт
0,7 0,6 0,8 120 1 10 125

Вольтамперная характеристика (ВАХ) стабилитрона 2С107А представлена на рисунке 2.9.

Рисунок 2.8 – Статическая характеристика Рисунок 2.9 – ВАХ стабилитрона зоны насыщения НЭ2 2С107А

Напряжение на выходе регулятора скорости при ωНАС:

.

Реализация регулятора тока KРТ и зоны нечувствительности в контуре тока НЭ1 осуществляется в соответствии со схемой, представленной на рисунке 2.10.Статическая характеристика зоны нечувствительности представлена на рисунке 2.11.


Рисунок 2.10 – Схема регулятора тока и НЗ1

Рисунок 2.11 – Характеристика НЗ1 на РТ

Значение коэффициента обратной связи по току КТ:

,

где ICT – ток стопорения, ICT =33,8 А;

IОТС – ток отсечки, IОТС =30,42 А;

UРС.НАС – напряжение на выходе регулятора скорости в режиме насыщения, UРС.НАС =0,676 В.

Сигнал обратной связи по току определяется как:

,

где UCP1 - напряжение сравнения в Н31 – пробой стабилитрона VD3,4, В.

.

По значению UСР1принимаем 2 стабилитрона типа MMSZ5233BT1 c параметрами, приведенными в таблице 2.5.

Таблица 2.5 – Параметры стабилитрона MMSZ5233BT1

UСТ.НОМ, В UСТ.MIN, В UСТ.MAX, В IСТ.MAX, мA IСТ.MIN, мA IСТ, мA PMAX, мВт
6,0 5,7 6,3 120 1 20 500

Реализация схемы токоограничения по постоянному току, когда датчиком тока является шунт, представлена на рис. 2.12.

Рисунок 2.12 – Реализация схемы токоогораничения по постоянному току

На рисунке 2.12 приняты следующие обозначения: R34 - резистор обратной связи усилителя DA7; R33 - входной резистор; VD13, VD14 - стабилитроны, реализующие напряжение сравнения UCP1; DA3 - полупроводниковый усилитель, на котором реализуется регулятор тока типа ПИ-регулятора; R8- входной резистор.

2.5 РАСЧЕТ РЕГУЛЯТОРА ПОЛОЖЕНИЯ И ВЫБОР ДАТЧИКА

В следящем электроприводе при исследовании динамики необходимо выбрать датчик положения и регулятор в III контуре – регулятор положения, а также определить напряжение задания для СЭП UЗ.СЭП и передаточную функцию редуктора.

В соответствии с приложением Е [1] в качестве датчика положения принимаем индуктосин ПИКП1 – А3, параметры которого приведены в таблице 2.6

Таблица 2.6 – Параметры индуктосина ПИКП1 – А3

Вид контсрукции Шаг, мм Частота, Гц Напряжение питания, В Коэффициент передачи Точность, мкм
Круговой 2°±40´ 10000±500 0,6±0,1 0,004 5-15

Передаточная функция редуктора WР(p) является передаточной функцией интегрирующего звена:

,

где Kp – коэффициент передачи редуктора,

,

где Uр – передаточное число редуктора, Uр=60.

Тогда

,

.

Регулятор положения целесообразно выбирать с пропорциональным законом регулирования, т.е:

.

Его значение выбирается из выражения статической погрешности:

,

где lЗ – заданное значение линейного перемещения рабочего органа, lЗ=10 м;

KV – коэффициент передачи по скорости:

, где
.

Отсюда

Напряжение задания для СЭП определится из соотношений:


3. ДИНАМИКА САУ СЭП

Целью исследования динамики является определение качества регулирования параметров i(t), φ(t) в переходных процессах, возникающих при изменении:

задающего напряжения UЗ=10 B при отсутствии нагрузки - пуск вхолостую (

).

приложенной нагрузки - наброс нагрузки (

);

снятии нагрузки (

);

снижении в два раза UЗ - в режиме генераторного торможения.

Оценка качества регулирования и устойчивости осуществляется прямым способом по кривой переходных режимов i(t), φ(t).

3.1 СТРУКТУРНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ САУ СЭП

Оптимизация контуров управления САУ СЭП осуществляется в соответствии с методикой, изложенной в приложении К и в работе [20].

Расчет осуществляется в соответствии с идеей технического оптимума для астатических систем 1-го порядка (систем однократного интегрирования). Сущность его сводится к предварительному определению структуры регуляторов тока, скорости и положения исходя из оптимального апериодического процесса для скорости и экспоненциального для положения. Для тока принимаем колебательный переходный процесс.

Разновидности желаемых передаточных функций для различного вида переходных процессов представлены в таблице 3.1. В таблице указаны оптимальные передаточные функции разомкнутых контуров регулирования в соответствии с желаемым переходным процессом в контуре.


Таблица 3.1 - Желаемые передаточные функции разомкнутых контуров управления для различного вида переходных процессов