Мир Знаний

Проектирование привода горизонтального канала наведения и стабилизации ОЭС (стр. 3 из 14)

fk=0,8

Угловая скорость колебаний подвижного основания

(4.7)

Графики закона движения.

1 – положение объекта слежения b, рад;

2 – скорость движения объекта слежения

, с-1;

3 – ускорение объекта слежения

, с-2.

Рисунок 4.1.

Максимальная угловая скорость колебаний

(4.8)

Угловое ускорение колебаний подвижного основания

(4.9)

Максимальное угловое ускорение колебаний

(4.10)

На основе проведенных расчетов получены следующие данные :

МАКС = 1,2 рад/c

МАКС = 0,935 рад/c2

= 5,027 рад/c

= 0,439 рад/c

= 2,205 рад/c2

5. Расчет потребной мощности ЭДВ

Расчет мощности, необходимой для преодоления нагрузки, проводим по следующим формулам:

(5.1)

где

- суммарный момент нагрузки,

- суммарная скорость.

(5.2)

рад/c

(5.3)

где

- момент двигателя без нагрузки.

(5.4)

Нм

50+25,122=75,122 Нм

Таким образом получаем:

Вт

6. Определение типа и параметров ЭДВ

На основании расчетов был выбран бесконтактный моментный электродвигатель с номинальным моментом 120 Нм. Полное наименование - бесконтактный моментный электродвигатель постоянного тока ДБМ. Служит для систем стабилизации и наведения по двум каналам - горизонтальному и вертикальному (ГН и ВН). Параметры электродвигателя представлены в таблице 6.1.

В состав ДБМ входят :

1) бесконтактный моментный электродвигатель (Д);

2) сборки статора и ротора датчика угла (ДУ);

3) блок обработки сигнала датчика угла (БОСДУ);

4) силовой коммутатор двигателя (К);

5) сборки статора и ротора тахогенератора (ТГ);

6) блок обработки сигнала тахогенератора (БОСТГ);

7) оконечное устройство (ОУ).

Сигнал управления электродвигателем - аналоговый, постоянного тока, двуполярный, общая точка электрически не связана с минусом источника питания 27 В.

Зона нелинейности ±12 В.

Величина входного сигнала, соответствующая номинальным параметрам электродвигателя +12 В, -12 В.

Блок обработки сигналов датчика угла выдает :

1) сигнал по положению ротора для обеспечения силового коммутатора ;

2) цифровой сигнал по углу поворота вала двигателя, при этом реализуется преобразователь угол - код, обеспечивающий измерение и выдачу в цифровую вычислительную систему (ЦВС) углов поворота вала с ошибкой не более 20 угловых секунд, разрядности не менее 16.Диапазон измерительных углов 0-360°, максимальная угловая скорость 66 об./мин. Обмен информацией между аппаратурой ДБМ и ЦВС производится по магистральному последовательному интерфейсу, при этом ЦВС выполняет функции контролера, а оконечное устройство (ОУ) входит в состав аппаратуры электродвигателя.

Таблица 6.1.

Параметры электродвигателя

Наименование характеристик Значение
1 Номинальная частота вращения Wном, об/мин 20,0
2 Минимальная частота вращения Wмин, об/мин 0,1
3 Номинальный момент Мном, Нм 120,0
4 Пусковой момент Мп, Нм 240,0
5 Номинальный ток Iном, А 20,0
6 Пусковой ток Iп, А 40,0
7 Номинальное напряжение питания U, В 57,0
8 Сопротивление статорной обмотки Rс, Ом 1,4
9 Электромагнитная постоянная времени Тэл,мс 10,0
10 Размеры:- наружный диаметр статора, мм- внутренний диаметр электродвигателя, мм- длина, мм 240,070,0120,0
11 Масса электродвигателя mдв, кг- ротора, кг- статора с обмотками, кг- тахогенератора, кг- датчика угла, кг- корпуса, кг 33,514,515,01,01,02,0
12 Момент инерции ротора Jр, кгм2 0,1
13 Момент инерции нагрузки Jн, кгм2 8,0
14 Максимальный момент сопротивления Jc, Нм 50,0

3) Сигнал по частоте вращения ротора - 12-ти разрядный код, преобразованный в аналоговый сигнал. Крутизна сигнала 12 В на 20 об./мин.

Частота обновления информации 1 кГц. Оконечное устройство обеспечивает сопряжение электрической аппаратуры БОСДУ электродвигателя по цифровому каналу с ЦВС комплекса, выполняет адресованные ему команды ЦВС и осуществляет контроль принимаемой информации. ОУ - является устройством интерфейса по ГОСТ 26765,52 - 87.

Надежность:

· наработка на отказ более 20000 часов.

· ресурс работы 30000 часов.

· срок службы 25 лет.

Технико - экономические требования:

Предприятие изготовитель ВНИИМЭМ(г. Санкт- Петербург).

Ориентировочная годовая потребность 40 шт. в течение 4-х лет начиная с 1999 г. Цена серийного образца 3000 у.е.

7. Расчет зон работы следящего привода

Пространственная область применения следящих приводов может быть оценена путем построения зон предельных скоростей и ускорений приводов. Пространство внутри зоны является запретным.

Наглядное представление о зоне дает изометрическая проекция, построенная в трехмерном координатном пространстве (H, P, Dс), но чаще всего строят вертикальные и горизонтальные сечения зон. Вертикальное сечение представляет собой проекцию пространственной зоны на координатную плоскость (Н, Dс), вычисленную в предположении Р = const , Vо = const, Н = var, Dс = var.

Горизонтальное сечение представляет собой проекцию пространственной зоны на координатную плоскость (Р, Dс), вычисленную в предположении Н = const, Vо = const, Р = var, Dс = var. Диапазоны изменения Vо, Р, Н, Dс задаются техническим заданием.

В качестве предельных значений скоростей и ускорений могут рассматриваться максимальные располагаемые характеристики, рассчитанные по формулам (4.4), (4.5) или определенные по графикам (см. рисунок 4.1).

Перепишем формулы расчета кинематических характеристик горизонтального канала (4.2) и (4.3) в следующем виде:

(7.1)

(7.2)

Если в левых частях формул (7.1) и (7.2) текущие значения

и
заменить их предельными значениями
МАКС и
МАКС (см. пункт 4), то получим выражения для запретных зон по скоростям и ускорениям, которые представляют собой решения нелинейных алгебраических уравнений.

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.


Зоны 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 Мп - пусковой момент;

Мном - номинальный момент;

Wном - номинальная скорость;

· электромеханическая постоянная времени