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/c25. 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 НмТаким образом получаем:
Вт6. 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