Мир Знаний

Проектирование привода горизонтального канала наведения и стабилизации ОЭС (стр. 5 из 14)

1 – ЛАЧХ скорректированной системы «двигатель-вал-нагрузка» LДВККОР, дВ;

2 - ЛФЧХ скорректированной системы «двигатель-вал-нагрузка» jДВККОР, 0.

Рисунок 9.5.

10. Определение параметров корректирующих устройств скоростного привода

Полученный коэффициент разомкнутой системы мал, и в дальнейшем система не будет удовлетворять статическим и динамическим требованиям. Чтобы увеличить коэффициент разомкнутой системы добавим в систему корректирующее устройство – фильтр. Вид передаточной функции фильтра и её параметров выберем исходя из тех же требований: обеспечение запаса по фазе разомкнутой системы в пределах 300¸600 и максимально-возможной частоты среза wСР.

Следуя вышеописанному выбираем фильтр со следующей передаточной функцией:

, (10.1)

со следующими параметрами:

Т1= 0,3 с, Т2= 0,2 с, Т3= 1 с.

Таким образом, вид передаточной функции разомкнутой системы «фильтр-двигатель-вал-нагрузка» примет следующий вид:

WДВКФ(р)= КСР×WДВ(p)×WK(p)×WФ(р) (10.2)

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

LДВКФ(w)= 20×lg(|WДВКФ(р)|) (10.3)

jДВКФ(w)= arg(WДВКФ(р)) (10.4)

ЛАЧХ и ЛФЧХ системы «фильтр-двигатель-вал-нагрузка» представлены на рисунке 10.1.

Так как частота среза уменьшилась, то необходимо её увеличить до прежнего уровня (wСР=70 с-1), т.е. домножить передаточную функцию разомкнутой системы на коэффициент

, КФ = 16,622.

Теперь запас устойчивости системы на частоте среза равен:

DjСК = 1800 + jДВКФ(wСР)= 48,1220 (см. рисунок 10.1), что

вполне допустимо.

Окончательный вид передаточной функции разомкнутого скоростного контура привода ГН имеет следующий вид:

WРАЗСК(р)= КСР×КФ×WДВ(p)×WK(p)×WФ(р) (10.5)

Построим ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутого скоростного контура привода ГН по следующим формулам (соответственно):

LРАЗСК(w)= 20×lg(|WРАЗСК(р)|) (10.6)

jРАЗСК(w)= arg(WРАЗСК(р)) (10.7)

ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутого скоростного контура привода ГН представлены на рисунке 10.2.

ЛАЧХ и ЛФЧХ системы «фильтр-двигатель-вал-нагрузка».

1 – ЛАЧХ системы «фильтр-двигатель-вал-нагрузка» LДВКФ, дВ;

2 - ЛФЧХ системы «фильтр-двигатель-вал-нагрузка» jДВКФ, 0.

Рисунок 10.1.

Запас устойчивости системы по фазе на частоте среза равен:

DjСК = 1800 + jРАЗСК(wСР)= 48,1220 (см. рисунок 10.2).

Запас устойчивости по амплитуде скоростного контура:

DCK= -LРАЗСК(w180)= 20,415 дВ,

где w180- частота, при которой jРАЗСК= -1800 ,

что вполне допустимо.

Коэффициент разомкнутого скоростного контура равен:

, (10.8)

КРСК = 119,879.

Передаточная функция скоростного контура следящего привода (замкнутой системы) определяется следующим выражением:

(10.9)

ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутого скоростного

контура привода ГН.

1 – ЛАЧХ разомкнутого скоростного контура привода ГН LРАЗСК, дВ;

2 - ЛФЧХ разомкнутого скоростного контура привода ГН

jРАЗСК, 0.

Рисунок 10.2.

Построим логарифмические амплитудную и фазовую частотные характеристики замкнутого скоростного контура по следующим формулам (соответственно):

LЗСК(w)= 20×lg(|WЗСК(р)|) (10.10)

jЗСК(w)= arg(WЗСК(р)) (10.11)

Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики замкнутого скоростного контура представлены на рисунке 10.3.

Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики замкнутого скоростного контура

1 – Логарифмические амплитудная частотная характерис-тика замкнутого скоростного контура LЗСК, дВ;

2 - Логарифмические фазовая частотная характеристика замкнутого скоростного контура jЗСК, 0.

Рисунок 10.3.

11. Формирование контура наведения и стабилизации с определением параметров корректирующих устройств

Определим требования, предъявляемые контуру наведения и стабилизации (позиционного контура):

1. максимум частоты среза разомкнутого позиционного контура;

2. запас по фазе разомкнутого контура 300¸600;

3. условие вхождения ЛАЧХ разомкнутого позиционного контура в разрешенные зоны.

Прежде чем начать формирование позиционного контура необходимо построить запретные зоны, в которые должна входить логарифмическая амплитудная частотная характеристика разомкнутого позиционного контура.

Для этого определим положение контрольной точки. Из соотношений (4.4) и (4.5) получим:

(11.1)

где wКТ – контрольная частота, wКТ = 0,78 с-1;

ТКТ = 1/wКТ (11.2)

где ТКТ – постоянная времени контрольной точки, ТКТ=1,282 с;

(11.3)

где АДОП – коэффициент разомкнутой системы на контрольной

точке, АКТ = 1,538 рад.

Передаточная функция запретной зоны определяется передаточной функцией следующего вида:

, (11.4)

где d– величина ошибки слежения, мрад;

ККТ = АКТ/d - коэффициент.

Определим ККТ для нескольких ошибок слежения:

- ошибка d = 0,5 мрад

ККТ0.5 = 3077;

- ошибка d = 1 мрад

ККТ1 = 1538;

- ошибка d = 4 мрад

ККТ4 = 384,615.

Запретные зоны будут определяться ЛАЧХ от передаточной функций запретных зон:

LЗЗd(w)= 20×lg(|WЗЗd(р)|) (11.5)

Графики запретных зон представлены на рисунке 11.1.

Для того чтобы ЛАЧХ позиционного контура вошла в необходимую зону необходимо в контур ввести фильтр.

Управляющий сигнал в позиционном контуре обрабатывается ЦВУ. Частота опроса (дискретизации) ЦВУ fd = 100 Гц. ЦВУ представляет собой звено дискретизации, которое при расчетах мы заменим на звено чистого запаздывания. Величина запаздывания, которое ЦВУ вносит в систему определяется следующим выражением:

, t = 3,183×10-3 c.

Структурная схема позиционного контура представлена на рисунке 11.2.

Запретные зоны

1 – ЛАЧХ запретной зоны ошибки 0,5 мрад, LЗЗ0.5, дВ;

2 - ЛАЧХ запретной зоны ошибки 4 мрад, LЗЗ4, дВ.

Рисунок 11.1.

Параметры фильтра выбираем исходя из тех же соображе-ний, которые были описаны выше (максимум частоты среза позиционного контура, запас по фазе разомкнутого контура 300¸600) и дополнительно добавляется условие вхождения в разрешенные зоны (см. рисунок 11.1.).

Структурная схема позиционного контура


Рисунок 11.2.

Выберем частоту среза позиционного контура wСРПОЗ= 35 c-1 (fCPПОЗ= wСР/2×p, fCPПОЗ= 5,57 Гц).

Передаточная функция фильтра позиционного контура будет иметь следующий вид:

, (11.6)

где КПОЗ = 559,760 , ТФ = 0,07 с, ТКТ = 1,282 с.

Т.о. передаточная функция разомкнутого позиционного контура примет вид:

WРПОЗ(w)= е×t×WФПОЗ(w)×WЗСК(w) (11.7)

Построим логарифмические амплитудную и фазовую частотные характеристики разомкнутого позиционного контура по следующим формулам (соответственно):

LРПОЗ(w)= 20×lg(|WРПОЗ(р)|) (11.8)

jРПОЗ(w)= arg(WРПОЗ(р)) (11.9)

Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики разомкнутого позиционного контура представлены на рисунке 11.3.

Запас устойчивости системы по фазе на частоте среза равен:

DjСК = 1800 + jРПОЗ(wСРПОЗ)= 54,3070 (см. рисунок 11.3.).

Запас устойчивости по амплитуде позиционного контура:

DLCK= -LРАЗСК(w-180)= 12 дВ,

где w-180- частота, при которой jРПОЗ= -1800 ,

что вполне допустимо.

Коэффициент разомкнутого позиционного контура равен:

, (11.10)

КРПОЗ = 344,137.

Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики разомкнутого позиционного контура

1 – ЛАЧХ разомкнутого позиционного контура LРПОЗ, дВ;

2 - ЛФЧХ разомкнутого позиционного контура jРПОЗ, 0;

3 – ЛАЧХ запретной зоны ошибки 0,5 мрад, LЗЗ0.5, дВ;

4 - ЛАЧХ запретной зоны ошибки 4 мрад, LЗЗ4, дВ.

Рисунок 11.3.

Передаточная функция позиционного контура следящего привода (замкнутой системы) определяется следующим выражением:

(11.11)

Построим логарифмические амплитудную и фазовую частотные характеристики замкнутого позиционного контура по следующим формулам (соответственно):