Структурная схема разомкнутой части двухканального СП с разделенной нагрузкой

 

Переписав системы дифференциальных уравнений (12.1) для рассматриваемой двухканального СП (без уравнений замыкания) с разделенной нагрузкой в условно-разрешенной причинно-следственной форме, граф сигналов разомкнутой части двухканального СП принимает вид, как показано на рис. 12.2.

Рис. 12.2

 

Каждый из 2-х представленных на рис. 12.2 приводов соответствует традиционной структурной схеме разомкнутой части СП на основе скоростного двигателя постоянного тока (ДПТ), размещенного на подвижном основании, как это в общем виде показано на рис. 12.3, где приняты обозначения:

‒ угол поворота основания, на котором размещен ДПТ, в абсолютной СК;

‒ внешний момент, приложенный к валу ротора ДПТ;

, ‒ угол поворота относительно основания ротора ДПТ и полезной нагрузки привода в СК, соответственно.

Рис. 12.3

 

Также в качестве альтернативы редукторному приводу на основе скоростного ДПТ будем рассматривать безредукторный привод () на основе моментного ДПТ () с целью определения областей их рационального применения при создании СН с разделенной нагрузкой.

На рис. 12.4 показаны механические характеристики скоростного и моментного ДПТ, характеризуемые постоянными значениями во всем диапазоне рабочих скоростей. Промежуточное положение между моментными и скоростными ДПТ занимают синхронные двигатели (БДПТ), характеризуемые переменными значениями .

Применим к графу по рис. 12.3 формулу Мейсона, что позволяет записать соотношения, соответствующие структурной схеме разомкнутой части двухканального СП с разделенной нагрузкой, и которые будут востребованы при анализе работы двух приводов (скоростного ‒ «sk» и моментного ‒ «mom»), реализующих принцип суммирование двух выходных координат по принципу разделенной нагрузки.

Рис. 12.4

 

12.3 ПФ альтернативных вариантов двухканального СП с разделенной нагрузкой по входному и возмущающему воздействиям

 

12.3.1 ПФ прямых передач от к выходным координатам и

Характеристические определители разомкнутых приводов в альтернативных случаях равны:

; (12.2)

, (12.3)

где ‒ суммарный момент инерции подвижных частей привода, приведенный к ротору ДПТ;

‒ суммарный момент инерции подвижных частей привода прямого действия (безредукторного).

Числители прямых передач от к выходным координатам и равны:

,

.

Следовательно, ПФ альтернативных вариантов разомкнутых приводов равны:

; (12.4)

, (12.5)

где: ‒ электромеханическая постоянная времени привода (суммарный момент инерции нагрузки приведен к ротору ДПТ);

‒ добротность астатического первого порядка редукторного привода по скорости;

‒ добротность астатического второго порядка безредукторного привода по ускорению.

12.3.2 ПФ прямых передач от к выходным координатам и

Числители прямых передачи от к выходной координате равны:

;

,

а к выходной координате :

.

Следовательно, ПФ каналов связи основания с выходными координатами для альтернативных вариантов равны:

(12.6)

;

. (12.6)

(12.7)

;

,

где: ‒ электромеханическая постоянная времени ДПТ без инерционной нагрузки.

Рассмотрим следующие выражения:

(12.8)

;

,

что позволяет в дальнейшем рассматривать ПФ связи с выходными координатами привода как в абсолютной, так и в относительной системах координат.

 

12.3.3 ПФ прямой передачи от к движущему моменту и от к

Числители прямых передач от угла рассогласования к движущему моменту равны:

;

.

Следовательно, ПФ прямых передач от к равны:

; (12.9)

. (12.10)

Числители прямых передач от к равны:

, .

Следовательно, ПФ передач от внешнего момента к углу поворота нагрузки привода в абсолютной СК для альтернативных вариантов равны:

; (12.11)

. (12.12)

 

12.3.4 ПФ альтернативных вариантов канала формирования момента реакции от точного к грубому каналам

Для момента реакции привода, расположенного на платформе («t»), на эту платформу, т.е. на движение грубого привода («g») на основании формул (12.9)÷(12.12) можно записать следующие выражения.

1. Грубый и точный приводы строятся на основе скоростных редукторных ДПТ:

, (12.13)

где ‒ коэффициент статического усиления канала передачи момента реакции.

;

‒ коэффициент соотношения нагрузок приводов грубого и точного каналов.

2. Грубый привод строится на основе моментного безредукторного ДПТ, а точный привод ‒ на основе скоростного редукторного ДПТ:

, (12.16)

где .