Приведение механической части электромеханической системы к одномассовой модели.

Приводим систему к одномассовой модели. Приведение можно осуществить к скорости двигателя или к скорости исполнительного органа. На этом этапе можно принять момент инерции редуктора

Jред=(0,1 ÷ 0,5) Jдв

где Jдв - момент инерции ротора двигателя. Большие значения коэффициента принимаются для маломощных асинхронных двигателей с полым ротором.

Предпочтение можно отдать первому варианту, так как датчики скорости имеют меньшую погрешность при средних скоростях движения контролируемого объекта.

Выбор источника питания.

Выбираем источник питающего напряжения. Для источников постоянного тока способ регулирования может быть аналоговым или импульсным. Источники с импульсным регулированием выходного напряжения более экономичны. В качестве источника питания можно использовать выпускаемые промышленностью управляемые источники напряжения, совместимые с предполагаемой схемой управления.

Оценка правильности выбора двигателя.

Находим механическую характеристику двигателя работающего совместно с источником питания.

Находим уравнение движения одномассовой системы для номинального питающего напряжения.

Проверяем, позволяет ли двигатель выбранной мощности обеспечить необходимые режимы движения исполнительного органа. Если скорость рассчитанного режима движения на естественной характеристике двигателя превышает заданную, механическая постоянная времени обеспечивает требуемую динамику переходных процессов, электрическая мощность, потребляемая двигателем в статическом и динамическом режимах не превышает допустимую, можно приступать к разработке схемы управления.

Разработка схемы управления

Выбираем датчик скорости, имеющий запас по точности измерения.

Выбираем датчики положения для предотвращения выхода рабочего органа за пределы рабочего пространства.

Разрабатываем функциональную схему системы управления. Выполняем описание работы функциональной схемы.

Разрабатываем принципиальную электрическую схему системы управления электромеханической системой.

Анализируем параметры движения объекта. Находим мощность отдаваемую двигателем в нагрузку в статическом режиме. Максимальная мощность в статическом режиме отдается в нагрузку на временном отрезке t₃ –t₄.

Р_ст = F _тр v _ст =1Н_*0,4м/сек =0,4 Вт

Выбираем двигатель СЛ – 121, имеющий следующие параметры

 

Система возбуждения

Тип двигате­ля

Номинальные данные

Габарит

, мм

Масса. кг

Напряжение \в   напряже­ние, в

мощность на валу, вт

скорость вращения, об/ мин

вращаю­щий мо­мент, кг*см

ток возбуждения. А

ток яко­ря, а

момент иннерции якоря,кг см

длина кор­пуса с концом вала

наружный диаметр корпуса

длина кон­ца вала

диаметр конца вала

Параллельное возбуждение

СЛ—121

0,14

0,07

0,21

0,03

6,5

0,44

 

Общий случай приведения. Рассмотрим еще один характерный вариант выполнения механической части (фрагмент), когда вращательное движение преобразуется в поступательное (рис. 2.6, а). Здесь также есть возможность выбрать элемнт приведения – либо это будет барабан и мы получим модель на рис. 2.6, б, либо груз – ему будет соответствовать модель с поступательным движением на рис. 2.6, в. Принципы приведения сохраним прежние: приводя массы, позаботимся о неизменности кинетической энергии в реальном и приведенном элементах; приводя упругости, будем считать неизменной потенциальную энергию; приводя силы и моменты, - работу на элементарных перемещениях.

 

 

Рис. 2.6. Механическая часть с вращательным и поступательным движением – к приведению масс и сил

 

Применительно к модели на рис. 2.6, 6 будем иметь для масс

т. е.

(2.22)

для жесткостей

т. е.

(2.23)

для сил и моментов

,

т. е.

(2.24)

Во все формулы приведения вошла величина , м, которую называют радиусом приведе­ния.

Обобщение полученных результатов. Во-первых, опера­ция приведения масс, жесткостей, сил, моментов всегда связана с двумя элементами механической части - эле­ментом приведения, т.е. тем, к которому что-то приводится (будем, как и прежде, отмечать его индексом «пр»), и при­водимым элементом – его снабдим индексом j, чтобы под­черкнуть, что приводимых элементов может быть несколь­ко (j =1, 2,..., n).

Во-вторых, результат приведения – модель исходной системы, в которой все приведенные элементы движутся в статическом режиме со скоростью элемента приведения ω_пр или v_пр; обозначим эту величину в общем случае y_пр.

В-третьих, связь в статическом режиме между скоро­стью элемента приведения y_пр и фактической скоростью приводимого элемента у_j – это параметр системы; назовем его коэффициент приведения и обозначим

. (2.25)

В частных случаях он будет передаточным отношением

(или ) или размерной величи­ной, связанной с радиусом приведения:

.

В-четвертых, приведение масс, моментов инерции (обо­значим их общим символом J) и жесткостей сводится к делению фактической величины на квадрат коэффициента приведения, т. е.

(2.26)

(2.27)

приведение сил и моментов (обозначим их общим симво­лом М) сводится к делению фактической величины на ко­эффициент приведения, т. е.

(2.28)

иногда можно учитывать потери в передачах, вводя соот­ветствующие значения КПД.

Таким образом, очень многие и даже весьма сложные кинематические цепи, образующие механическую часть электропривода, могут быть сведены к простым моделям, представляющим собой систему эквивалентных (приведен­ных) масс, соединенных связями с приведенными жесткостями, находящуюся под воздействием системы приведен­ных сил и движущуюся в статическом режиме с одной ско­ростью.

Приведение возможно только тогда, когда: кинематическая цепь не имеет разветвлений, каждый элемент обладает лишь од­ной степенью свободы, коэффициенты приведения посто­янны.