1.Техническое задание.

2. Исходные данные.

T∑2	4,2*10^-3
QMAX	2.27*10^-2
tпп	0,31
ωmax	0.9
M^,C MAX	670
γ	2
εMAX	0.5

1. Построение структурной схемы следящей системы.

Т_Σ2=Т_дт+Т_тп=Т_тп=0,0042 с.

Отсутствие фильтра в контуре скорости приводит к тому, что Т_дс=0, и суммарная постоянная контура скорости становится равной:

Т_Σ1=2Т_Σ2+Т_дс=2Т_Σ2=Т_кт=0,0084 с.

Предположим, постоянная фильтра в контуре тока приблизительно равна постоянной тиристорного преобразователя, постоянная фильтра в контуре скорости постоянной контура тока. В этом случае при наличии фильтров малая суммарная постоянная контура скорости Т_Σ1=8Т_тп=0,0472с , а в случае отсутствия фильтровТ_Σ1=2 Т_тп=0,0118 с. Постоянная контура скорости при настройке на ОМ при отсутствии фильтров Т_кс=Т_Σ1=0,0118с_, при наличии их Т_кс=2Т_Σ1=0,0236.То есть быстродействие контура скорости при отсутствии фильтров в два раза выше.

На рис. 1 приведена схема контура тока, где указано место включения фильтров в системах стабилизации скорости. В нашем случае исключим их из схемы.

Рис. 1 Схема контура тока

В этом случае структурную схему контура тока можно представить в виде, приведенном на рис 2.

Рис. 2 Структурная схема контура тока

Регулятор контура тока по известным причинам настраивается на ОМ.

Определим параметры схемы контура тока (рис. 1). Сопротивления R_от, R_зт определяются из условия R_от/ R_зт=β_2, при этом следует принять:

если β₂<1 R_от=1 кОм,

R_зт= 1/ β₂

R_зт= 1/0,031=32,26 кОм,

R_зт=33 кОм

Емкость конденсатора определим из соотношения:

или

C=0,015/1000=0,000015 Ф= 15 мкФ.

Свернув контур тока, получим передаточную функцию контура тока в виде:

Определим коэффициент обратной связи по току:

Поскольку коэффициент передачи контура тока равен , то при максимальном напряжении на выходе регулятора скорости (в аналоговых системах U_рсmax=10в) I_{я max}=10*К^-1_от, откуда получим К_от=10 / I_{я max}=(10/28,4)=0,3521. Этот коэффициент образуется следующими элементами обратной связи: падением напряжения на сопротивлении шунта R_ш, усилителем датчика тока (ДТ) К_дт, Сопротивления фильтра в обратной связи по току R_ф и сопротивлением на входе регулятора R_т. К_от= R_ш К_дтК_тили,К_т= К_от / (R_ш К_дт), где К_т – коэффициент приведения обратной связи по току к задающему входу. В следящих системах фильтр в обратной связи не используют, тогдаК_т=R_зт/ R_т

При решении задачи синтеза регулятора контура скорости, как правило, членом, содержащим пренебрегают, ввиду его малости. Тогда передаточная функция контура будет:

Статическая ошибка по скорости на качественные показатели контура положения практически не влияет, поэтому в промышленных следящих системах, построенных по такому принципу, используют П – регулятор, что позволяет получить максимальное быстродействие контура. По той же причине фильтр в обратной связи по скорости исключают, тогда постоянная датчика скорости Т_дс=0. Структурная схема контура скорости с учетом вышесказанного примет вид, приведенный на рис. 3.

Настройка контура тока, исходя из максимального быстродействия, выбирается таким образом, чтобы первая сопрягающая частота после частоты среза (ω_с) была бы равна 2ω_с, то есть:

ω_с=1/2Т_кт ==59,52

или К_раз=1/2Т_кт =59,52 «Оптимум по модулю».

.

Рис. 3 Структурная схема контура скорости

Схема контура скорости, соответствующая структурной схеме приведена на рис. 4.

Рис. 4 Схема контура скорости

Коэффициент передачи тахогенератора определить из соотношения

где U_тг- крутизна изменения выходного напряжения.

Тахогенератор выбрать по максимальной скорости двигателя из таблицы 5.

Выбираем ТД-101 так как скорость двигателя 1500 об/мин=157рад/с.

Таблица 1.1 - Тахогенераторы

Наименова-ние типа	Напряжение возбуждения, В	Ток возбуждения, А	Номинальная частота вращения, об/мин	Активное сопротивление нагрузки, Ом	Крутизна изменения выходного напряжения при мВ мин/об	Масса, кг, не более	Общий гарантийный срок хранения и эксплуатации, год
ТП-7520-0,2	Постоянный магнит	-	3000±15		20+4	0,5	3
ТД-101	110±1,1	задается напря-жением	1500±15	140±4	19,98-26,65	0,7	3
ТД-102	110±1,1	задается напря-жением	1500±15	450±13	46,5-53,19	0,7	3
ТД-102В	110±1,1	задается напря-жением	1500±15	450±13	46,5-53,19	0,7	3
ТД-103	110±1,1	задается напря-жением	1500±15	1200±36	92,72-109,4	0,7	3
ТГ-1	задается током	0,3±0,075	1100±11	10000±300	91,54-101,18	1,79	3
ТГ-2С	задается током	0,3±0,075	2400±24	2000±60	20,1-22,3	1	3
СЛ-121Г	110±1,1	0,09	3000±30	2000±20	15,83-17,5	0,45	3

Поскольку коэффициент передачи контура скорости равен , то при максимальном напряжении на входе системы (в аналоговых системах U_рсmax=10в) ω_н=10*К^-1_ос, откуда получим К_ос=10 / ω_н =10/157=0,064. Этот коэффициент образуется следующими элементами обратной связи: напряжением на зажимах тахогенератора U_тг, делителем R, фильтром в обратной связи по скорости R_фс и С_фс сопротивлением на входе регулятора R_с. тогда

К_ос= К_тгК_с где,К_r=R= 0,5(const)

или, К_с= К_ос / (К_тг)=0,064/0,5*0,248=0,52

где К_с – коэффициент приведения обратной связи по скорости к задающему входу.

Определим параметры схемы контура скорости (рис. 4 ). Сопротивления R_ос, R_зс определяются из условия R_ос/ R_зс=β_1, при этом следует принять:

при β₁>1, то R_ос=106 кОм, R_зс=1 кОм.

С другой стороны К_с=R_зс/ R_сиз этого соотношения и определим величину сопротивления R_c.

R_c=R_зс /К_с=1/0,52=1.92 кОм

Свернем контур скорости, тогда передаточная функция контура скорости примет вид:

В результате получим следующую структурную схему контура положения:

Рис. 5 Структурная схема следящей системы

Эта структурная схема является исходной для синтеза регулятора следящей системы.