1.Расчет следящей системы

1.1. Разработка функциональной схемы.

В проектируемой следящей системе в качестве исполнительного двигателя (ИД) должен быть использован двигатель постоянного тока серии МИ, в качестве усилителя мощности - электромашинный усилитель с поперечным полем (ЭМУ). Для измерительного устройства (ИУ) рекомендуется использовать сельсинную пару: сельсин-датчик и сельсин-трансформатор (приемник). Так как измерительное устройство работает на переменном токе, а усилитель мощности и исполнительный двигатель - на постоянном токе, то после измерительного устройства должен быть применен фазовый детектор (ФД). Кроме указанных элементов в функциональную схему входят корректирующее устройство (КУ), усилитель напряжения (УН), редуктор (Р), посредством которого исполнительный двигатель соединяется с объектом управления и ротором сельсина-трансформатора, и объект управления (ОУ). Корректирующее устройство представлено тремя блоками: аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вычислитель (В) и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).

Функциональная схема цифровой следящей системы приведена на рис.1.

Рис.1. Функциональная схема цифровой следящей системы

1.2. Выбор исполнительного двигателя.

Выбор двигателя начинают с расчета требуемой мощности, которая должна быть достаточной для обеспечения заданных скорости и ускорения объекта управления при заданной нагрузке.

Требуемая мощность

,

где _р= 0.72 - КПД редуктора.

По каталогу выбираем ближайший двигатель - типа МИ-52 .

Технические данные двигателя:

-номинальная мощность Р_н= 7кВт;

-номинальная скорость вращения n_н= 2500 об/мин;

-номинальное напряжение U_н= 220 В;

-номинальный ток якоря I_н= 37,0 А;

-сопротивление цепи обмотки якоря R_D= 0,088 Ом;

-момент инерции якоря J_D=0,15 кгм²;

-КПД двигателя _D=84 %.

Определение номинальной угловой скорости двигателя

_н =  n_н/30=3.142500/30 = 261.8 (с^-1);

Определение номинального момента двигателя

М_н = 9.55Р_н/n_н = 9.557000/2500 = 26.74 (Нм);

Оптимальное передаточное число редуктора i_p определяется по формуле:

где J_p=10^-4 кгм²- момент инерции редуктора.

Определение требуемого момента на валу двигателя:

Проверка двигателя:

М_тр/М_н<= 4,527/26.74 = 0,169 (1)

где =10 – коэффициент допустимой перегрузки двигателя по моменту.

_0maxi_p/_н<= 2.0188,5/261.8 = 1,44 (2)

где =1,2-1.3 –коэффициент допустимого кратковременного увеличения скорости двигателя сверх номинальной.

Проверка показала, что выбранный двигатель подходит по всем параметрам.

1.3 Выбор усилителя мощности.

В качестве усилителя мощности используем ЭМУ с поперечным полем. При выборе усилителя необходимо соблюдать следующие условия:

1.Номинальная мощность усилителя должна удовлетворять неравенству

Р_ун<= Р_н/_D =7,0/0.84 = 8,33 (кВт),

где η_D – КПД двигателя.

2.Номинальное напряжение усилителя должно быть не меньше номинального напряжения исполнительного двигателя.

3.Номинальный ток усилителя должен быть не меньше, чем номинальный ток двигателя.

Учитывая условия выбираем усилитель типа ЭМУ-50АЗ.Технические данные усилителя :

-номинальная мощность Р_эму = 8,5 кВт;

-мощность управления Р_у = 0,5 Вт;

-напряжение на выходе ЭМУ Uэму =230 В;

-номинальный ток якоря I_я = 37 А;

-сопротивление обмотки управления ЭМУ R_у = 1000 Ом;

-постоянная времени обмотки управления Т_у = 0.06 с;

-постоянная времени обмотки якоря Т_кз = 0.28 с.