Лабораторная работа №8

Момент инерции нагрузки: J_н=m₁l₁²+ m₂l₂²+J_оси ;

Суммарный момент инерции ротора и нагрузки: J= J_н+J_ротор ;

Частота свободных колебаний в установившемся режиме: ;

K(α)=1.854 для 90⁰

Пользуясь вышеописанными формулами, сведем все результаты в таблицу:

Номер эксперимента	l1, м	l2, м	Момент инерции нагрузки (Jн, кг*м^2)	Суммарный момент инерции (J∑, кг*м^2)	Частота свободных колебаний (f0, Гц)
1	0.0155	0.016	1.0481*10^-5	1.0831*10^-5	15.33
2	0.0455	0.044	2.8031*10^-5	2.8381*10^-5	9.47

Частота приемистости рассчитывается по формуле:

Момент инерции нагрузки (Jн, кг*м^2)	Тип коммутации	Количество состояний, n	Частота приемистости fПРтеор, Гц	Частота приемистости fПРэксп, Гц ^*	, Гц/с
1.0481*10^-5	Симметричная непарная	4	126.86	126/138	183
1.0481*10^-5	Симметричная парная	4	126.86	132/126	218
1.0481*10^-5	Непарная	8	269.38	250/250	397
2.8031*10^-5	Симметричная непарная	4	78.38	80/79	113
2.8031*10^-5	Симметричная парная	4	78.38	82/80	137
2.8031*10^-5	Непарная	8	166.41	172/170	245

* - через дробь указывается частота приемистости для хода вперед/назад.

Исследование динамических характеристик ШД.

Тип коммутации	Время регулирования перех. проц. tр, с	Частота свободных колебаний f0, Гц	Период свободных колебаний T0, c
Симметричная непарная	0.22	7.7	0.13
Симметричная парная	0.25	10.31	0.097
Непарная^*	0.41/0.12	3.6/12.5	0.27/0.08

* - через дробь указываются значения для различных тактов.

Вывод: В данной работе были проведены исследования объекта ДШ-004N – шагового двигателя и программного обеспечения в целях выявления ошибок в работе системы, получены характеристики работы двигателя при изменении момента инерции нагрузки, получены следующие результаты:

- Увеличение момента инерции нагрузки шагового двигателя приводит к уменьшению частоты свободных колебаний, уменьшению частоты приемистости (максимальная частота, при которой двигатель не выходит из синхронизма); уменьшению максимальной скорости нарастания частоты; увеличивает погрешность в повороте на заданный угол, т.к необходимо учитывать инерцию тела.

Проведены исследования двигателя на различные виды коммутации, сняты показания АЦП, рассчитаны погрешности и несоответствия.

Необходимо отметить тот факт, что при несимметричном тип коммутации цена шага разная от 6.8⁰ до 15.2⁰ .

Погрешности в вычислениях были в основном по причине наличия зоны нечувствительности у потенциометра обратной связи, непрочной конструкцией нагрузки шагового двигателя (разболтанность конструкции, следовательно, нарушение центра вращения, следовательно, увеличение трения), а также несовершенство программного обеспечения (шаговый двигатель, иногда, без подачи команд начинал самопроизвольно двигаться (вращаться), вероятно, от наличия паразитных токов и пр.; после нажатия на кнопку останов двигатель продолжал вращаться ( медленно). Также было замечено несоответствие процессу вращения в режимах назад и вперед (при движении вперед двигатель делает небольшой поворот от нулевого положения, а затем начинает нормальное (шаговое) движение, при движении назад двигатель сперва делает от одного до двух шагов вперед, а затем начинает движение назад, также в этих режимах отличаются частоты приемистости, полученные экспериментально).

Методическое обеспечение лабораторной работы хорошее за исключением информации о характеристиках ПОС и ШД, например установлено, что датчик имеет зону чувствительности менее чем 348 градусов, в методичке не указано, как вычислять максимальное значение действительного кода, поступающего с АЦП (2048-2¹¹-разрядная сетка), хотелось бы, чтобы при выполнении работы была возможность самому определять характеристики ПОС и ШД (напряжение питания , сопротивление потенциометра, максимально допустимый значимый код, поступающий с АЦП, сопротивление ШД, питание ШД, токи, возникающие в обмотках ШД при шаговом режиме), также было бы проще сравнивать значения, приходящие с АЦП и фактические значения, если была бы установлена градусная шкала под вращающейся нагрузкой.

В методичке совсем непонятно, как вычислять угол между вектором текущего углового положения и вектором магнитного поля, создаваемого первой обмоткой α₀^' , т.к не указаны ни расположение векторов в пространстве, ни как их вычислить( не указаны расположения обмоток в конструкции ШД)

8