8. Системы регулирования положения эим

Системы регулирования положения исполнительных органов машин и механизмов имеют широчайший диапазон приложений. Они применяются для стабилизации положения различных платформ в условиях качки их оснований (системы стабилизации положения), для позиционирования схватов манипуляторов промышленных роботов, позиционирования инструментов координатно-расточных станков (позиционные программные системы регулирования положения), для механической обработки поверхности различных изделий техники токарно-фрезерными станками (контурные программные системы регулирования положения), в качестве систем наведения антенн, оптических радиотелескопов, ракет (следящие системы управления положением) и т.п. Диапазон мощностей исполнительных двигателей САР положения очень широк – от десятков ватт до единиц Мегаватт.

8.1. Режимы перемещения рабочих органов

Системы стабилизации положения, контурные и следящие системы функционируют, как правило, в режиме малых отклонений координат, т.е. когда координаты не достигают предельно допустимых значений. Применительно к позиционным системам различают три режима их функционирования и, соответственно три режима перемещений рабочих органов:

– режим малых перемещений;

– режим средних перемещений;

– режим больших перемещений.

При малых перемещениях скорость  двигателя ИМ не достигает рабочей максимальной скорости ( <  _max), ускорение не достигает максимально допустимого значения ( ). Поскольку ускорение пропорционально динамическому моменту или току, то и они не достигают предельно допустимых значений.

В режиме средних перемещений скорость двигателя не достигает рабочей максимальной скорости, но ускорение двигателя (динамические момент, ток) может достигать предельного значения ( ).

В режиме больших перемещений и скорость, и ускорение двигателя могут достигать максимальных значений (  _max, ). Графики перемещения, скорости и ускорения рабочего органа (двигателя ЭИМ) для этих режимов приведены на рис. 8.1.

Заметим, что время позиционирования исполнительного органа (ЭИМ) в режиме малых перемещений является неизменным, не зависящим от величины перемещения (рис. 8.1, а). САР положения при этом остается линейной.

В режимах средних и больших перемещений время позиционирования зависит от величины перемещения и САР становится нелинейной (рис. 8.1, б, в).

Рис. 8.1. Графики перемещения, скорости и ускорения рабочего органа

в позиционной СУИМ: а) режим малых перемещений;

б) режим средних перемещений; в) режим больших перемещений

САР положения призвана обеспечить оптимальное автоматическое перемещение исполнительного органа рабочей машины из некоторой начальной позиции в некоторую конечную. В позиционных САР траектория движения исполнительного органа не имеет существенного значения, и в качестве датчиков положения часто с успехом могут использоваться дискретные датчики типа конечных выключателей. Напротив, в следящих САР, контурных СЧПУ требуется непрерывный контроль отклонения положения от заданного значения. Автоматическое регулирование положения в этом случае реализуют с применением аналоговых (непрерывных) или дискретных (цифровых) САР положения с подчиненными контурами регулирования координат электроприводов.

В качестве датчиков положения используются сельсины, вращающиеся трансформаторы, индуктосины, многооборотные прецизионные потенциометры, импульсные, цифровые датчики и др. В ряде случаев для повышения точности работы САР контроль положения осуществляют датчиками грубого и точного отсчетов (при больших отклонениях положения от заданного значения работает система грубого отсчета, в диапазоне малых рассогласований – система точного отсчета).

Ниже будут рассмотрены некоторые САР положения, функционирующие в режимах малых, средних и больших перемещений РО ИМ.