Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Тема 2.8. Следящий электропривод

Читайте также:
  1. Классификация электроприводов
  2. Краткая история и направления развития современного электропривода
  3. Раздел 1. Механика электропривода
  4. Тема 4. Регулируемый электропривод лифта по схеме тиристорный преобразователь — двигатель постоянного тока С.95-97

1. Дт 92 «Адміністративні витрати».

2. Дт 94 «Інші операційні витрати».

3. Дт 93 «Витрати на збут».

4. Дт 79 «Фінансові результати».

 

Тема 2.8. Следящий электропривод

Следящим называется электропривод, который обеспечивает (воспроизводит) с заданной точностью движение исполнительного органа рабочей машины в соответствии с произвольно изменя­ющимся входным сигналом управления. Этот сигнал может изме­няться в широких пределах по произвольному временному зако­ну и иметь механическую или электрическую природу. Чаще все­го входной сигнал представляет собой скорость или угол поворота оси или вала задающего устройства. Следящий электропривод применяется для антенн радиотелескопов и систем спутниковой связи, в металлообрабатывающих станках, для привода роботов и манипуляторов, в автоматических измерительных устройствах и во многих других случаях.

Следящий электропривод (рис. 2.68) состоит из датчика вход­ного сигнала 1 и датчика 5 выходной координаты, измерителя рас­согласования 2, системы управления 3 и электродвигателя с меха­нической передачей 4, которая приводит в движение исполнитель­ный орган 5 рабочей машины.

Датчики входной и выходной величин преобразуют механичес­кие величины (скорость или угол поворота вала) в электрические — входной сигнал U вх и сигнал обратной связи Uо.с. Измеритель рас­согласования 2, алгебраически суммируя эти сигналы, вырабаты­вает сигнал рассогласования UΔ, поступающий в систему управле­ния 3. Следящий электропривод по своей структуре представляет собой замкнутую систему, действующую по принципу отклонения.

 

Рис. 2.68. Схема следящего электропривода

Система управления 3 состоит из регулятора (усилителя) и си­лового преобразователя, которые обеспечивают необходимое пре­образование сигнала рассогласования UΔ в напряжение U, посту­пающее на двигатель. За счет выбора схем регулятора и преобра­зователя или введения корректирующих устройств обеспечивается необходимый закон изменения этого напряжения во времени U(t) при отработке входного воздействия ω(t) или φ вх(t).

Электродвигатель и механическая передача 4 в соответствии с законом изменения U(t) обеспечивают перемещение исполнитель­ного органа 6. Иногда двигатель с механической передачей назы­вают исполнительным механизмом (сервомеханизмом).

Классификация следящего электропривода может быть выпол­нена по нескольким признакам. Если следящий электропривод предназначен для воспроизведения с заданной точностью скоро­сти движения исполнительного органа, он называется скорост­ным, а если положения — то позиционным.

Различают следящие электроприводы с непрерывным и пре­рывным управлением; последние, в свою очередь, делятся на ре­лейные и импульсные.

В следящих электроприводах непрерывного действия напряже­ние, пропорциональное сигналу рассогласования, постоянно по­дается на двигатель.

Следящий электропривод релейного действия характеризуется тем, что напряжение на двигатель подается только в том случае, когда сигнал рассогласования достигает определенного значения. Поэтому работа релейного следящего электропривода характери­зуется определенной зоной нечувствительности по отношению к входному сигналу.

Импульсный следящий электропривод отличается тем, что управ­ляющее воздействие на двигатель подается в виде импульсов на­пряжения, амплитуда, частота или заполнение которых изменя­ется в зависимости от сигнала рассогласования. В этих случаях говорят соответственно об амплитудно-, частотно- и широтно- импульсной модуляции сигнала управления.

В следящем электроприводе используются двигатели перемен­ного и постоянного тока, различные виды усилителей (электро­машинные, магнитные, полупроводниковые, пневматические, гидравлические), датчики скорости и положения и другие анало­говые и цифровые устройства управления.

Следящий электропривод постоянного тока релейного действия. В этой схеме электропривода (рис. 2.69) используется двигатель по­стоянного тока последовательного возбуждения М, имеющий две обмотки возбуждения ОВ1 и ОВ2. Управление двигателем осуществляется с помощью силовых транзисторов VT1 и VT2. Каждый из транзисторов работает при определенной полярности сигнала со­гласования UΔ, обеспечивая одно из направлений вращения двига­теля. Если открыт транзистор VT1, ток проходит по ОВ2 и двига­тель вращается в одном направлении, если же открыт транзистор VT2, ток проходит по ОВ1 и он вращается в другом направлении. Направление тока якоря в обоих случаях остается неизменным.

 

Рис. 2.69. Схема следящего электропривода с двигателем постоянного тока релейного действия

Разрядные диоды VD3 и VD4 служат для снятия перенапряже­ний, возникающих при отключении обладающих значительной индуктивностью обмоток возбуждения и якоря.

В рассматриваемом следящем электроприводе в качестве дат­чиков входной и выходной величин используются кольцевые по­тенциометры П1 и П2, которые образуют так называемый потенциометрический измеритель рассогласования.

Движок потенциометра П1 (датчика входной величины) свя­зан с выходным валом задающего устройства ЗУ, который пред­ставляет собой в данном случае редуктор с ручным приводом. Движок потенциометра П2 (датчика выходной величины) связан с валом редуктора Р, расположенного на валу двигателя и рабо­чей машины РМ. Редукторы ЗУ и Р имеют одинаковое передаточ­ное число. Питание потенциометров П1 и П2 осуществляется на­пряжением постоянного тока Uп.

Сигнал рассогласования снимается с движков потенциомет­ров П1 и П2. При их одинаковом угловом положении, что соот­ветствует нулевому углу рассогласования Δ φ = φ вх- φ вых, сигнал = 0. При этом равен нулю и сигнал UΔ на выходе усилителя У, оба транзистора закрыты и двигатель неподвижен.

При возникновении рассогласования между угловыми положени­ями движков потенциометров П1 и П2, вызванного поворотом ру­коятки ЗУ, сигналы и UΔ становятся отличными от нуля. В зави­симости от полярности сигнала , которая определяется знаком угла рассогласования (ошибки) Δφ, сигнал UΔ подается на транзистор VT1 (по цепи диод VD10 — стабилитрон VD5—резистор R3 — диод VD7) или VT2 (по цепи диод VD9—стабилитрон VD6—резистор R4—диод VD8). Если этот сигнал превышает порог срабатывания стабилитро­нов VD5 или VD6, то соответствующий транзистор откроется, подключая двигатель к источнику питания с напряжением U. Дви­гатель начнет вращаться, поворачивая вал рабочей машины РМ и ось движка потенциометра П2в направлении, при котором возникшее рассогласование в системе будет уменьшаться и стремиться к нулю. Когда сигнал UΔ станет меньше напряжения открывания стабили­тронов VD5 или VD6, работающий транзистор (VT1 или VT2) закро­ется и отключит двигатель от источника питания.

Таким образом, электропривод в данной схеме отрабатывает заданное перемещение φ вх с некоторой погрешностью, обусловлен­ной нечувствительностью системы из-за порога срабатывания ста­билитронов VD5, VD6. Зону нечувствительности системы стара­ются делать возможно меньшей в пределах 2...3° угла рас­согласования. Однако снижение зоны нечувствительности может привести к возникновению нежелательного колебательного режи­ма работы электропривода около положения равновесия. Эффек­тивным средством устранения такого режима является введение в систему дополнительных сигналов по первой и второй произ­водным сигнала рассогласования, а также использование элект­рического торможения после отключения двигателя.

Достоинствами следящих электроприводов релейного принци­па действия являются их простота, надежность и возможность получения оптимальных траекторий движения исполнительных органов рабочих машин. К недостаткам таких систем следует от­нести их склонность к колебаниям и наличие определенной не­чувствительности (неточности) при слежении.

Следящий электропривод переменного тока пропорционального дей­ствия. В следящем электроприводе широкое применение находят асинхронные двигатели, которые отличаются надежностью в рабо­те и долговечностью. При создании маломощных (до 1 кВт) следя­щих электроприводов обычно используют двухфазные короткозамкнутые двигатели, в том числе и с полым ротором (рис. 2.70).

Двигатель М имеет обмотки возбуждения ОВ и управления ОУ, которые питаются сдвинутым по фазе на 90° напряжением. Регу­лирование скорости двигателя осуществляется изменением действу­ющего значения напряжения на ОУ, которая получает питание от фазы А трехфазной сети переменного тока через тиристоры VS1- VS4. Обмотка возбуждения ОВ связана с фазами В, С через тиристоры VS5— VS6. Тиристоры VS1-VS6 образуют стандартные схемы регу­ляторов напряжения переменного тока. Они попарно включены по встречно-параллельной схеме, что обеспечивает протекание тока по обмоткам в оба полупериода питающего напряжения.

 

Рис. 2.70. Схема следящего электропривода с асинхронным двигателем

Рассогласование между задающей осью и валом электроприво­да измеряется с помощью сельсинной пары, состоящей из сельси­на-датчика СД и сельсина-приемника СП. Положение ротора СД задает входной сигнал φ вх, а положение ротора СП определяет угол поворота вала электропривода φ вых. Сигнал рассогласования , сни­маемый с обмотки статора СП, пропорционален разности углов φ вх и φ вых, а фаза этого напряжения определяется знаком этой разно­сти (ошибки).

Сигнал рассогласования подается на вход фазочувствительного усилителя У1. После прохождения через корректирующее зве­но, состоящее из резисторов R1, R2 и конденсатора С1, сигнал рассогласования усиливается усилителем У2 и в виде напряжений UΔ1 и UΔ2 поступает на блок управления тиристорами.

Схема работает следующим образом. При появлении сигнала рас­согласования в зависимости от его фазы на выходе усилителя У2 появляются напряжения UΔ1 и UΔ2. При возникновении, например, напряжения UΔ1 СИФУ подает импульсы управления на тиристоры VS1, VS2, VS5, VS6. Тиристоры открываются, и на ОУ и ОВ подают­ся напряжения Uо.у и Uо.в, которые пропорциональны сигналу рассо­гласования UΔ1. Двигатель М начинает вращаться, уменьшая угол рас­согласования Δ φ = φ вх- φ вых между осями сельсинов СД и СП.

При другой фазе сигнала , что имеет место при изменении знака угла рассогласования Δφ, на выходе усилителя У2 появляется напряжение UΔ2. Этот сигнал вызывает включение тиристоров VS3, VS4, и на обмотку управления ОУ будет подано напряжение Uо.у, сдвинутое по фазе на 180° по сравнению с предыдущим случаем. Поскольку одновременно с этим откроются тиристоры VS5 и VS6 и также получит питание, двигатель М начнет вращаться, но уже в другом направлении. Таким образом, за счет изменения фазы напряжения Uо.у осуществляется реверс двигателя М, что обеспечи­вает отработку угла рассогласования любого знака.

Конденсаторы С2-С5 и резисторы R3, R4 используются для сглаживания пульсаций напряжения на обмотках двигателя.

Цифроаналоговый позиционный следящий ЭП постоянного тока. При необходимости получения высокой точности слежения (до 0,001%) в следящих электроприводах применяются цифровые устройства управ­ления (задатчики, сумматоры, счетчики и т.д.) и датчики коор­динат. В ряде случаев цифровая измерительная часть сочетается с аналоговой, выполненной по принципу подчиненного регулирова­ния координат, в результате чего образуются так называемые цифроаналоговые схемы управления электропривода, сочетающие в себе положительные свойства цифровых и аналоговых систем.

Аналоговая часть электропривода (рис. 2.71) выполнена по структуре подчиненного регулирования координат, в которой внеш­ний контур регулирования положения выполнен цифровым, а внутренние контуры регулирования тока и скорости — аналого­выми. Аналоговая часть содержит регулятор тока РТ, на который поступают сигналы задания по току Uз.т и обратной связи по току Uо.т, подаваемые соответственно с регулятора скорости PC и дат­чика тока ДТ. Выходной сигнал регулятора тока Uy является управляющим для реверсивного преобразователя ПУ, питающего якорь двигателя постоянного тока независимого возбуждения М. Регулятор скорости PC, в свою очередь, получает сигналы Uо.с от датчика скорости (тахогенератора) BR и Uз.с от задатчика интен­сивности ЗИ, входным сигналом которого является выходной сиг­нал аналогового регулятора положения РП.

В состав цифровой измерительной части электропривода, фор­мирующей сигнал рассогласования UΔ, входят датчики входной ДП1 и выходной ДП2 координат электропривода (его положения), арифметическое суммирующее устройство АСУ, преобразователь кода в напряжение ПКН (преобразователь «код — аналог») и пре­образователь кода положения вала ДПТ в двоичный код ПК.

Рис. 2.71. Схема цифроаналогового следящего электропривода

Работа цифровой части следящего электропривода происходит следующим образом. Требуемое перемещение исполнительного аг­регата рабочей машины вырабатывается задатчиком ДП1 в виде числа N з.п в двоичном коде. Этот сигнал подается на вход суммато­ра АСУ вместе с числовым сигналом N п (также в двоичном коде), соответствующим действительному положению исполнительного органа рабочей машины.

Сумматор АСУ обеспечивает суммирование этих двух цифро­вых сигналов и выделение сигнала рассогласования (ошибки) в цифровом коде N Δ. Далее цифровой сигнал с помощью преоб­разователя ПКН преобразуется в аналоговый сигнал UΔ (напряже­ние постоянного тока), который поступает на вход регулятора положения РП.

Цифроаналоговый следящий электропривод имеет хорошие ди­намические показатели работы за счет аналоговой части и высокую точность слежения, обеспечиваемую цифровой частью. Элементы и устройства такого электропривода могут быть реализованы на основе унифицированной серии аналоговых (УБСР-АИ) и цифро­вых (УБСР-ДИ) регуляторов.




Дата добавления: 2014-12-19; просмотров: 365 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
На якому бухгалтерському рахунку відображаються витрати з проведення експертизи щодо якості товару?| Приложение N 2

lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.008 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав