5.2. Тепловой расчет электродвигателя
S8 – режим работы при периодическом изменении частоты вращения и нагрузки. Соответствующие данному режиму работы диаграммы для двух различных периодов частоты вращения (10.46 и 6.28 ) показаны на рис. 26
Рис. 26. График зависимости угловой скорости от времени.
Рассчитаем моменты для каждого участка работы двигателя:
Н∙м;
0.007
Н∙м;
Н∙м;
Н∙м.
Рис. 27. График зависимости момента от времени.
Найдём эквивалентный момент:
,
где
- время одного цикла
Н∙м;
0.07 Н∙м
0.33
Н∙м.
В
нашем случае это равенство выполняется,
следовательно, двигатель подобран
правильно.
6. Система автоматического управления
6.1. Функциональная схема устройства
Рис.29. Функциональной схемы в виде блок-схемы
На функциональной схеме (рис.29) приняты следующие обозначения:
Pitanie – аккумулятор;
М1,М2,М3,М4 – приводы постоянного тока;
D1,D2,D3,D4 – инкрементальные энкодеры;
Freeduino – плата управления;
Motor drive – силовой модуль;
Radio – радио модуль;
- - - - – обозначение механического соединения.
6.2. Структурная схема сау
На рис.30 приведена структурная схема системы автоматического управления одним из приводов.
Рис. 30. Структурная схема управления приводом вертикального вращения, где
Wус (p) – передаточная функция усилителя;
Wдвигателя (p) – передаточная функция двигателя;
Wредуктора (p) - передаточная функция редуктора;
Wос (p) – передаточная функция обратной связи.
6.3. Определение передаточных функций
Так как при фиксированном возбуждении двигатель имеет две степени свободы, то необходимо иметь для него два исходных дифференциальных уравнения. Первое уравнение может быть получено, если записать второй закон Кирхгофа для цепи якоря; второе же представляет собой закон равновесия моментов на валу двигателя .
Таким образом, работу привода можно описать следующими уравнениями:
(1)
В этих уравнениях
и
– индуктивность и сопротивление цепи
якоря;
и
,
где
и
– коэффициенты пропорциональности, а
– поток возбуждения;
–
приведенный к оси двигателя суммарный
момент инерции,
- угловая скорость, М – момент нагрузки,
приведенный к валу двигателя/
(2)
К
онстанты
Се и Cm
найдём по следующим формулам:
(3)
(
4)
Запишем систему уравнений для пространства Лапласа: (5)
Выразим из второго уравнения системы (5) ток и подставим в первое:
(6)
Преобразуем выражение к виду:
(7)
Отсюда находим передаточную функцию:
(8)
(9)
(10)
Передаточная функция обратной связи:
Wос (p) = 1. (11)
Передаточная функция редуктора
Wредуктора (p) = 1/120. (12)
7. Моделирование системы автоматического управления средствами matlab