Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 [173] 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

вания вызывает потери энергии, выделяющейся в виде тепла в жидкостном амортизаторе. Для целей стабилизации применяются и другие методы, кроме вязкого демпфирования, такие, как включение в замкнутую цепь фазосдви-гающих схем. Такие схемы позволяют увеличивать коэффициент усиления и скорость реакции, оставляя относительный коэффициент демпфирования внутри желаемых пределов. Указания о расчете и применении стабилизирующих схем представлены в § 19-7в.

Уравнение (19-72) форме амплитудной

можно преобразовать к и фазовой характеристик:

М = -

; О) =

Ф (»=

arctg

<о3) + (2Со)0а>)°

2£<1>о(Л

;(19-73а)

(19-736)

12

г 14

, OJ

U /

\ / /

•> 0,3

у 0,3 04

/ 0,5

{ °07

WV7A

У п я

• , и,0 V 0,3

Л, /

-V 1,0

>

X ли

\\\у»

где М называется модулем передаточного отношения. Характеристики М и Ф приведены на рис. 19-20 и 19-21 соответственно как функции отношения ш/ш0. Рис. 19-22 является графиком выходной величины системы второго порядка как функции времени для ступенчатого перемещения на входе. Сравнение с рис. 19-20 показывает соответствие между пиком выброса на выходе и пиковым значением Мп на частотной характеристике. Можно видеть, что как пиковый выброс на переходной характеристике, так и пиковое значение на частотной характеристике сильно меняются в зависимости от относительного коэффициента демпфирования.

Рис. 19-23 является графиком величины Мп как функции относительного коэффициента демпфирования. Частота шп связана со значением М„:

лп = ш0 У 1 - 2£2.

Рис.

о,г 0,4 0,6 0,8 1,0 г 4

19-20. Амплитудная характеристика системы второго порядка

Частотные характеристики системы второго порядка. Трудности анализа замкнутых систем методом переходных характеристик сильно возрастают для систем порядка, большего, чем второй. Метод анализа и синтеза с помощью частотных характеристик имеет преимущества перед методом анализа с помощью переходных характеристик, но не дает прямых сведений о характере временной характеристики системы.

Установившиеся частотные характеристики системы, показанной на рис. 19-15, могут быть получены подстановкой ja> вместо s в уравнение (19-59). При Мн = 0 имеем

2) + 7(2£«оЧ>

(19-72)

Большинство следящих систем более высокого порядка ведет себя подобно системе второго порядка. Несмотря на то, что переходные характеристики систем высших порядков содержат затухающие синусоиды различных частот, одна из частот обычно превалирует. Пиковое значение Мп частотной характеристики является мерой демпфирования превалирующего колебания переходной характеристики. Поэтому системы высоких порядков можно обычно анализировать, используя характеристические кривые системы второго порядка. В дополнение полоса частот, выше которой амплитудная характеристика имеет в основном постоянное значение, является мерой скорости успокоения, т. е. высшая скорость реакции соответствует частоте верхнего среза амплитудной характеристики.

19-5. ЭЛЕМЕНТЫ СЛЕДЯЩИХ СИСТЕМ

В настоящем параграфе рассматриваются характерные элементы следящих систем, которые могут быть применены при конструировании электромеханической следящей системы. Существует множество всевозможных вариантов элементов. При выборе тех или иных вариантов следует учитывать следующие характеристики: физические формы представленных величин, которые должны быть использованы на входе



и выходе каждого элемента, точность, требуемая от каждого элемента, временные характеристики, желательные и нежелательные воздействия передаточных функций элементов в следящем преобразовании и соответствие таких

разность, и обозначается символом, показанным на рис. 19-17. Знаки плюс или минус, поставленные рядом с датчиком ошибки, обозначают изменение знака, который относится к каждой величине, проходящей через датчик


0,1 0,8 ff,4 0,6 0,8 1,0 ?, 4 6 8 10

Рис. 19-21. Фазовая характеристика системы второго порядка.

характеристик элементов, как цена, надежность, габариты и стабильность передаточных функций при изменении температуры и износе.

19-5&. Датчики ошибки. Сигнал ошибки Ае на рис. 19-24 является разностью между входным сигналом 0ВХ и сигналом обратной связи 0О.С. Датчик ошибки является элементом следящей системы, который вырабатывает эту

ошибки. Как показано, + 9ВХ и -8в-с вырабатывают выходную величину (+ 0ВХ-8ох). Несколько обычно применяемых схем датчиков ошибок показано на рис. 19-24. Дифференциальный усилитель (см. гл. 3-17) также часто применяется в качестве датчика ошибки.

Потеициометрический мост на рис. 19-24, а является удобным средством получения элект-




О I 23456783 Ю atut

Рис. 19-22. Безразмерные характеристические функции системы второго порядка для единичного мгновенного изменения входной величины.


О 0,1 0,2 0,3 ОЛ 0,5 0,0 0,7

Относительный коэффициент демпфирования С Рис. 19-23. Пиковые значения модуля Мп в функции относительного коэффициента демпфи рования для системы второго порядка.

рического напряжения ошибки как разности между положениями движков потенциометров в0.с и ввх-

Трансформатор Е на рис. 19-24, б вырабатывает напряжение ошибки, пропорциональное относительному перемещению двух частей магнитной цепи. Катушка на центральном керне питается напряжением постоянного тока. Внешние катушки одинаковы и соединены последовательно и встречно. Напряжение ошибки равно нулю для симметричного положения подвижного сердечника. При перемещении подвижного сердечника в любую сторону от симметричного положения магнитное сопротивление каждой магнитной цепи изменяется, вызывая результирующее напряжение ошибки.

Сельсинный датчик ошибки на рис. 19-24, в выдает электрический сигнал ошибки как функцию разности положений роторов двух сельсинов. Механический дифференциал на рис. 19-24, г состоит, как показано, из механического зубчатого зацепления. Центральная шестерня может свободно вращаться, но ее ось вращается в подшипниках, закрепленных в раме. Угловое перемещение рамы будет пропорционально разности угловых перемещений ведущих шестерен, принимая за положительное направление вращения 6ВХ и 8ВЫХ, как показано на рисунке.

В тахометрическом датчике ошибки, показанном на рис. 19-24, д, напряжение ошибки пропорционально разности между положением движка потенциометра и угловой скоростью выходной оси. Напряжение ошибки, таким образом, управляет скоростью выходного вала.

Гироскоп, схематично показанный на рис. 19-24, е, может также быть применен в качестве датчика ошибки. Гироскоп состоит из быстро вращающегося ротора, смонтированного в карданном подвесе, состоящем из рамок 1 и 2 (как показано). Масса вращается вокруг оси А и в идеальном случае удерживает эту ось в фиксированном положении. Рама / свободно вращается вокруг оси В. Момент, приложенный к раме 2, вокруг оси С, заставит раму / процес-сировать вокруг оси В с угловой скоростью, пропорциональной этому моменту. Наоборот, если рама / вращается вокруг оси В с постоянной угловой скоростью, появляется момент на раме 2 относительно оси С. Данные в виде углового положения и скорости измеряются удержанием измерительной оси А в фиксированном положении и измерением углового перемещения внешней рамы относительно осей В и (или) С.

Устройство для разделения светового потока, показанное на рис. 19-24, ж, является оптическим средством получения сигнала ошибки, который является функцией линейного перемещения вдоль оси между фотоэлементами. Выходные сигналы фотоэлементов сравниваются с помощью мостовой схемы. Сигнал с выхода мостовой схемы является сигналом ошибки и зависит от разности интенсивностей света, посылаемого на каждый из фотоэлементов.

Передаточная функция датчиков ошибки равна KeGe(s), где Ке - масштабный коэффициент, определяемый преобразующим действием, изменяющим физические формы переменных. Ge(s) является функцией частоты, определяемой динамическими свойствами датчика ошибки. Обычно ее можно принять равной единице во всей интересующей нас полосе частот. Вообще говоря, динамические свойства датчика следует определять для каждого датчика в зависимости от определенного применения.

/9-56. Управляющие органы. Управляющий орган предназначен для модификации физической формы, фазовых и амплитудных характеристик сигнала ошибки для того, чтобы привести в действие привод. Для маломощных следящих систем, где требуемая мощность привода мала, применяются стандартные электронные усилители. Магнитные усилители можно использовать для малой и большой мощности.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 [173] 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233



0.0017