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

Главным требованием к усилителю является создание достаточной мощности для управления приводом. Усилитель должен вносить незначительный фазовый сдвиг для заданной полосы частот. Если применяется усилитель постоянного тока, то фазовый сдвиг обычно не является серьезной проблемой. Если применяется усилитель переменного тока или усилитель с усилением на несущей частоте для управления двухфазным индукционным двигателем, должны быть приняты меры к тому, чтобы фаза выходного сигнала усилителя и фаза сигнала, поданного на обмотку возбуждения двигателя, были сдвинуты примерно на 90°.

Управляющий орган обычно содержит какую-либо стабилизирующую схему, которая необходима для удовлетворительной работы всей следящей системы. Анализ устойчивости и применение стабилизирующих схем рассматриваются в § 19-6 и 19-7. Коэффициент усиления усилителя определяется в первую очередь требованиями поточности системы. Изменение коэффициента усиления в рабочих условиях должно быть доведено до возможно меньшей величины, для того чтобы упростить выполнение стабилизации.

Выбор усилителя переменного или постоянного тока зависит от многих факторов и, в частности, от вида входных и выходных сигналов и конструкции привода. Иногда предпочитают усилитель переменного тока, так как в этом случае снимается проблема дрейфа нуля выходного напряжения, присущая усилителям постоянного тока. С другой стороны, стабилизирующие цепи усилителей переменного тока чувствительны к изменениям несущей частоты и, следовательно, стабилизация в схемах постоянного тока часто оказывается более простой. Если учесть изложенное выше, то мы придем к требованию превращения сигналов постоянного тока в сигналы переменного тока в управляющих органах следящих систем. Для такого превращения применяются модуляторы и демодуляторы. При применении модуляторов и демодуляторов необходимо рассмотреть их влияние на передаточные функции управляющего органа.

Некоторые схемы модуляторов и демодуляторов показаны на рис. 19-25. В модуляторе с прерывателем на рис. 19-25, а используются вибрация язычка несущей частотой. Выход и вход первой схемы рассчитаны на одну величину. Модулятор с прерывателем может давать и две выходные величины при одной входной, как показано во второй схеме. Третья схема имеет один выход, являющийся разностью между двумя входными сигналами.

Двухдиодный модулятор эквивалентен первой схеме с прерывателем. Оба диода проводят

одновременно в одни из полупериодов переменного тока несущей частоты и на это время надежно заземляют выходную цепь. Мгновенное значение и„ равно входному значению и , когда диоды заперты. Разность между входными сигналами может быть получена, если второй сигнал подан между средней точкой


г\Свет

Фотоэлемент [j 1] Фотоэлемент

Зеркало лодувлом 30 ° ж)

Рис. 19-24. Датчики ошибки. а - потенциометрический мост; б - трансформатор с подмагничива-иием; в - сельсины; г - механический дифференциал; о - тахометр; е - гироскоп; ж - устройство для разделения светового потока.

трансформатора и землей, т. е. модулятор можно применить и в качестве датчика ошибки.

Мостовая схема на рис. 19-25, в является другим примером диодного модулятора.

Триодный модулятор, представленный на рис. 19-25, г, является иной формой переключателя, работающего от напряжения переменного тока. Сетки соединены в фазе. В течение положительного полупериода несущей частоты на сетках ламп одна из двух ламп проводит (в зависимости от полярности входного сигнала), и это создает выходной сигнал. В течение отрицательного полупериода несущей частоты ни одна из ламп не проводит и выходное напряжение равно нулю. Фаза выходного напряжения переменного тока является функцией полярности иа входе, а амплитуда выходного сигнала пропорциональна амплитуде на входе.



Триодиый демодулятор, показанный на рис. 19-25, д, является полу волновым фазо-чувствительным детектором. Выходное напряжение постоянного тока пропорционально амплитуде напряжения переменного тока, а по-

полярность выходного напряжения становится отрицательной. Сопротивление смещения в цепи сетки подбирается таким, что лампы открыты по сетке только в течение положительного полупериода напряжения несущей частоты.

ПП[,

(2) а)


Сигнал оишбни

перемен -ноготона

3 -

Выход

Рис. 19-25. Модуляторы и демодуляторы для преобразования сигналов. а - модуляция прерыванием, б - двойной диод; в - мостовая схема; г- триодный модулятор; д - триодный демодулятор; е - управляющий орган с преобразованием сигнала; / - усилитель переменного тока; 2 - демодулятор; 3 - стабилизированная схема постоянного тока; 4 - модулятор; 5 - усилитель мощности; 6 -привод переменного тока.

лярность напряжения постоянного тока зависит от относительной фазы (сдвига фаз) между входным сигналом и напряжением несущей частоты. Сетки соединены в фазе. Если входное напряжение и напряжение на сетке совпадают по фазе, то проводит первая лампа и напряжение постоянного тока получается положительным. Если напряжения на сетке и входе сдвинуты на 180°, то проводит вторая лампа и

Важно, чтобы напряжение переменного тока на входе и напряжение несущей частоты имели фазовый сдвиг 0 и 180°.

Можно использовать множество схем демодуляторов. Например, прерыватели, применяемые для модуляции, можно использовать и как демодуляторы. Для этого нужно синхронизировать прерыватель напряжением переменного тока так, чтобы пропускать напряжение пере-



менного тока на выход только в один из полупериодов. Выходное напряжение можно затем пропустить через фильтр, так что образуется однополярный сигнал постоянного тока, полярность которого зависит от относительной фазы между управляющим напряжением и напряжением несущей частоты. Основными требованиями к демодуляторам является обеспечение необходимой связи между амплитудой и полярностью выходного напряжения постоянного тока и амплитудой и фазой модулированного напряжения переменного тока, удовлетворительной линейности в границах возможных уровней напряжений и малый дрейф для выходного напряжения постоянного тока.

Применение способа преобразования напряжений показано на рис. 19-25, е. Универсальный управляющий орган следящей системы использует модуляторы и демодуляторы для того, чтобы избежать стабилизирующих схем переменного тока, которые могут быть чувствительны к изменениям несущей частоты. Такой усилитель имеет преимущества бездрейф-ного усилителя постоянного тока. Несущая частота управляющего напряжения должна быть по меньшей мере в 10 раз большей, чем частота высшей значащей компоненты входного напряжения 1.

19-5в. Приводы. Приводом следящей системы может служить электрический, пневматический нли гидравлический двигатель или другое устройство, способное преобразовывать сигналы, поступающие от управляющего органа, в требуемую выходную величину. Ниже в качестве приводов следящих систем рассматриваются только электрические двигатели.

Существует множество факторов, которые необходимо учитывать при выборе двигателя для применения в следящей системе 2.

С и с т е м а. Сюда следует отнести требования, диктуемые тем или иным типом выхода (т. е. перемещение, постоянная скорость и т. п.), ограничением ускорения, допустимым запаздыванием, допустимой ошибкой, заданным источником питания, предполагаемой длительностью рабочего цикла, необходимостью реверсирования, сглаживанием и системой демпфирования или условиями устойчивости.

Нагрузка. Сюда следует отнести требования, диктуемые нагрузкой, и, в частности, требуемые мощность и момент, инерционные характеристики, характеристика трения в нагрузке.

Среда. Сюда следует отнести такие факторы, как температура, влажность и вибрация.

Важнейшим требованием обычно является способность двигателя создавать ускорение в нагрузке. Эта способность зависит от момента, который можно получить от двигателя, и обратно пропорциональна моменту инерции мотора и нагрузки. Таким образом, отношение полезного момента двигателя к моменту инер-

1 Максимальный фазовый сдвиг может получиться примерно 36°, если применяется отношение частот 10 : 1. См. рис. 5-47.

2 См., например, P. S. Edwards, Selecting electric servomotors. Machine Design, January 1949, а также Э. И. Г и т и с, Электрорадиоавтоматика, Госэнергоиздат, 1959.

ции является важнейшим фактором, определяющим качество серводвигателя. Если удовлетворяется требование получения необходимого отношения M/J, то может быть применен стандартный двигатель постоянного или переменного тока, но обычно для применения в следящей системе требуется произвести специальный расчет двигателя для получения наибольшего отношения M/J.

В качестве двигателей для следящих систем могут быть использованы как сериесные, так и шунтовые двигатели постоянного тока, а также индукционные двигатели переменного тока.


Инерция g)

Рис. 19-26. Характеристики серводвигателей. а - шунтовой двигатель постоянного тока; б - двухфазный индукционный двигатель; в - привод с муфтами.

Преимуществом двигателей постоянного тока являются меньший вес и больший пусковой момент при той же мощности. Преимуществом двигателей переменного тока являются большая надежность благодаря отсутствию коммутации, вызывающей шумы, износ и повреждения на больших высотах.

1. Шунтовой двигатель постоянного тока схематически показан на рис. 19-26, а. Серводвигатель такого типа может управляться как изменением тока в цепи якоря, так и изменением тока в цепи возбуждения. Если применяется управление в цепи якоря, цепь возбуждения подключается к источнику постоянного тока, а напряжение на якорь подается от управляющего органа следящей системы. При применении этого способа в системах большой мощности напряжение питания якоря обычно поступает от отдельного мотор-генератора, ток в цепи возбуждения которого изменяется с помощью усилителя следящей системы. В маломощных следящих



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



0.0016