Приводы промышленных роботов. отчет Приводы промышленных роботов. Кгм 2 момент инерции
 Скачать 1.78 Mb.
|
|
Модуль поворота "А" Приводы промышленных роботов Рис. 1.1. - Кинематическая схема механизма манипулятора Исходные данные для проектирования привода электромеханического модуля выдвижения «A» исполнительного механизма манипулятора Нм) момент сопротивления навалу град) максимальный угол поворота (кг*м^2) момент инерции (1/c) максимальная скорость поворота мс) максимальное ускорение коэффициент неуравновешенности конструкции В) КПД механизма поворота Параметры питающей сети (%) Гц) Расчет мощности двигателя и выбор его по каталогу Для манипуляторов, работающих в цилиндрической системе координат, выражение для расчетной мощности двигателя запишется Вт Асинхронный двигатель АУ со следующими номинальными данными (об/мин) cинхронная частота вращения Вт) мощность двигателя (%) (%) КПД (%) номинальное скольжение (%) критическое скольжение (кг*м^2) момент инерции (отн.ед.) критический момент (отн.ед.) параметры схемы замещения Вт) номинальная мощность АД Расчет естественных механических и электромеханических характеристик Электромеханическая характеристика АД рассчитывается в соответствии со схемой замещения по соотношению где S – текущее значение скольжения Величины сопротивлений X 1 ’ , X 2 ’’ , R 1 ’ , R 2 ’’ , X m рассчитываются в соответствии с соотношениями - базовое сопротивление - (А)номинальный ток фазы старторы АД Расчетные значения активных и индуктивных сопротивлений схемы замещения приведены в таблице Параметры схемы замещения АД Сопротивления X 1 и R 1 рассчитываются по формулам При переходе к традиционной схеме замещения принимаем для нее в соответствии с обозначениями Параметры схемы замещения АД Все дальнейшие обозначения в тексте соответствуют данной схеме замещения Ток намагничивания АД I рассчитывается по формуле Ток I 1 рассчитывается из предположения, что треугольник тока АД является прямоугольным, тогда Расчетная механическая характеристика АД получается с помощью формулы Клосса Электромеханическая характеристика АД рассчитывается в соответствии со схемой замещения, приведенной на схеме по соотношению Переход от скольжения к частоте вращения осуществляется с помощью соотношения Номинальная скорость вращения АД Синхронная скорость вращения АД Номинальный момент АД Начальный пусковой момент Минимальный момент Критический момент Данные расчетов представлены ниже массивами и приведены на рисунке 1.2 Рис. 1.2. - Графики зависимостей M=f(w), I 2 ”=f(w), I 1 = f(w). Составление функциональной схемы и расчет параметров системы частотно-токового управления асинхронного двигателя Для реализации частотно-токового управления необходима реализация нелинейных зависимостей I 1max =f(S a ) и j 1 =f(S a ). Для обеспечения условия y 2 =const в динамических процессах необходимо регулировать амплитуду и фазу тока статора по формулам Электрическая скорость вращения поля статора, соответствующая номинальной частоте Индуктивность главного поля АД Индуктивность старторной и роторной цепи Определим определим из соотношения Значение определим из номинального режима работы АД, пологая при этом треугольник токов прямоугольным амплитудные значения токов. Амплитудное значение потокосцепления трехфазной машины Амплитудное значение потокосцепления в двухфазной машине По соотношениями рассчитаны зависимости I 1max(2) =f(S a ) и j 1 =f(S a ) Рис. 1.3- Зависимости I 1 =f(S a ), I 1max(2) =f(S a ), I 1max(3) =f(S a ). Рис. 1.3- Зависимость Пересчет зависимостей производится на основании соотношения Рассчитываем механические характеристики в системе частотно-токового управления, обеспечивающей поддержание Выражение для электромагнитного момента двигателя- число пар полюсов АД Рис. 1.3- Зависимость I 1 =f(S a ), I 1max(3) =f(S a ), М Расчет параметров контура регулирования момента Взяв за максимальное значение входного напряжения преобразователя по каналам частоты, фазы и амплитуды тока определим необходимые коэффициенты передачи по частоте, фазе и амплитуде тока ПЧ. Значения коэффициентов передачи ПЧ: Величина берется из зависимостей для момента М > стоп Полагаем, что коэффициент передачи датчика скорости равен коэффициенту положительной обратной связи по скорости Требуемая величина коэффициента усиления регулятора момента РМ Жесткость механической характеристики при 2 = Величина Найдя и приняв заполучим величину - передаточное число редуктора. Нелинейный элемент НЭ1 формирует сигнал задания U УТ в нелинейной зависимости от В канале формирования фазы включен нелинейный элемент НЭ2, формирующий сигнал в функции Расчеты сведены, а зависимости Uут, уф, рассчитанные с помощью соотношений приведены на рисунках Значение скольжения, соответствующее СТОП Максимальное значение f 1max (w о эл.max ) определяется полкой регулятора момента РМ Рис. 1.4- Зависимость M=f(S a ), U ут =f(S a ), U зм =f(S a ),U уф =f(S a ). Расчет параметров контура регулирования скорости Расчет параметров контура регулирования скорости ведем в следующей последовательности. Некомпенсируемая постоянная времени привода T o =T Ф +T Э =0,01+0,01=0,02 (с. Принимается . Величина коэффициента обратной связи по скорости суммарный момент инерции привода Максимальное напряжение на входе регулятора скорости Для увеличения входного напряжения U ЗСmax выбираем В итоге получим требуемое напряжение на входе регулятора скорости Расчет статических характеристик производится в соответствии с соотношением Рис. 1.5- Зависимости w max =f(M) и w Из приведённых на рисунке 3.5 графиков видно, что при любом даже сравнительно малом изменении момента скорость изменяется значительно. Отсюда можно сделать вывод, что без расчёта коэффициента изменения момента делаем выбор ПИ регулятора. Для примера рассчитаем диапазон регулирования скорости при значительном изменении Мот Мн до Мн. При изменении нагрузки двигателя диапазон регулирования составит Следовательно, пропорциональный регулятор скорости не позволяет получить большой диапазон регулирования скорости. Для расширения диапазона регулирования и обеспечения астатизма по нагрузке используем ПИ-регулятор скорости В соответствии со схемой ПИ-регулятора скорости постоянная цепи обратной связи регулятора Задаваясь кОм, определим значение емкости конденсатора Значение КОС, приведенное к задающей цепи Приняв R ЗС =R ОС , получим Коэффициент усиления регулятора Задавшись кОм, определим Полученная система является астатической по нагрузке при значительном перерегулировании, могущем достигать до 56%. Для устранения этого негативного явления на вход регулятора скорости включается звено с передаточной функцией Расчет параметров контура регулирования положения Для расчета параметров контура регулирования положения определим двmax (град) максимальный угол поворота механизма Величина коэффициента обратной связи по положению при выборе (В) составит Коэффициент усиления регулятора положения Величина итак как в приводах ПР перерегулирование по положению недопустимо Приведём момент сопротивления к валу двигателя Определяем допустимое значение начальной скорости привода, при которой момент привода в процессе замедления не будет достигать стопорного значения при МС уч U П р K уч 2 0 M C M p T 1 M a б уч U П р K уч 2 1 p T Э 0 M C M p T 1 M Приняв М С =М Н , определим величину статической ошибки позиционирования Функциональная схема электропривода приведена на риса структурная – на рис. Рис. 1.6 а)Структурная схема контура регулирования момента при идеальном поддержании 2 max = const; б)Схема построения системы частотно-токового управления. уч U П р K уч 2 ЭЛН П p 0 0 a S АД ИТ ПЧ уф U ут U уч U ДС a S a S ут U уф U АД ИТ ПЧ уф U ут U уч U ДС 2 НЭ 1 НЭ PM C C f , U 1 i ЗС U OC K PC ПС K ЗM U ПС K ; max 1 ут ут U K I ; 1 уф уф U K 0 уч U f K ЭЛ Рис. Регулирование момента по отклонению с использованием компенсационного способа управления с помощью положительной обратной связи по скорости. Рис. Схема ПИ-регулятора скорости ЗС U p T p T И K 1 1 1 Ф Э 4 1 АД ИТ ПЧ ДС ДП K пс K ос K оп РП РС НЭ1 НЭ2 РМ уф U ут U уч U зп U Рис. Структурная схема ПИ-регулятора скорости. Рис. Функциональная схема электропривода 1 рп K 1 p T K ф рc 1 p T K э м p J 1 p 1 оп K оc K U зп U оп U зс U ос U зм M M c Рис. Структурная схема электропривода Параметры Числовые значения Uзп 10 Uзс 91,18 Uзм 1,58 Kрп 165,419 оп 0,01 ос 0,29 Kрп 1 Kрс 0,94 м 6,78 ф 0,01 э 0,01 Jсум 0,074 ω 52,12 Ф 6,28 Структурная схема для расчета на ЭВМ приведена на рис. Расчет производился в пакете ПДС. На рис, изображены графики расчетных значений переходных процессов отработки заданного перемещения Расчет динамических режимов отработки больших и малых перемещений на ЭВМ Рис. Схема модели в VisSim. Рис. Графики переходных процессов обработки больших перемещений |