Задание 1. Синтез следящей системы

Исходная нескорректированная система представлена на рис. 2.1. Варианты задания приведены в табл. 2.1.

Рис. 2.1. Следящий электропривод на основе системы ЭМУ-Д

В функциональной схеме следящего электропривода обозначено: Д – электродвигатель постоянного тока независимого возбуждения, ЭМУ – электромашинный усилитель, СД – сельсин-датчик, СП – сельсин-приемник, ФЧВ – фазочувствительный выпрямитель, УПТ – усилитель постоянного тока, АД – асинхронный двигатель, Р – редуктор, ОУ – объект управления.

Задающим воздействием в этой схеме является угол поворота ротора сельсина-датчика β, регулируемой координатой − угол поворота выходного вала редуктора α, который измеряется сельсином-приемником. Пара СД и СП включены по трансформаторной схеме, которая позволяет формировать сигнал рассогласования (переменное напряжение U_С), пропорциональный ошибке слежения . Этот сигнал подается на ФЧВ, который выпрямляет напряжение U_С с учетом его величины и фазы. Последняя определяется знаком δ, отсюда следует, что выходное напряжение фазо-чувствительного выпрямителя U_В имеет пропорциональную зависимость от ошибки δ.

Постоянное напряжение U_В усиливается УПТ и подается в прямую и обратную обмотки управления ЭМУ в соответствие со знаком U_В. Электромашинный усилитель выполняет роль усилителя мощности. По существу – это двухкаскадный генератор постоянного напряжения, который приводится в движение от асинхронного двигателя. Последний питается от трехфазной сети и вращается с некоторой постоянной скоростью. Напряжение на выходе электромашинного усилителя U_Д пропорционально напряжению, подаваемому в обмотку управления U_У. Под действием напряжения U_Д двигатель вращается с определенной скоростью в прямом или обратном направлении в зависимости от знака U_Д.

Редуктор Р в следящих системах обычно существенно понижает обороты, т.е. его коэффициент передачи значительно меньше единицы. В данной системе объектом управления по существу является двигатель с редуктором, т.к. обратная связь организована по положению вала Р. Однако с учетом того, что ОУ жестко связан с валом Р можно считать, что объектом управления является система Д - ОУ. Работает САУ следующим образом. Если угол поворота не изменяется, то α =β и δ = 0, все напряжения U_С, U_В, U_У, U_Д равны нулю и двигатель не вращается. При повороте вала СД на некоторый угол в ту или иную сторону возникнет рассогласование , появятся соответствующие напряжения, включая напряжение на двигателе Д. Последний начнет вращаться вместе с Р и СП в том же направлении, что и СД. Как только выполнится равенство α =β двигатель Д и редуктор Р остановятся. Если угол β изменять постоянно, то он будет отслеживаться системой с определенной ошибкой δ. Очевидно, чем выше скорость и ускорение входного вала β, тем больше ошибка слежения.

Таблица 2.1

Наименование данных	Варианты
Постоянная вре-мени поперечной цепи ЭМУ, ТК, с	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.65	0.55	0.45	0.35	0.25
Постоянная време-ни якорной цепи ЭМУ и Д, ТЭ, с	0.05	0.08	0.05	0.08	0.03	0.06	0.09	0.1	0.15	0.1
Электромеханичес-кая постоянная времени Д, ТМ, с	0.02	0.25	0.15	0.3	0.2	0.3	0.25	0.15	0.18	0.15
Постоянная време-ни обмотки управ-ления ЭМУ, ТУ, с	0.006	0.005	0.007	0.006	0.005	0.007	0.006	0.005	0.007	0.006
Коэффициент пе-редачи сельсинов KC, в/рад
Коэффициент пе-редачи УПТ, KУ
Коэффициент пе-редачи ЭМУ, KЭ
Коэффициент пере-дачи Д, KД, рад/с/в		1.5		2.5		1.5
Коэффициент пе-редачи Р, KР	0.05	0.025	0.1	0.012	0.08	0.008	0.01	0.01	0.01	0.01
Коэффициент пе-редачи ФЧВ, KВ	0.7	0.8	0.9	0.95	0.85	0.75	0.8	0.9	0.75	0.85
Максимальная ско-рость Ω м, град/с
Максимальное ус-корение ε м, град/с2
Максимальная ошибка eд, угл.мин
Перерегулирование σ, %
Время переходно-го процесса , с	0.8	0.8	0.4	0.4	0.7	0.7	0.6	0.5	0.4	0.25