Разработка и исследование моноблочных электромеханических приводов с высокой плавностью выходного перемещения

• Автор: Новикова, Елена Александровна
• Шифр специальности: 05.02.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 230 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Плавность — важный показатель качества работы привода
1.1. Требования к плавности перемещения в различных устройствах следящих систем
1.2. Анализ применяемых оценок плавности. Обоснование критерия
1.2.1. Понятие плавности и анализ применяемых оценок плавности
1.2.2. Определение показателей плавности
1.3. Обоснование моноблочных конструкций приводов и анализ плавности исполнительных механизмов
1.3.1. О преимуществах приводов моноблочного исполнения в решении задачи обеспечение плавного выходного перемещения
1.3.2. Анализ плавности исполнительных механизмов
1.4. Выводы. Постановка задачи исследований
Глава 2. Анализ динамики моноблочного электромеханического привода поступательного перемещения
2.1. Математическая модель моноблочного электромеханического привода поступательного перемещения
2.2. Анализ динамических характеристик линейной модели
2.2.1. Устойчивость линейной системы
2.2.2. Определение амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик при различных возмущениях
2.2.3. Анализ плавности моноблочных приводов при гармонических возмущениях
2.3. Анализ плавности в системе с зазором
2.3.1. Зазор в передаче и его модель
2.3.2. Анализ применимости метода гармонической линеаризации для определения автоколебаний
2.3.3. Исследование автоколебаний численными методами
2.3.4. Численный анализ плавности в системе с люфтом
в установившемся режиме
2.4. Плавность работы на низких скоростях
2.4.1. Процесс трения в механической части привода
и его модель

2.4.2. Исследование динамики в режиме фрикционных автоколебаний
2.4.3. Численный анализ плавности в системе с «сухим трением»
2.5. Экспериментальные исследования динамических характеристик моноблочного привода
2.5.1. Описание эксперимента
2.5.2. Анализ результатов испытаний
2.6. Выводы по главе
Глава 3. Плавность роликовинтовых исполнительных механизмов
3.1. Влияние кинематической погрешности
на плавность работы РВМ
3.2. Зазоры в РВМ и способы их устранения
3.2.1. Определение вероятного зазора в РВМ
3.2.2. Способы устранения зазоров в сопряжениях РВМ
3.2.3. Анализ влияния устройств для выбора зазоров на плавность выходного перемещения
3.3. Выводы по главе
Глава 4. Синтез моноблочного электромеханического привода
с высокой плавностью выходного перемещения
4.1. Силовой синтез по минимуму потребляемой мощности
4.1.1. Определение допустимого диапазона кинематических передаточных функций
4.1.2. Оптимизация КПФ по минимуму потребляемой мощности
4.1.3. Расчет тепловыделения при форсированных режимах
4.2. Синтез привода по качеству переходного процесса
4.3. Проектирование РВМ с повышенной плавностью
4.3.1. Определение схемы конструктивного исполнения РВМ
4.3.2. Методика проектирования РВМ с повышенной плавностью
4.4. Пример расчета моноблочного привода с применением методики синтеза по плавности
4.5. Примеры разработанных конструкций
Общие выводы
Список литературы
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время значение электромеханического привода в системах управления значительно возросло. Это объясняется тем, что в современной технике все больше требуется автономных устройств, обладающих наименьшими массой и габаритами, а так же систем наиболее экономичных с точки зрения энергопотребления. Причем, чем «ответственнее» система управления, тем более жесткие требования предъявляются к качеству выходного движения привода.
Вопросы повышения качества выходного движения всегда были в поле зрения разработчиков приводов и следящих систем. Эти вопросы решались, в основном, средствами управляющей части — синтез наилучших корректирующих звеньев, синтез оптимальной управляющей части, выбор оптимальной структуры регулятора и обратных связей и т.п. Как известно, силовая часть привода также оказывает существенное влияние на работу следящей системы, и поэтому изучение особенностей, вносимых редуктором, весьма сложна и актуальна.
Один из резервов получения «качественного» выходного движения привода находится в конструктивном исполнении его силовой части. Оно может быть реализовано в новых компактных приводах на базе современных электродвигателей с полым ротором и перспективных исполнительных механизмов. Такая модернизация силовой части позволит значительно улучшить выходные характеристики управляемого объекта.
Поэтому совершенствование методик анализа и синтеза электромеханических систем является непременным условием успешного выполнения многочисленных требований к качеству выходного движения электромеханических систем управления.
В последнее время стало недостаточным оптимизировать и синтезировать приводы по критериям быстродействия и точности. Все чаще стала возникать необходимость в таком показателе качества динамики как плавность.
Работы в этом направлении проводили И.И.Артоболевский [7, 8], В.А.Бесекерский [17,18,75], Б.В.Новоселов [19, 68-70], Б.К.Чемоданов [77], Е.П.Попов [18,76], О.П.Михайлов [47]. Во Владимирском государственном университете в течение 15 лет под руководством профессора Морозова В.В. проводились работы по созданию перспективных электромеханических приводов. За это время были разработаны методы расчета и проектирования электромеханических модулей с высоким быстродействием, точностью и низкой виброактивностью. Однако, в известных работах не

о , км кд
к п т
К = м К
Бцкр + кмкх к>цкР + кмкх
ТМ=Т11+ к&5(т2 + кмка); Т& = ——т-- — ;
5хК> (пкр + кмкх ]
Т3=-~- 8 = 1 + к(08х{5цк3 + кмку).
Исходя из уравнения (2.18), выпишем передаточные функции выходного перемещения для каждого возмущения:
- передаточная функция по напряжению:
—. (2,9) и{р) Ар + Вр +Ср +Ор +
- передаточная функция по возмущению от кинематической погрешности:
(2.20)
кР) Ар + Вр + Ср 4- Бр +1
- передаточная функция по возмущению от нагрузки:
+ 11+ПР + ’] (0 №р) Ар + Вр + Ср + Ир +1
Передаточные функции (2.19) - (2.21) позволяют получить закон выходного перемещения х2 в зависимости от возмущений. При анализе плавности необходимо знание законов изменения скорости т2 и ускорения а2 выходного перемещения. Так как г2(р) = рх2(р), то передаточные
функции скорости определяются из выражений (2.19) - (2.21) умножением на оператор дифференцирования:
- передаточная функция скорости по напряжению:
- 4 теркы’+1'>— (222)
и(р) Ар +Вр +Ср + Ор+ где К и = км ка Бх - коэффициент передачи напряжения по скорости;