Электропривода опорно-поворотного механизма

Объект исследования: двухдвигательный электропривод опорно-пово-ротного механизма.

Результаты, полученные лично автором: построена модель двухдвигательного электропривода опорно-поворотного механизма с системой управления, обеспечивающей высокие динамические показатели.

Опорно-поворотный механизм (ОПМ) является составной частью некоторых машин и установок: антенн радиолокационных станций и систем космической связи, солнечных печей прямого наведения, специализированных подъёмно-транспортных машин и т. д.

На работу электропривода ОПМ в режиме непрерывного позиционирования (слежения) отрицательно влияют зазор и упругость в кинематической цепи «двигатель – редуктор – исполнительный орган». Исключение зазора достигается применением двухдвигательного электропривода, обеспечивающего так называемый «распор».

Разработана многоконтурная схема системы управления двухдвигательным электроприводом ОПМ, содержащая раздельные контуры токов двигателей, общий контур скорости, замкнутый по полусумме скоростей двигателей, общий контур положения исполнительного органа с переключаемой структурой регулятора положения и задатчик интенсивности.

 

 

Рис.1. Переключаемая структура регулятора положения

 

Переключаемая структура регулятора положения (рис. 1) обеспечивает допустимую ошибку в режиме слежения и быстрое перемещение исполнительного органа при позиционировании (в режиме наведения). В первом случае применяется ПИ-регулятор положения, а во втором – П-регулятор с задатчиком интенсивности. Задатчик интенсивности обеспечивает отработку средних и больших перемещений с малым перерегулированием и минимальной ошибкой в режиме позиционирования.

В зависимости от режима позиционирования, который определяется величиной ошибки, с выхода регулятора скорости РС (рис.2.) формируется соответствующий управляющий сигнал для силовых модулей электропривода М1 и М2, содержащих управляемые преобразователи и двигатели.

 

Рис.2. Формирование сигнала в зависимости

от режима работы электропривода

 

В режиме слежения один из двигателей создаёт двигательный момент, а другой тормозной, равный 20% от номинального момента двигателя, в результате чего создаётся распор и зазор в кинематической цепи оказывается выбранным. Это достигается путём включения «диодов» Д1 и Д2 на входе регуляторов тока РТ1 и РТ2 и подачи на токовые контуры сигнала Uрас одинакового значения и разного знака.

Для проверки работоспособности системы создана модель электропривода в программном комплексе Matlab Simulink. Параметры модели механической части электропривода выбраны с учётом типового решения для одного из вариантов азимутального привода антенной установки. Параметры электромагнитных подсистем соответствуют сервоприводу постоянного тока соответствующей мощности.

Проведено моделирование процесса перехода электропривода из режима наведения в режим слежения при гармоническом задании углового положения опорно-поворотного механизма. Исследовано влияние момента сухого трения и других внешних возмущений различного характера.

По результатам моделирования можно сделать вывод о работоспособности и хороших динамических показателях предложенной схемы системы управления двухдвигательным электроприводом ОПМ. Установлено также, что применение «демпфирующей» обратной связи по разности скоростей двигателей позволяет снизить необходимую величину момента распора.

Материал поступил в редколлегию 25.04.2017

ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ

УДК 621.438

Ю.В. Алексеева, Н.А. Белявцева

Научный руководитель: профессор кафедры «Тепловые двигатели», к.т.н.,

А.М. Дроконов

[email protected]