СЛЕДЯЩИЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Следящим называется ЭП, который обеспечивает (воспроизво­дит) с заданной точностью движение исполнительного органа ра­бочей машины в соответствии с произвольно изменяющимся вход­ным сигналом управления. Этот механический или электрический сигнал может изменяться в широких пределах по произвольному временному закону. Чаще всего он соответствует скорости или углу поворота оси или вала задающего устройства. Следящий ЭП при­меняется в антеннах радиотелескопов, системах спутниковой свя­зи, металлообрабатывающих станках, приводах роботов и мани­пуляторов, автоматических измерительных приборах и других уст­ройствах.

Следящий ЭП (рис. 209) состоит из датчиков входного 1 и вы­ходного 5 сигналов, измерителя рассогласования 2, системы управ­ления 3 и электродвигателя с механической передачей 4, которая приводит в движение исполнительный орган 6 рабочей машины.

Входной и выходной датчики преобразуют механические вели­чины (скорость или угол поворота вала) в электрические - входной сигнал U_вх и сигнал обратной связи U_oс. Измеритель рассогласова­ния 2, алгебраически суммируя эти сигналы, вырабатывает сигнал рассогласования ΔU, поступающий в систему управления электро­двигателем 3. Следящий ЭП представляет собой замкнутую струк­туру, действующую по принципу отклонения.

Рис. 209. Структурная схема следящего ЭП

Система управления 3 состоит из регулятора (усилителя) и сило­вого преобразователя, которые обеспечивают необходимое преоб­разование сигнала рассогласования ΔU в напряжение U, поступаю­щее на двигатель. За счет выбора схем регулятора и преобразовате­ля или введения корректирующих устройств обеспечивается необ­ходимый закон изменения этого напряжения во времени U(t) при отработке входного воздействия Ω_вх(t) или φ_вх(t).

Электродвигатель с механической передачей 4 в соответствии с законом изменения U(t) обеспечивает перемещение исполнительно­го органа 6. Иногда двигатель с механической передачей называют исполнительным механизмом (сервомеханизмом).

Классифицируются следящие ЭП по нескольким признакам.

При классификации следящих приводов по виду зависимости ошибки слежения от характера движения привода они подразделяются на две большие группы:

-следящие приводы, выполненные по позиционной схеме;

-следящие приводы, выполненные по скоростной схеме.

Следящие приводы, ошибка слежения которых в установившемся режиме пропорциональна скорости движения системы, называются позиционными.

Следящие приводы, ошибка слежения которых пропорциональна ускорению привода, называются скоростными. При постоянной скорости, т.е. ускорении равном нулю, ошибка слежения скоростного привода в установившемся режиме работы равна нулю.

Кроме этого, различают следующие виды следящих приводов:

-следящие приводы с управляющим сигналом, пропорциональным углу рассогласования (привод с пропорциональным управлением);

- следящие приводы с управляющим сигналом, пропорциональным углу рассогласования и его производной (привод с управлением по производной);

- следящие приводы с управляющим сигналом, пропорциональным углу рассогласования, его производной и интегралу от угла рассогласования и т.д.

Основными требованиями, предъявляемыми к силовому следящему приводу, являются требования устойчивости и точности. Устойчивость характеризуется временем успокоения колебаний в переходном режиме, а также величиной максимальной амплитуды колебаний.

В практике принято также определять устойчивость системы числом колебаний в переходном режиме. Обычно привод, удовлетворяющий как условиям точности, так и условиям устойчивости должен иметь в переходном режиме в зависимости от момента инерции нагрузки не более 2-2,5 полных колебаний.

Точность работы привода в установившемся режиме характеризуется коэффициентом его добротности. О точности привода судят по величине статической и динамической ошибки слежения. Статическая ошибка θ_ст

характеризует также чувствительность привода, под которой понимают минимальный угол рассогласования, на который начинает реагировать система.

Кроме точности и устойчивости, система характеризуется максимальными скоростью и ускорением выходного вала, которые она может обеспечить.

Важным параметром следящей системы является также диапазон регулирования, представляющий собой отношение максимальной скорости слежения, которую может обеспечить привод, к минимальной скорости. Диапазон регулирования современных следящих систем достигает 1000 и более.

Эксплуатационные качества привода характеризуются также временем переброски, под которым понимается время отработки приводом заданного большого угла рассогласования.

Мощность следящего привода определяется мощностью его исполнительного двигателя и усилительных устройств.