1. Цель работы

Экспериментальное определение нагрузочных характеристик силовой части испол­ни­тельной системы, расчёт по полученным дан­ным сопротивления якорной цепи и его со­став­ляющих, эксперимен­тальное определение параметров передаточной функции ШИП, дат­чи­ков тока и частоты вращения.

2. Теоретические пояснения

Важнейшим параметром электромеханического привода явля­ется сопротивление якорной цепи R_а. Оно определяет электромехани­ческую характеристику (I_а), максимально возможный диапазон из­менений частоты вращения D, а также электромагнитную T_а и элек­тромеханическую T_м постоянные времени привода. От последних за­висят быстродействие и устойчивость исполнительной системы. Та­ким образом, R_а является важнейшим парамет­ром исполнительных систем, подлежащим определению при их проектировании и исследо­вании.

В системе ШИП-Д сопротивление якорной цепи складывается из внутреннего со­про­тивления преобразователя R_п, сопротивлений якоря двигателя R_я, дросселей R_др и шунта дат­чика тока R_ш.

Отличное от нуля значение R_п связано с ограниченной мощно­стью широтно-им­пульс­ного преобразователя. Последняя соизмерима с мощностью двигателя, проявляется как паде­ние напряжения _U_п на выходе ШИП при увеличении тока нагрузки.

Наличие R_др и R_ш связано с необходимостью иметь в якорной цепи элементы для сглаживания пульсаций тока и для получения сиг­нала обратной связи по току.

Все три составляющие R_а заметно ухудшают жёсткость элек­тромеханической харак­теристики и регулировочные свойства ра­зомкнутого привода. Однако использование ШИП и обратных связей, в том числе по току, даёт возможность создавать замкнутые системы ре­гу­лирования, точно, быстро и с большим усилением по мощности управлять двигателем и манипуляционным механизмом.

Известно, что для системы ШИП-Д без обратных связей паде­ние частоты вращения _, обусловленное увеличением тока якоря на _I_а, определяется выражением

, (1)

где  - падение напряжения на ; , (1/c)/В - коэффициент пере­дачи двигателя по напря­жению. Отсюда следует, что можно опреде­лить без определения его составляющих из электромеханической характеристики при известном .

Составляющие  , такие как R_п и R_др, нетрудно определить по характеристикам U_п(I_a) и _U_др = U_п(I_a) - U_я(I_a) соответственно. Вели­чины R_я, R_ш и R_др указываются в паспортных дан­ных устройств, а также могут быть определены прямым замером с помощью омметра для из­мере­ния малых сопротивлений (измерительным мостом).

Для быстродействующих и широкополосных исполнительных систем роботов акту­альной является задача обеспечения их помехо­защищённости.

В сигнале управления ШИП возможны высокочастотные пуль­сации, наводки и дру­гие помехи. Они могут приводить к резким, скачкообразным изменениям как мгновен­ного, так и среднего значе­ния выходного напряжения преобразователя, что нарушает нор­маль­ную ра­боту привода. Для защиты от этих помех на входе преобразо­вателя устанавли­вают сгла­жи­вающий RC фильтр. Обычно основная и самая низкочастотная помеха - это пульсации сиг­нала управления ШИП с частотой импульсной модуляции. В связи с этим по­стоянную вре­мени фильтра T_ф выбирают по условию сглаживания названной помехи, то есть T_ф бе­рут в 3-5 раз больше периода импульсной моду­ляции. Инерционность преобразо­вателя по управле­нию, вызванная таким фильтром, оказывается преобладающей, так что свойства ШИП по управлению представляют апериодическим звеном первого порядка с по­стоянной времени T_п = T_ф.

Следует отметить, что постоянная преобразователя по управле­нию определяется не только параметрами собственно R и C его фильтра. Она зависит также от сопротивления, на которое нагружен этот фильтр, а также от внутреннего сопротивления источника сиг­нала U_У, что необходимо учитывать при математическом описании ШИП.

Для защиты привода от высокочастотных пульсаций и помех фильтрами оборуду­ются также датчики сигналов обратных связей. Соображения по выбору их постоянных времени аналогичны описан­ным выше.

Инерционности ШИП и датчиков обратных связей, связанные с наличием фильтров, могут оказать существенное влияние на качество регулирования в замкнутом приводе, по­этому подлежат оценке и учёту при проектировании системы.