Методы диагностирования следящих электроприводов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Классификация следящих электроприводов

1.1 Проектирование следящего электропривода

1.2 Типовая структура следящего ЭП с числовым программным управлением (ЧПУ)

1.3 Настройка следящих систем и обнаружение неисправностей в их работе

Введение электропривод проектирование автоматический

Следящий электропривод является наиболее типичным среди замкнутых систем автоматического управления и регулирования. Следящей называют систему, предназначенную для восприятия с высокой степенью точности величины, меняющейся в широких пределах по произвольному, заранее неизвестному закону. Их применение обусловлено растущими масштабами производства, введения новых технологий с использованием промышленной автоматики и робототехники. Эти системы используются и в устройствах, спецификой которых является работа в экстремальных условиях, при которых нахождение оператора невозможно или затруднено.

Наиболее широко распространены электромеханические позиционные следящие системы, воспроизводящие выходную величину в виде механического перемещения.

1. Классификация следящих электроприводов

Следящий электропривод (см. рисунок 1) состоит из датчика входного сигнала 1 и датчика 5 выходной координаты, измерителя рассогласования 2, системы управления 3 и электродвигателя с механической передачей 4, которая приводит в движение исполнительный орган 6 рабочей машины.

Рисунок 1. - Структурная схема следящего электропривода

Датчики входной и выходной величин преобразуют механические величины (скорость или угол поворота вала) в электрические -- входной сигнал Uвх и сигнал обратной связи Uос. Измеритель рассогласования 2, алгебраически суммируя эти сигналы, вырабаты­вает сигнал рассогласования U?, поступающий в систему управления 3. Следящий электропривод по своей структуре представляет собой замкнутую систему, действующую по принципу отклонения.

Система управления 3 состоит из регулятора (усилителя) и силового преобразователя, которые обеспечивают необходимое преобразование сигнала рассогласования U? 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.

Электродвигатель и механическая передача 4 в соответствии с законом изменения ИО обеспечивают перемещение исполнительного органа 6. Иногда двигатель с механической передачей называют исполнительным механизмом (сервомеханизмом).

Классификация следящего электропривода может быть выполнена по нескольким признакам. Если следящий электропривод предназначен для воспроизведения с заданной точностью скорости движения исполнительного органа, он называется скоростным, а если положения -- то позиционным.

Различают следящие электроприводы с непрерывным и прерывным управлением; последние, в свою очередь, делятся на релейные и импульсные.

В следящих электроприводах непрерывного действия напряжение, пропорциональное сигналу рассогласования, постоянно подается на двигатель.

Следящий электропривод релейного действия характеризуется тем, что напряжение на двигатель подается только в том случае, когда сигнал рассогласования достигает определенного значения. Поэтому работа релейного следящего электропривода характеризуется определенной зоной нечувствительности по отношению к входному сигналу.

Импульсный следящий электропривод отличается тем, что управляющее воздействие на двигатель подается в виде импульсов напряжения, амплитуда, частота или заполнение которых изменяется в зависимости от сигнала рассогласования. В этих случаях говорят соответственно об амплитудно-, частотно- и широтно-импульсной модуляции сигнала управления.

В следящем электроприводе используются двигатели переменного и постоянного тока, различные виды усилителей (электромашинные, магнитные, полупроводниковые, пневматические, гидравлические), датчики скорости и положения и другие аналоговые и цифровые устройства управления.

1.1 Проектирование следящего электропривода

Проектирование опытного образца следящего привода включает в себя создание эскизного проекта (при проведении предварительных поисковых работ иногда ему предшествует аванпроект), технического и рабочего проектов. Затем следует изготовление привода и все необходимые испытания с последующей доработкой по результатам испытаний. Объем различных стадий проектирования может существенно измениться в зависимости от технического задания (ТЗ), однако они выполняются в определенной последовательности.

1. Предварительный расчет с выбором основных параметров привода. Этот расчет мощности и выбор типа силовых и исполнительных двигателей, определение разновидности следящего привода, составление подробной блок-схемы привода и расчет статических ее характеристик, предварительный динамический расчет линейной модели следящего привода на соответствие ТЗ.

2. Определение характеристик основных элементов привода и составление принципиальных электрических схем.

3. Разработка лабораторного макета привода и параллельно этому конструктивные проработки по элементам и блокам привода и вопросам компоновки привода на объекте.

4. Испытание и исследование лабораторного макета привода на стенде и снятие экспериментальных характеристик как элементов, так и привода в целом. Уточнение динамических характеристик привода на основании экспериментальных данных как аналитическим расчетом, так и математическим моделированием на электронных моделях (реже на ЦВМ).

5. Разработка комплекта технической документации и изготовление опытного образца привода в заводских условиях.

6. Комплексные испытания опытного образца в заводских условиях на стенде и в реальных условиях на объекте.

7. Доработка технической документации и самого привода по результатам испытаний и повторные контрольные испытания.

На основании всей полученной информации Государственная приемная комиссия определяет степень соответствия разработанного образца следящего привода техническому заданию. При положительном решении (а в ответственных случаях проектируют параллельно несколько вариантов и выбирается один) переходят к изготовлению либо опытной серии, либо нескольких образцов и т.д.

Испытания и настройка серийных образцов следящих приводов существенно отличаются от испытаний и настройки опытных образцов и проводятся согласно специальной программе испытаний и другим техническим условиям.

Оптимальная настройка и испытания отдельных элементов и блоков и особенно силовых следящих приводов в целом во многом определяют эксплуатационную надежность, динамические и статические характеристики разрабатываемых и выпускаемых промышленностью следящих приводов, широко применяемых в различных отраслях народного хозяйства.

1.2 Типовая структура следящего ЭП с числовым программным управлением (ЧПУ)

Следящий электропривод станка с ЧПУ представляет собой сложную систему управления, расчет и проектирование которой осуществляют приближенно по логарифмическим амплитудно-частотным характеристикам. Причем задачу удается упростить, если на начальном этапе проектирования исходить из того, что функциональная схема проектируемой системы известна. Например, предположить, что схема содержит устройства коррекции как в канале ошибки слежения за перемещением рабочего органа станка, так и в цепи обратной связи по скорости двигателя, а затем отыскивать структурные схемы корректирующих устройств и оптимизировать их параметры. Вообще можно задаваться различными функциональными схемами проектируемого следящего электропривода, однако среди их разнообразия более совершенной является схема, построенная по принципу подчиненного регулирования переменных, показанная на рисунке 1.2.

Рис. 2. - Схема, построенная по принципу подчиненного регулирования переменных

Схема содержит три контура: тока, скорости и перемещения; показывает, как цифровое управление перемещением рабочего органа станка (нагрузки Н) сочетается с аналоговым регулированием скорости и тока (момента) электропривода.

Контур тока содержит силовой преобразователь A4, работающий в импульсном режиме; электрическую часть электродвигателя М; датчик тока UA; регулятор тока A2 и устройства управления A3 состоянием элементов силового преобразователя.

Задающим воздействием для контура тока является сигнал с выхода регулятора скорости A1.

В контур скорости входит контур тока, механическая часть электропривода, тахогенератор BR и регулятор скорости A1.

В состав цифрового контура управления перемещением рабочего контура станка (нагрузки) входит микропроцессорная система CPU, цифроаналоговый преобразователь “код-напряжение”, контур скорости, импульсный датчик перемещения нагрузки BG, преобразователь “перемещение-код”.

Сигнал с датчика перемещения BG преобразуется в машинный код и поступает на вход микропроцессорной системы CPU. На второй ее вход поступает код программного (желаемого) перемещения. Микропроцессорная система УЧПУ осуществляет прием и обработку дискретной информации и вычисляет код задания на перемещение

в соответствии с алгоритмом управления перемещением вычисляет код управляющего воздействия на контур скорости и выдает его на вход УЧПУ, где он преобразуется в физический сигнал .

1.3 Настройка следящих систем и обнаружение неисправностей в их работе

Иногда требуется устранение помех и настройка следящей системы, уже находящейся в эксплуатации. Цель этой главы изложить логический порядок и руководящие правила для настройки и ухода за следящей системой.

Очень важно, чтобы сельсины, связанные с командным валом, и сельсины, связанные с управляемым валом, были между собой правильно электрически соединены. Это значит, что зажим датчика должен быть присоединен к зажиму сельсин-трансформатора и т. д. Если поменять местами соединения у зажимов , то управляемый вал будет вращаться в противоположном направлении относительно командного вала, т. е. когда командный вал будет вращаться по часовой стрелке, следящая система будет вращать управляемый вал против часовой стрелки. Аналогично, перемена местами проводов у статора сельсина-датчика и сельсин-трансформатора может вызвать ошибку управляемого вала по углу, кратную 120° относительно его истинного нуля. Неправильность в присоединении зажимов может также привести к неправильному направлению вращения сельсина. Если у проводов, несущих сигнал рассогласования от сельсинов, переменить полярность, то следящая система станет неустойчивой и будет уходить от нулевого положения. Если не будет ограничительных упоров, следящая система сдвинет управляемый вал к 180° от положения согласования. Разрывы в линиях, вызываемые разъединениями вне сельсина или плохой работой щеток и контактных колец внутри сельсина, будут также вызывать неудовлетворительное действие следящей системы.

После того как определены нулевое положение командного вала, а следовательно, и нулевое положение управляемого вала, можно определить и другие положения их. Если входной командный сигнал является углом поворота вала, то правильно установленные шкалы могут указывать промежуточные положения. Порядок установки шкалы весьма прост: вал ставится в нулевое положение и шкала закрепляется на нем так, чтобы она показывала нуль в этом положении. Если шкала прочно закреплена на валу, любое его положение будет указываться на шкале.

У большинства следящих систем должно соблюдаться правильное относительное положение валов следящего устройства и валов выявителя рассогласования. Это особенно важно в случае применения потенциометров в качестве выявителя рассогласования, вследствие их ограниченного углового перемещения. Необходимо так выполнить настройку, чтобы желательное угловое перемещение следящей системы оставалось в пределах перемещения потенциометров. Например, если следящая система, которая совместно с гироскопом показывает качку корабля, использует потенциометры, имеющие ограниченное вращение 180°, желательно, чтобы щетка потенциометра находилась посередине между двумя предельными упорами, когда корабль находится в центре качаний. Это положение щетки принимается за нулевое. Считается, что потенциометры правильно установлены, когда нулевое положение командного вала совпадает с нулевым положением валов потенциометров.

Настройка нулевого положения обычно выполняется следующим образом. Командный вал устанавливается в нулевое положение и с ним соединяется вал первого потенциометра. (Иногда командный вал является валом потенциометра). Затем корпус потенциометра освобождается в месте установки и поворачивается пока щетка не придет в среднюю точку своего хода. После этого корпус закрепляется в этом положении. Таким образом устанавливается нуль у одного из двух потенциометров, образующих выявитель рассогласования.

Положение нуля потенциометра можно изменять в небольших пределах с помощью дополнительного подстроечного потенциометра. На рис. 3 показаны два метода достижения этой нониусной настройки. Точная настройка нуля с помощью подстроечного потенциометра осуществляется только после приближеной установки нулевого положения.

Рис. 3 - Использование подстроечного потенциометра для установки электрического нуля

Размещено на Allbest.ru