Материал: Исполнительный привод. учебное пособие. Литвиненко А.М

Важное значение для правильного выбора типа привода и его компонентов имеет характер графики перемещения. Исследования характера перемещений звеньев ПР показывают, что типовым графиком движения ПР является трапецеидальный с участками разгона и торможения, суммарно не превышающими 10-20 % всего пути. Длительность переходных процессов определяется в 20-30 % времени цикла.

Таким образом, условия синтеза привода ПР сводятся к тому, чтобы обеспечить рациональные параметры системы редуктор – двигатель – регулятор, позволяющей реализовывать при заданных грузоподъ мности и пределах изменения статической и динамической нагрузок необходимые параметры манипуляционных движений с апериодическим позиционированием независимо от упругости кинематических звеньев и при наименьшей собственной массе.

Выбор типа привода не является однозначной задачей, поскольку каждый из них имеет свои достоинства и недостатки (табл. 1).

Однако проводимые в последние годы интенсивные работы по уменьшению массогабаритных показателей электропривода значительно расширяют сферу его применения в робототехнике.

Кроме того, важным достоинством электропривода является его хорошая совместимость с ЭВМ, которая может быть увеличена при программной реализации алгоритмов цифрового электропривода, обеспечивающей изменение структуры и параметров регуляторов привода пут м изменения управляющих программ. Расширение производства автоматизированных электроприводов, переход на их комплектную поставку повышают конкурентоспособность машиностроительной промышленности.

5

Окончание табл. 1

6

1.ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ РОБОТОВ

1.1.Электромеханические свойства электрических двигателей

Основой электропривода являются электрические, электромеханические и механические преобразователи. При этом электродвигатель является электромеханическим преобразователем, имеющим две стороны: электрическую и механическую (рис. 1.1), характеризующиеся напряжением U , током I ,

моментом Mc и угловой скоростью . Рассмотрим основные уравнения такого

преобразователя, представленного в виде четыр хполюсника. При этом напряжение на якоре представляется в виде суммы падения напряжения на обмотке якоря и противо-ЭДС, зависящей от скорости. Момент сопротивления, направленный против скорости вала, уравновешивается моментом двигателя и динамическим моментом, зависящим от скорости. Система уравнений имеет вид (для двигателя постоянного тока)

U(p) Zя(p) i(p) C (p);

Мс(p) C i(p) Zm(p) (p),

где Zя(p) Rя Lя , p – операторное выражение электрического сопротивления;

Таким образом, скорость двигателя выражают алгебраической суммой двух произведений: передаточной функции по управляющему воздействию на операторное выражение для напряжения и передаточной функции по возмущению на операторное выражение для момента нагрузки.

Передаточной функции по управляющему воздействию можно придать каноническую форму передаточной функции типового звена второго порядка и рассмотреть характер протекания переходного процесса. Соответствующие характеристики рассмотрены в курсе ТАУ. Структурная схема электромеханического преобразователя приведена на рис. 1.2.

7

В статическом режиме важное значение имеет механическая характеристика двигателя – статическая зависимость между моментом и скоростью, которую можно получить из выражения для скорости, приравнивая p 0:

С1 U СRя2 М .

При этом скорость холостого хода

0 U /C при M 0.

Ж сткость механической характеристики – производная М( ) по :

dM( )/d C2 / Rя .

Тогда выражение для механической характеристики имеет вид

0 1 М ,

или, переписав относительно момента,

M ( 0 ).

Эти зависимости справедливы для неизменного магнитного потока двигателя, при его изменении следует учитывать, что

С k Ф,

где k const, Ф – магнитный поток и соответственно

k Ф 2 / Rя .

Механическую характеристику при номинальном значении сопротивления якоря и напряжении называют естественной, она показана на рис. 1.3 жирной линией. Любую другую характеристику называют искусственной, однако возможно получение как минимум тр х семейств искусственных характеристик (рис. 1.3):

1.При уменьшении магнитного потока от номинального. При этом скорость холостого хода увеличивается, а ж сткость уменьшается, что приводит к увеличению наклона характеристик.

2.При уменьшении напряжения, подвед нного к якорю. Скорость холостого хода также уменьшается, но при неизменной жесткости. Искусственные характеристики параллельны естественной.

3.При увеличении сопротивления якоря (вводе дополнительных резисторов). Скорость холостого хода оста тся постоянной, а ж сткость уменьшается пропорционально введ нному сопротивлению.

8

Рис. 1.1

Рис. 1.2

Рис. 1.3

9