Керування авіаційними електродвигунами

ЗМІСТ ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

РОЗДІЛ 1. ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА РОЗДІЛ 2. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

2.1 Знаходження передаточної функції системи

2.2 Дослідження розімкнутої та замкнутої системи ВИСНОВОК ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ К — коефіцієнт підсилення;

Ф — магнітний потік;

Km — постійна електродвигуна;

— момент навантаження;

— обурюючий момент;

— збурення;

J — момент інерції на валу електродвигуна;

b — коефіцієнт тертя;

Ra — опір якоря;

Kb — коефіцієнт, що характеризує електричний опір;

К1 — коефіцієнт передачі тахогенератора;

РОЗДІЛ 1. ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА Застосування електроприводу на літаках:

На Сучасних літаках налічується від декількох десятків до сотень електромеханізмів. У залежності від виконуваних функції їх можна умовно об'єднати в такі групи:

— Механізми для керування літаком і його агрегатами (електромеханізмом управління оперенням, триммерами, закрилками, силовими установками, шасі, стулками і т. д.);

— Механізми для дистанційного управління радіотехнічними засобами і приводу елементів пілотажнонавігаціонного та інших видів бортового устаткування.

Розглянемо як приклад пристрій і роботу електромеханізма управління триммерами типу УТ11. Конструкція електромеханіза складається з реверсивного електродвигуна постійного струму, редуктора, виконаного у вигляді двох механізмів (А, Б), і муфти зчеплення. Механізм (А) редуктора має два ступені циліндричної прямозубой і один щабель планетарної передачі. Механізм (Б) виконаний у вигляді двоступеневої планетарної передачі. При перемиканні пілотом тумблера (П) з нейтрального в положення 1 струм з бортової мережі надходить на обмотку збудження Ов1 електродвигуна і обмотку wl електромагнітної муфти …

Управління електроприводами Всі процеси, пов’язані з управлінням електроприводом, можна звести до наступних операцій електродвигуна:

а) пуск, гальмування і зупинка;

б) регулювання;

в) реверсування.

Пуск електродвигуна проводиться прямим (безреостатним) або реостатним способом. Якщо електродвигун безпосередньо підключається до мережі, то це супроводжується великими тепловими втратами як у самому двигуні, так і в защітнокоммутаціонной апаратурі. Якщо електродвигун живиться від бортсети через реостат, включений в ланцюг якоря, то можливий плавний пуск і останов двигуна. Регулювання електродвигуна — процес зміни частоти обертання його вала при незмінному моменті навантаження на валу.

Авіаційні електродвигуни постійного струму:

Двигуни постійного струму знаходять широке застосування в електромеханізмом завдяки хорошим експлуатаційним і регулювальним характеристикам. У залежності від виду порушення вони поділяються на двигуни з незалежним збудженням і двигуни з самозбудженням. Електродвигуни з незалежним збудженням широко застосовуються в електромеханізмом автоматичного приводу. Вони управляють приводом зміною величини і напряму електричних сигналів, що надходять із систем управління або стежать систем в обмотки збудження. Електродвигуни з самозбудженням в залежності від схеми підключення обмотки збудження до якоря поділяються на двигуни з паралельним, послідовним і змішаним збудженням. Характер режиму роботи приводу визначає тип вживаного двигуна.

Загальні відомості:

На сучасних літаках є велика кількість різних агрегатів і механізмів, що вимагають для приведення їх у дію витрат механічної енергії. В якості джерел використовується електрична енергія, енергія стиснутого повітря, хімічна енергія, м’язова сила членів екіпажу. Найбільш універсальною є електрична енергія, що стало однією з головних причин її широкого застосування в авіації. Літаковий електропривод — це сукупність електричних і механічних пристроїв, з допомогою яких здійснюється перетворення Але наявність щітково-коллекторного апарату, який вимагає ретельного догляду в експлуатації і знижує надійність роботи машини.

РОЗДІЛ 2. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА літак керування двигун електропривід

2.1 Знаходження передаточної функції системи Рис. 2.1Отримання передаточної функції двигуна постійного струму з керуванням по ланцюгу якоря В цій курсовій роботі передаточну функцію двигуна постійного струму (pис.2.1.) ми одержимо шляхом лінійної апроксимації реальних характеристик, зневажимо такими другорядними ефектами, як гістерезис і спадання напруги на щітках. Вхідна напруга може бути подана на якір або на обмотку збудження. Якщо відсутнє насичення, то магнітний потік у повітряному зазорі пропорційний току порушення, тобто:

Ще передбачається, що момент, що розвиває двигуном, лінійно залежить від Ф та струму якоря Ія:

З рівняння (2.2) ми бачимо, що для того щоб двигун можна було вважати лінійним елементом, один зі струмів повинен бути постійним, а другий варто розглядати як вхідний струм.

Спочатку розглянемо двигун, що керується по ланцюгу збудження. Перетворюючі (2.2.) за Лапласом, одержимо:

де iа=Іає постійний струм якоря, а Кm зветься постійною електродвигуна. Струм збудження пов’язаний з напругою збудження співвідношенням Момент, що розвиває двигун, прикладається до навантаження. При цьому можна записати:

де TL (s) — момент навантаження, а T (s) — обурюючий момент, яким часто можна зневажити. Однак обурюючий момент, у ряді випадків принципово треба враховувати, наприклад, коли на систему діють зовнішні сили (скажемо, сила від пориву вітру, що діє на антену). Момент навантаження у випадку її обертового руху записується як

із (2)-(5) маємо:

При Td (s) = 0 одержимо диференціальне рівняння в операторній формі, яким описується двигун постійного струму:

Або Модель електродвигуна з керуванням по ланцюгу збудження, у вигляді структурної схеми наведена на (Рис. 2.2.)

Рис. 2.2. Двигун з керуванням по ланцюгу збудження У двигуні, керованому по ланцюзі якоря, вхідним (керуючим) впливом є струм якоря Ia. Поле в статорі може бути утворено струмом в обмотці збудження або постійними магнітами. У першому випадку, якщо струм збудження є постійним, момент, що розвиває двигун, визначається як При використанні постійних магнітів ми маємо:

де Km — коефіцієнт, що залежить від магнітної проникності. Струм у ланцюзі якоря пов’язаний з напругою, прикладеною до якоря, співвідношенням де Vb (S) — противо е.р.с., пропорційна швидкості обертання. Отже, і струм якоря дорівнює:

З рівнянь (2.6)-(2.7) одержимо вираз для моменту навантаження:

Зв’язок між змінними, що характеризують динаміку двигуна, керованого по ланцюзі якоря, схематично показана на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Структурна схема двигуна з керуванням по ланцюгу якоря.

За допомогою рівнянь (2.11), (2.15) і (2.16) або безпосередньо за структурною схемою, вважаючи T (s) = 0, одержимо як диференціальне рівняння двигуна постійного струму, керованого по ланцюгу якоря, так і його передаточну функцію: Диференціальне рівняння в операторній формі:

Передаточна функція двигуна, керованого по ланцюгу якоря:

Так як Kb = 0 формула буде мати вигляд:

Розділимо це рівняння на Rab й одержимо:

Так, як то цим значенням ми можемо знехтувати.

Підставимо розрахункові дані згідно варіанту 14 курсової роботи.

Gдв (s)

Отже, передаточна функція двигуна буде мати вигляд:

Gдв (s)

2.2 Дослідження розімкнутої та замкнутої системи Для дослідження розімкненої системи введемо підсилювач в систему (Рис. 2.4.), обираємо К=31, та проаналізуємо графік перехідної характеристики Рис. 2.4. Структурна схема розімкненої системи Задаємо в систему пристрій керування (підсилювач):

>> num1=[30];

>> den1=[1];

>> sys1=tf (num1,den1)

Transfer function:

>> num2=[13.358];

>> den2=[6.666 1];

>> sys2=tf (num2,den2)

Transfer function:

13.36

—————;

6.666 s + 1

>> sysr=series (sys1,sys2)

Transfer function:

400.7

—————;

6.666 s + 1

>> [y, T]=step (sysr);

>> plot (T, y)

>> grid on

>> y (length (T))

ans = 399.5604

Lss = 1 — 399.56 404 =|398.56 404|

Ts=36

Рис. 2.5. Графік перехідної характеристики розімкненої системи Аналізуючи графік можемо дійти висновку що розімкнену систему недоцільно використовувати, так як система не задовольняє вимогам до якості системи.

Для дослідження замкнутої системи я побудую структурну (Рис. 2.6.) схеми, також оберемо К=30, та проаналізуємо графік перехідної характеристики.

Рис. 2.6. Структурна схема замкненої системи Задаємо в систему одиночний сигнал:

>> num3=[1];

>> den3=[1];

>> sys3=tf (num3,den3)

Transfer function:

>> sysz=feedback (syzr, sys3)

>> sysz=feedback (sysr, sys3)

Transfer function:

400.7

———————;

6.666 s + 401.7

>> [y, T]=step (sysz);

>> plot (T, y)

>> grid on

>> y (length (T))

ans = 0.9946

Lss = 1 — 0.9946 = 0.0054

Ts=0.09

Рис. 2.7. Графік перехідної характеристики замкненої системи Проаналізувавши цей графік можемо зробити висновок що система є стійкою, час перехідного процесу відповідає вимогам. Так як час урівноваження системи повинен бути менш ніж 100 мс.

Висновок Проаналізувавши графік перехідної характеристики розімкненої системи можемо дійти висновку що розімкнену систему недоцільно використовувати, так як система не задовольняє вимогам до якості

системи.

ans = 399.5604

Lss = 1 — 399.56 404 =|398.56 404|

Ts=36

Проаналізувавши графік перехідної характеристики замкненої можемо зробити висновок що система є стійкою, час перехідного процесу відповідає вимогам. Так як час урівноваження системи повинен бути менш ніж 100 мс.

ans = 0.9946

Lss = 1 — 0.9946 = 0.0054

Ts=0.09

Перелiк використаних джерел

1. Попович М. Г., Ковальчук О. В. «Теорія автоматичного керування»

2. Под ред. Пономарёва В. М. и Литвинова А. П. «Основы автоматического регулирования и управления».

3. Юревич Е. И. «Теория автоматического управления»