автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Совершенствование методов расчета и проектирования шагового электропривода по уточненной модели

ИОЗЮЗЧЮЛ орллпа ЛКЖНА и ордена ОКГЯБРЫЖОЯ РЕВОЛЮЦИИ Э1Ш1ТЭТ1ГШЖ153 ИНСТИТУТ

На пряпах рукописи

i'jiOü серкл школлкштч

созвн:таство1ШП!Е методов расчета и проектирования

i'bVT'Oüoro атскграпгаюд* по уто'ппшоЯ модели

Специальность Ü5.09.03

- Электротехнические KOMTUIfiKCIÍ и сиотош, вклоч.ая их управление я регулирование

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата тохзичоских наук

Ч"

Мпскпл 199I

1С

Работа выполнена на кафедро Автоматизированного элетгг¡га-привода Московского ордена Лотша и ордона Октябрьской Революции энергетического института.

Наушшй руководитель - Лауроат Государственных премий СССР, доктор технических наук, профессор ИВОБОШКО Б.Л.

Официальные оппоненты - Доктор техчических наук, профоссе.р

Рубцов hl.il.

кандидат технических наук Попов М.Л.

Ведущее предприятие - Московский завод Машиноаппарат.

Защита состоится "13 " декабря 1991 г> в М чпс мин, в аудитории М-214 на заседании специализированного

Совета К 053.16.06 в Московском ордона Лешша и ордона Октябрьской Революции энергетическом институте •

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью, просим направлять по адресу: 105835, ГСП, Москва, Е-250, ул. Красноказарменная, 14, Ученый Совет МЭИ.

Автореферат разослан " " октября 1991 г.

Ученый секретарь специализированного Совета

; .! ОНЦАЯ ХАРАКГЕИИ7Г1КА РАБОТЫ

— -----i:-Л;

ДКТ.Л-У'!У>СТ1. TQ'.ít.

Производители мэ^нностроителыга.Ч продукции вместо с обо-рудопанном предлагают многочисленно программные сродства для планирования и моделирования процессов, позволяющие создать интегрированное автоматизированное производство я автоматизированное наушо-исследовательские комплексы.

■J утотом у. ■. :псти щюгряшиого и технического обоспе-че?шл мировой ршюк средств автоматизации составляет в настоящее время от 100 до 200 млрд.долл. США. Его сжегодноо увеличение оценивается в '¿L %. йбкость производства позволяет снизить ого стоимость на 15...30 f¡ при одновременном уменьшении вре-мсга производственного цикла до G0 %.

Осуществление программируемого движения шагового электропривода , повышение точности и быстродействия, максимальное удешевление всех составных частей электропривода требуют совершенствования методов расчета и проектирования шагового привода на основе нзкоплстюго опыта в это;! области и традиционных способов описания движения и методов регулирования координат, а такяа проектирования сонсорннх узлов, удовлетворяющих возроспим требованиям к прецизионности привода.

Псрвонлчалыюо отрешение использовать преимущества разомкнутого управления шаговым двигателем (свойство не накапливать ошибку по положению в движении, относительная простота и дешевизна и т.д.) в последнее десятилетие дополнилось применением в гаговом приводе обратных связей. Это приводит к постепенному сближении дискретного и непрерывного движения.

Используемая ранее .для нрооктно-наладочшх работ модель шагового элект;ю1Шлвода но учитывала некоторых физичесгах япло:ш.1 з двигателе, что не позволяло оптп'ггтзовать статические и динамические реЛ'мн привода с максимально возможными показателя: тн точности и быстродействия. Весьма оцутимц при этом различия рояультагов расчетов и экспериментов.

Таким образом, задача пэпшонпя статических и дпна-лпчос-КИХ VOi'WITiuVJ.i ИЛГСЯУГО Электрой! нводп сводится к уточнен!®

структуры модели и ое параметров для практического использования ее в задачах проектирования и расчета устройств управления электропривода.

Данная диссертационная работа выполнена в рамках научно-технических исследовании и разработок, проводимнх на кафедре Автоматизированного электропривода МЭИ по программа временного научно-производственного коллектива "Бревд-2", утвервдешой ГЮГГ СССР и Президиумом ЛИ СССР.

11оль работа состоит в создании уточненной модели шагового электропривода и применении разработанной математической модели для расчета и проектирования устройств управления шагового электропривода.

Ддя достижения этой цели в диссертации поставлены и решены следующие основные задачи:

1. Анализ наиболее часто используошх шаговых двигателей, методов их управления и моделирования приводов на их основе.

2. Выработка требований к модели распространенных типов .шаговых приводов.

3. Экспериментальное исследование уточняемых факторов.

4. Разработка моделей, удобных дат компьютерных и традиционных мотодов анализа и синтеза приводов.

5. Применение разработанных моделей при простстировашш и расчете различных струотур шагового привода.

6. Проектирование сенсорных узлов, удовлетворяющих возросшим требованиям к прецизионности привода.

^етопч исаюлоп-??'.;!"'. Исследования проводились аналитическими методами, принятыми в теории дискретного электропривода и теории обобщенной элеотричоской машины. Использовался метод амшштудно-частопшх характеристик из теории автоматического управления. Применялся язык (специализированная программа) для моделирования нелинейных систем пп персональном коипыоторе. Экспериментальные исследования проводились на макетных и промышленных образцах с помощью совг.еиспной измерительной аппаратуры, а такяе с элементами автоматизации обработки результатов экспериментов.

Научная новизна работы состоит и решении главной зад-пи -

разработке и обосновании уточненной модели шагового электропривода, о такте в решении рада частных задач, связэшшх с главно ¡4:

- разработка способов намерения угоняемых факторов и определенно стр;"кту;)ц уточненном подели;

- построснц.; уточненной математической модели привода с пеоледумде.! реализацией ео на персона;;},них компьютерах в широком классе задач проектирования электроприводов;

- опр'-^олшп условия н области, позволящие вводить упрощенно разработанной модели для задач синтеза систом электропривода.

Практическая .чукцеоть работы состоит в том, что полученная модель основана на оолее правильном и точном отражении сложшх фнзичоскнх щхл(есеов б системе шагового электропривода ; модель удобна дет машинного анализа и состоит из звеньев, могучих. Г ]ть отнесешпл.ти к типовым в системах автоматического управления; может использоваться дош расчета разомкнугцх и заглкнутпх аистом электроприводов с шаговыми двигателями. Разработаны диффореш^иалышЛ датчик тока, который необходам в высоковольтных инверторах для электроприводов, а также точный иидук-■'гипныМ датчик т.тих перемещений, работающий в приводе как реперниЯ или конечный датчик; датчики отвечают требованиям прецизионности и термоетабнлыгооти.

Реализация гпботн. Результаты диссертационной работы использовались для проектирования устройств упраадения привода стада многожшнд'-льного сташса для свороння печатных плат фирмы " РЦ/йГГЕС

Апробация паботц. Основные положения диссертации докладывались на Всесоюзной научи .>-техничеекои конференции по олодшцим электроприводам промлпленних установок, роботов и манипуляторов в Г.МИ&...-.-Э в Г.-8У год-/-; на заседании кафедры Автоматизированного электропривода Московского энорх-етического института в сентябре 1991 года.

Публикации. Основное содержание работы иптг.о отражение в пяти 1ь.-П!':::-1\' работах н одном изобретении.

-;т;, 1 ., ц-Имтц. Дкссоргкимшля работа состоит

из , че;ч;г?х гл:ш, заключения, сгзюка литературы из

- е -

49 наимелований и одного приложения. Общин объем диссертации составляет 135 страниц: 60 страниц основного текста, 56 рисунков, 3 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается гость иоо^адозянна в

области шаговых электроприводов, дается краткая характеристика рынка средств автоматизации производства и устройств с шаговыми двигателями , сформулирована ноль работа, показана ее структура, приведены положения представленные к защите.

В первой главе дана краткая характеристика тенденций развития шагового электропривода, покапывается ого конкурентноспособность среда сервосистем с двигателями постоянного тока.

Анализ зарубежной и отечественной научно-технической литературы позволяет сделать вывод, что в настоящее время среди шаговых наиболее часто используются индукторные шаговые двигатели с возбужденней от постоянных магнитов. Шрокое применение находят как вращагациеся, так и линешше кагопие двигатели (ИЩ).

В работе рассматриваются особенности конструкции известных и новых вращающихся ШД. Высокие точностнно и динамические показатели достигаются за счет пространственного разделения потоков управления и возбуждения, что практически исключает возможность размагничивания двигателя управляющими токами; используется конструктивная компенсация нестабильности при обработке иагов за счет дпухпакстного ротора, причем зубцы пакетов сдвинуты в пространстве на половину полюсного делешш; максимально облегчаются подвижные части ЦД за счет выборки тех металлических частей, через которое проходит незначительная доля магнита; IX потоков; используются высоко-коэрцетивные постояпшш магниты и вставки из постоянных магнитов, улучшающие проникновение магнитного потока через воздушный зазор и уменькамщие потоки рассения. Кроме того, значительные технологические преимущества .нают конструкции, позволяющие производить намапшчнвзшю двигателя по аде его сборки.

Чтобы упростить цепи управления и использпгот;, эдно-порярное питание, ШД с постоянными магнитами часто заполняются с бифилярнши обмотками.

- у -

Значительное внимание при конструировании ШД уделяется минимизации потерь на вихревые токи и гистерезисшге лплония.

Характерной особенностью линейных ШД и электроприводов на их основе является прямая непосредственная связь механизма с линейным двигателем, при которой реализуется прямолинейное движение плоской подвижной части без зубчатой или р-эечно'! передач. Однако линейные двигатели конструктивно сложнее двигателей с вращающимся ротором: несущая часть линейного двигателя должна обеспечивать точноо сохранение величины магнитного зазора при перемещении, а распределение магнитного потока имеот сложную форму при значительное его рассеянии. Конструкция линейного двигателя может иметь короткую подвижную и .длинную неподвижную части ¡^наоборот.

Магнитный поток проходит между якорем и индуктором и создает очень большую нормальную силу притяжения между двумя частями двигателя. Сила притяжения может в 10 и более раз превышать пик удерживающей силы мотора. Механические ролики или воздушные опоры поддерживают требуемую величину зазора.

Известны однофазные и двухфазные конструкции модулей ШД. Однофазные модули имеют технологическое преимущество пород двухфазными из-за меньшего количества моточных элементов. Ддя уменьшения потоков рассеяния в якоро те и другие модули имеют противоположную ориентацию постоянных магнитов

( И-в^-И ).

На одном индукторо одновременно могут работать несколько якорей полностью независимо. Такое невозможно в любом другом типе систош позиционирования.

Якорь в линейном ШД имоет аихтовшшую структуру. По экономическим соображениям индуктор делается из куска магнитной стали путом травления или нарезки зубцов. При управлении якорем в ;:нцукторе будут наводиться значительные вихревые токи. 1!и».уктор пассивен - у него нет катушек - следовательно, может быть изготовлен любой длины (или площади). Размеры ограничиваются лиггь возможностям! технологического оборудования.

Направлениями соперпенотвопанпя линейных двигателей являются: миниатюризация конструкции за счет применения высококачественных н'1пшттх материалов; двойное распределение оймот-к:', что П'1'шолж;т регулировать двумерное иерекещонио; уни{и-КЧНИ'1 М'/ЛШ'ЗИ^П с мапштоиоэтгушой опорой И ВОЗМОЖНОСТЬ

видоизменения обмоток и вторичных магнитных цепей.

Автоматизированное и автоматическое управление каким-либо технологическим оборудованием с шагозым или кним приводом невозможно без измерения самых разнообразна параметров и показателей движения. В последние года наблюдался устойчивый рост во всех областях сенсорной технологии. Одна из таких областей -фотодатчики. На основе фотодатчиков строятся кодовые датчики положения, импульсные датчики, датчики конечных положений. Наиболее сложными и дорогими являются многоразрядные кодовые Датчики положения как врощап:;.:эся, так и линейные.

Синусно-косшгусные вращающиеся трансформаторы применяются там, где желателен малый размер, хорошая разрешающая способность, абсолютное измерение положения и высокая точность. Дополнительный преобразователь (конвертор синусно-косинусннх сигналов) преобразует выходные сигналы первичного преобразователя в код, пропорциональный углу поворота вращающегося трансформатора. Известии случаи однокристального исполнения таких преобразователей.

В настоящее время находят широкое применение в приводах индуктосшш, линойныо дифференциальные трансформаторы и высокоточные потенциометры.

Одно из известных преимуществ шагового привода - возможность устойчивой работы в разомкнутом режиме, то есть при отсутствии датчиков перемещения. В этом случае для большей надежности и безопасности работы 1ЦД необходимы конечные датчики, сигнализирующие о достижении края рабочей зоны, а также датчики начала отсчета (реперные датчики).

Очевидно преимущество бесконтактных принципов получения сигнала, ограничивающего движение.

Разработан точный стабильный индуктивный конечный датчик, работающий на впхретоковом принципе. Сигналы чувствительного элемента детектируются, фильтруются и преобразуются к стандартному цифровому виду.

Формированием токов в фазах осуществляется управление ЕЩ. Формирование токов осуществляется в контуре тока, содержащем высоковольтный инвертор. Для осуществления обратной связи по току необходам качестветшй датчик тока. Разработан датчик тока, работающий по принципу трансформатора постоянного тока. Датчик имеет частотный диапазон 0... 5 кГц, измеряет токи от

нескольких миллиампор до 2,5 ампер с точностью 0,2 /6. Датчик может использоваться и в других приводах постоянного и переменного тока.

Линейннй или вращающийся ИЩ с встроенным датчиком положения, работаюсшм в стандарте ЧПУ, позволяот сопрягать двигатели с разнообразными промншлешшми системам управления приводом. При этом, иногда, можот быть достаточно но абсолютного датчика положения (датчика пути), охватывающего вось диапазон перемещений двигателя (такие датчики дороги), а .тишь внутришагового датчика положения (который существенно дешевле).

Эффективность замкнутого шагового привода существенно возрастает при переводе двигателя в режим самокоммутации по сиг-галам местной обратной связи. Самокоммутация позволяет приблизить ИД по качеству движения к сервомоторам.

Незначительная конструктивная добавка в ШД в видо четырех дополнительных измерительных обмоток позволяет получать сигналы о движении ротора аналогичные сигналам вращающегося трансформатора.

Современные систош управления шаговыми приводам строятся по мо,дульному принципу. Как правило, осевой модуль, управляющий мотором имеет стандартный интерфейс и может сопрягаться с устрой-•ствами ЧПУ или другими устройствами управления ШД.

Втоояя глава посвящена анализу и построению модолой иаговых электроприводов и их элементов.

Известны разнообразные модели электроприводов с пагоni mi двигателями. Однако,они не удовлетворяют по том или иным свойствам: не учитывают в структуре силовой части электропривода нелинейности и инерционности; процизионноо представление потоко-сцеплений приводит к сложным аналитическим вчряжешшм, котор»о можно анализировать только мз ш ия1шш методами; в урзвнонни движения наличио воздуха, трения, влияние гистерезиса и вихревых токон учитывается обычно коэффициентом вяз1:ого трония, который принимается константой, реально ого функциональная зависимость от скорости более сложная; не уттываятся влияние фисси-pyïiijero мог.'спта (уорлия) ИД на тпт.чшчу и точность «ряиодя.

Hirp:n»»p, к^учт вязкости от действия вихревых токов и гистерезиса п; «поляг к суд■'•ствсшюму рпяллтлю расчетных и ГЖ'Л!И":Н.М1Т ]Л!.1!!1Х Тр.Ч"КТОри i1 дрпжпния ужч при отр)ботке опзю-iv) цп"а.

Таким образом, требования к модели индукторных 1ЕД и приводов на их основе заключаются в следующем: должны Оыть адекватно описаш сложные физические процессы в системе управления, п электромеханическом преобразователе энергии и в движущихся массах привода. Модель систеш управления должна учитывать реальные свойства инвертора, контура тока в электроприводе и возможность разомкнутого и замкнутого многоконтурного управления шаговым приводом.

Для выявления главных свойств привода используется исходная идеализированная модель шагового двигателя, который представляется двухфазной индукторной машиной с возбужденном от постоянных магнитов. Устанавливаются следующие допущения: отсутствует насыщение магннтищювода, собственная индуктивность обмоток постоянна, пространственное распределение потоков или намагничивающих сил синусоидально, сопротивления обмоток одинаковы, инвертор, питающий ШД, ненасыщен.

Структура этой модели в относительных единицах изображена на рис. Г. Такая структура является эквивалентным изображением соответствующей систеш дифференциальных уравнений, описывающий привод.

Обозначения:

и*1Л - напряжение ьлдлния тока в фазе А; К - угол задания тока; \7|>г - передаточная функция регулятора тока; Уи - передаточная функция инвертора; е* - ЭДС фазы А;

- постоянная времени фазы; -б" - коэффициент демпфирования; С*, - ток фазы А; )*■ - момент ШД;

^е. - статический момент нагрузки; 3 - момент инерции; .

& - ускорение; 9 - скорость; 0 - выходная

координата; р* - оператор дифференцирования.

Однако, опыт работы подтверждает недостаточную адекватность этой модели.

В шаговом двигателе с постоянными магнитами значительно влияние четвертой гармонию! момента (усилия), возникающей

Рис.1

из-за наличия высших гармонических составляющих ь простанст-венной кривой проводимости магнитной цепи машины. В разных двигателях эта составляющая момента (усилия) может быть 0,050,30 номинального момонта (усилия) машины. Хотя работа четвертой гармонической составляющей при перемещении на полюсное делоние равна нулю, но она сказывается на динамике и точности привода, работающего на малых скоростях. Чтобы сдвинуть ротор (якорь) машины в начале движения, необходимо преодолеть максимум этой составляющей.

Изменяющееся магнитное поле в зазоре между статором и ротором порождаот вихревые токи в железе машины независимо от того, в результате движения ротора возникло изменение поля или под действием управляющих токов статора. Удачные конструкции ШД минимизируют эти вихревые токи, но но ликвидируют их. Действие вихревых токов и гистерезисных явлений проявляется в дополнительных потерях мощности и момента (усилия), а с точки зрения механического движения - в вязкости, преодолеваемой ротором (якорем).-

Обычно учет вихревых токов осуществляется введением дополнительных вихретоковых контуров. Однако, даже незначительное усложнение схемы замещения фазы вызывает повышение порядка системы дифференциальных уравнений, описывающей привод, и значительное усложнение расчетов.

Чтобы но увеличивать порядок дифференциальных уравнений в модели, преддагается учитывать влияние вихревых токов, гистерезиса и фиксирующего момента (усилия) в моторе в виде дополнительных составляющих момента нагрузки. Величины этих составляющих являются функциями•положения и скорости мотора.

Нелинейность магнитной-цепи машины следует учитывать в нелинейности характеристики ток - момент (усилие).

Вследствие ограниченности яапряжонмя питания инвертор также является нелинейным звеном в системе управления 1ДД. Поэтому диапазон скоростей ШД разделяется на два: скорости, где инвертор сохраняет свойства инвертора тока и скорости, где оиловой преобразоватадь работает в режиме инвертора напряжения. Кромо того, широтно-импульего-модулированннй (1ЗД) сигн-тл в контуре тока вносит запаздывание в преобразование сигналя задчнин тона на иолячину, соответствующую периоду Ш1М коле-

и.ПА

л

V,

РГ

4з

к

РТ

Инвертор А

1*Р'Г„

X

1ОТ

Фаза А

X

1от

Инвертор В

ихр'

Магнитная цепь

г'А ¡¿п8

¿.соя 8

¡1п9

Фиксируют, момент

Ас

1 1 р*

J

x

вязкость

фаза В Магнитная "в ,_. цепь

¿1

ш<?

X

В

± р'

1

1

Рис.2

баний. Это должно учитываться апериодическим звен-." в кочтур. тока.

Эксперименталыше исследований уточняемых факторов и.-г-оэ.. ли (об этом будот сказано нижо), что к исходно?. идоализи:-;&'ш-ной модели должны быть добавлены следующие факторы: влиянии вязкости от вихревых токов и гистерезизных явлений в железо машнц; влияние четвертой гармонической составляющей фиксирующего момента (усилия) двигателя; нелинейность силового прпоб-ра зова толя ; запаздывание в контуре тока при широтно-шл^льсной модуляции; нелинейность магнитной цепи машины.

Структура уточненной модели иагового привода, состонлен-ная на основе эквивалентной системы дифференциальных ¡нога й приведена на рис. 2.

Эта структура положена в основу базовой машинной модоли, реализованной на персональном компьютере с помощью языка для моделирования нелинейных систем.

В третьей главе рассматриваются методы расчета последовательных корректирующих устройств в электроприводе с г.игсвыи двигателем. Здесь,на этане предварительного анализа,допустимо учитывать только основные электромеханические свойства шагового привода и возможно упростить полученную модель привода в тех областях скоростей, где инвертор сохраняет свойства инвертора тока. В этом случае удобнее рассматривать ШД в подвижных координатах.

В работе показан ентоз регуляторов замкнутого по поло-жешш шагошго привода на примор.з гланзрного привода перемещения столп сверлильного станка. Двигатель работает в режиме, вентильной машины с амплитудами управлением к нейтральной коммутацией. Информация о положении и скорости снимается со встроенного магниторезисторного датчика положения с г.ослсцущим прообразованном б когаорторе сигналов датчика.

Структура замкнутой системы управления с шаговым двигателем в режиме бесконтактного двигателя постоянного тока приведена на рис. 3.

После преобразования системы координат л-р в си-тему координат структура привода преобретает вид, изобра-

женной на рис.4. В зтом случае уравнение динамический механической характеристики привода

члу

Per у/

попи\:

"П

Регул 6ДПТ S !

СЮ} ампл упр Р

I COS в

к/л

1'ис.З

Регулятор m с но

Ф--

Инвертор

Кашгар розмагничСисния

Su

Контур ЗДС

! h-J*

/' хр" г(

Двигатель

|Л' Г

J_I

Jp'

£

X 1 и t

147'' \

L_

«jJ- «И

"«г IHUP'

11

- 16 -

л _\ =

_ тт» УртУи»___\_

= из™ г

близко по виду к уравнению динамической механической характеристики двигателя постоянного тока с нозависишм возбуждением, за исключением компоненты

(^У^-эер*)2 '

отражающей размагничивающее действие продольной составляющей тока якоря.

В рабочем диапазоне скоростей эта составляющая незначительна и не превышает 10 %, что можно показать с помощью амплитудно-частотных характеристик. Поэтому структуру привода можно упростить до структуры, эквивалентной двигатаи-постоянного тога с независимым возбуждением. Тогда синтез регуляторов проводится традиционными способами, например, методами подчиненного регулирования. Таким образом сикто- • зироваш ПИ - регулятор тога и скорости и П - регулятор положения.

Четвертая глава посвящона экспериментальному опродо-лешш параметров уточненных моделей шаговых двигателей.

Измерения• фиксирующего момента (усилия) проводились в серии статических опытов на холостом ходу поворотного и линейного двигателей. В этом случае измерялось отклонении ротора (якоря) ШД от устойчивого состояния под действием статических нагрузочных моментов (сил) известной галлчплы. Результаты измерения четвертой гармошноской составляющей фиксирующего электромагнитного момента на фоне изморенного ■ синхронизирующего момента (первой гармоники) приведены на рис. 5.' Аналогично выглядят результаты измерений для линейного ШД.

Возможен конструктивный метод уменьшения влияния четвертой гармоники момента (усилил) ОД путем создания сюса зубцов подвижной части машины относительно неподвижной. Одновременно при отом происходит уменьшение синхронизирутвдеп

момента (усилия). В работе приводятся экспер.чмегглплын;': зчп;- : мости фиксирующего и синхронизирующего усилий линейного 1ЦД с скоса зубцов якоря относительно индуктора.

Нзмерегаю вязкости б ШХ производилось п;1: дш.те'ю;' роторд (якоря) под действием падающих грузов известной маосч, котормо через йяок соединены с подвижной частью 111Д.

Уравнение движения в этом случае:

гдо - относительный момент (усилио) тяги,

^Чт- относительный момент (усглие) сопртггькоты от вязкости,

3 - относительна момент инерции (ю :с:Л подвижно,", части ШД,

. д^г - ускорение ШД.

Шаговый двигатель запитывается от инвертора точ ;, п котором отсутствуют основные гармоники управляют!х токоп, но остаются ШШ-колебания. Под действием груза СИ плавно .г.у-ткга.т установившейся скорости, следовательно, ¿■'в/Лт' = 0. Иоатоуу

Таким образом, изменяя ^т и измеряя устпнг>в'.<таупся скорость ШД, определяется зависимость ^ьт* Экспериментальная зависимость относительного усилия вязкого трения от относительной скорости линейного ШД приведена на рис. 6. Такой способ измерения вязкости, которая затем положен: в модель, позволяет интегрально учесть не только влияние вихревых токов, но и гистерезисных явлений, влияли о воздушной опоры и сухого трения, если они есть. Аналитический же расчет всех этих факторов чрезвычайно приблизителен и слокон.

Разработанная модель ШД позволяет исследовать движение с разомкнутым и замкнутым управлением, например, в разомкнутом режиме - отработг-а одного шага и разгон/ торможение по экспоненциальному закону. И,таким образом, сравнивая результаты расчетов по модели и результаты измерения на реальном ШД можно сделать вывод об адекватности модели. На рис. 7,8 приведены результата расчета но модели дпну.ения прчп-'отогооя ШД при отработке одного па га и расчет эк'-.поненцкашлшх разгона

торможения и движения с постоянной скоростью линейного Д. По времени устпнэплтшя колебаний при обработке одного •лга отличие расчета от эксперимента но превышает 5 % . о амплитуде колебаний скорости гтри экспоненциальным разгоне торможении отличие расчета от ^эксперимента не превышает

В зпклрчопял обобщены основные результаты работы.

В прилонетаи приведены модели вращапцогрся и линейного Д, исиользугаэде язык .для моделирования нелинейных систем.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. На основе анализа наиболее распространенных типов •щукторшгх ЕД с возбужденном от постоянных магнитов пред-экена уточненная модель электроприводов с этими двигателя-ii, учитывающая:

- нелинейность и инерционность силового преобразователя ;

- нелинейность мапгитой цени шшпм;

- экспериментальные оценка четвертой х^армонической эстаплящой электромагнитного момента (усилия);

- действие вязкости от вихревых токов и гистерезисных •vieiraU в гол оз е малины.

2. Уточненная модель положена в основу базовой магаин-зл модели, реализованной на персональном компьютере с по-эщьп язтггеа .для моделирования нелинейных систем, и может ¡ть использована в широком классе задач для проектирова-¡я дискретного электропривода.

3. Разработанная модель использована для программиро-!Ш!Я движения разомкнутого ИД на группо пагов в дискретном ;пводе.

4. Показано, что при некоторых допущениях возможно трощение разработанной модоли дтя задач синтеза устройств :рааюн::я.

Г>. IIa основе упрощенной модели разработай! регуляторы ■я зтченугого пленарного электропривода перемещения стола '.анкп xvt сверления печатных плат для фарш " PLViUTEC ".

Спрооктпротягнш претензионные датчик тока и индук-!вшй гаттзк 1пл:х перемещений дли приводя стола станка 14 сверления печатных плат.

7. Предложен конструктивны!; опособ сшданш я нтплнпя гармоничсской составляющей фиксирующего усилил .

Основные положения диссертации отражены в луйтшацгях:

Г. Рыжов С.Н. Оотосчитнпавдее устройство на оливе л свотодиаод-свотодиод для системы управления дпнгзт '.г г.: // Темат. сборник научных труден: Упрашюкие и алатитп и азтс матичоскях системах приборостроения. - Челябинск, '2'Л. -1986. - с. 74-76.

2. Ридов С.Н. Бесконтактный момантшй двигатмь в олект роприводе робота // Томат. сборник научных трудов: Антомат::-ческое регулирование и элементы исполнительных сугуг<''■:. -Челябинск, ЧПИ. - 1907. - с. 124-127.

3. Мешков В.Г., Рыжов С.Н., Сергиев В.Г. Применение микроЭЕМ для управления шаговым сервомеханизмом // П Ве<\;о>л научно-тохн.конф. Микропроцессорные системы: Тез. ,т>:м. -Челябинск, 1988. - с. 130.

4. Габов А.И., Рыжов С.Н. Индукпганий конечны.', гчтчак в электропривода // Всесоизн. паучно-тохн.конф. Оледтрю электроприводы пром. установок, роботов и манипуляторов: Тез докл. - Челябинск, 1989. - с. 31.

5. Белковой А.П., Габов А.П. , Псков С.Н. , Кобатия М.И. Датчики тока в электроприводе // Известия вузов. Злоктромоха

- 1991. ~.'з 2. - о. 61-05.