кості, властиві ШД. p> Проблему пропуску кроків найбільш ефективно можна вирішити за рахунок впровадження в привід датчика позиції і використання високопродуктивного сигнального процесора. Причому, щоб уникнути значного збільшення вартості приводу, можливим рішенням є розробка мехатронного приводу на базі ШД, що представляє собою інтегрований пристрій, до складу якого входить сам двигун, система управління і датчик позиції валу. У цьому випадку в якості датчика можна використовувати безкорпусні ОЕМ-датчики.
При наявності двох таких компонент як сигнальний процесор і датчик позиції в одному пристрої можна відмовитися від використання крокових методів управління і побудувати систему управління на основі алгоритму векторного керування. Даний метод вже давно використовується в сервоприводах на базі синхронних і асинхронних двигунів.
Алгоритм векторного керування заснований на підтримці кута 90 градусів між поточною позицією ротора в рамках одного полюса і вектором струмів в обмотках двигуна.
Як видно з графіка залежності моменту від кута між поточною позицією і вектором струму максимальна ефективність досягається саме при куті 90 градусів.
При цьому розрахунок поточного кута необхідно виконувати в реальному часі з високою частотою, так як при формуванні струмів вал ротора завжди прагне в позицію, задану вектором струмів.
Такий спосіб забезпечує високу ефективність управління: виключається коливання моменту, розвивається двигуном і, як наслідок - вібрація; забезпечуються високі динамічні показники; виключається пропуск кроків.
Крім основного функціоналу, наявність на В«бортуВ» сервоприводу сучасного сигнального процесора дозволяє реалізувати в рамках системи управління безліч додаткових функцій, таких як:
- Програмований логічний контролер. p> - Інтерполятор. p> - Електронний редуктор.
- Обробка кінцевих датчиків.
- Контроль температури.
- Захист від КЗ. p> - Захист від зниженої і підвищеної напруги живлення.
- Гальмування з регулюванням вироблюваного противо ЕРС.
Наявність перерахованих функцій дозволяє збільшити надійність системи, знизити зносостійкість обладнання, а в ряді випадків виключити зовнішній контролер управління рухом.
Використання передових методів управління робить можливим застосування крокових двигунів у сучасних сервосистемах поряд з сервоприводами на базі синхронних і асинхронних двигунів. У свою чергу, використання мехатронного підходу забезпечує зниження собівартості такого приводу до прийнятних значень, що традиційно властиво кроковим приводам.
3. Вибір передавального механізму і розрахунок потужності електродвигуна
Перш, ніж вибрати двигун необхідно розглянути сам маніпулятор, і привести необхідні параметри до валу двигуна.
Маніпулятори - Технічні пристрої для відтворення деяких рухових функцій рук людини.
Для механізму висування руки маніпулятора вибираємо кулько-гвинтову передачу. Даная передача забезпечує досить високий коефіцієнт корисної дії (до 0,9), має великий ресурс і малі габарити.
За наданими методиками, наданими фірмою В«SBC Linear CoВ» вибираємо параметри передачі:
- діаметр гвинта d В = 32 мм;
- крок гвинта t В = 10 мм;
- довжина гвинта L В = 1,1 м.
Для даного механізму швидкість гайки:
,
де t B - крок гвинта (мм), n B - частота обертання гвинта (об/хв).
Частота обертання гвинта:
В
Знайдемо масу гвинта, враховуючи, що щільність стали:
В
Передаточне число механізму:
В
Момент інерції гвинта:
;
Момент інерції поступально рухається руки:
;
Сумарний момент інерції механізму:
;
Уявімо тахограммой переміщень для механізму:
В
Рис.1. Тахограми переміщень
Максимально переміщення при максимальній швидкості:
,
де S-пройдений шлях.
Час руху при максимальному переміщенні:
В
Тоді час розгону і час гальмування:
В
Таким чином максимальне кутове прискорення дорівнює:
В
Лінійне прискорення механізму відповідно:
В
Визначимо навантаження, що діють на вал двигуна:
- статична навантаження:
;
- динамічне навантаження:
;
- відцентрова навантаження:
.
Сумарний момент опору на валу двигуна, відповідний найбільш навантаженому режиму роботи:
;
Вибираємо інтегрований кроковий сервопривід фірми ЗАТ В«СервотехнікаВ» СПШ20-23017 з наступними параметрами (табл.1):
Таблиця 1
Параметр
Значення...
