Здавалка
Главная | Обратная связь

Структура АМЦ с ШИМ.



Московский ордена Ленина ордена Октябрьской революции и ордена Трудового Красного Знамени государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА НА ТЕМУ

АКТИВНЫЙ МАГНИТНЫЙ ПОДВЕС

Методические указания к лабораторной работе по курсу

«Расчет и конструкции элементов гироскопических приборов и систем»

 

 

Выполнил студент группы ПС1-72

Сащенко Илья

Проверил Сысоев Михаил

 

АКТИВНОЕ МАГНИТНОЕ ЦЕНТРИРОВАНИЕ (АМЦ) ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ

ЭЛЕМЕНТОВ (ЧЭ) ГИРОСКОПИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ И АКСЕЛЕРОМЕТРОВ.

 

Цель работы: Изучить принципы действия, структурную схему и силовые характеристики активного магнитного подвеса. Экспериментально определить модуляционную характеристику блока управления активным магнитным подвесом и связанные с ней силовые характеристики.

 

Назначение элемента: Активный магнитный подвес используют в высокоточных поплавковых интегрирующих гироскопах и акселерометрах в качестве опор ЧЭ.

 

Состав лабораторной установки:

 

1. Трёхосный стол прецизионных поступательных перемещений с центрирующим элементом типа «восьмиполюсный микросин».

2. Электронный блок управления активным магнитным подвесом.

3. Стандартные электроизмерительные приборы:

- генератор сигналов низкой частоты Г3-118;

- милливольтметр В3-39;

- осциллограф С1-99;

- источники питания Б5-48;

 

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

Структура АМЦ с ШИМ.

АМЦ представляет собой трёхканальную систему автоматического регулирования. В АМЦ используется совмещённый индуктивный элемент центрирования (ЭЦ) (рис. 1), обмотки которого одновременно выполняют функции датчика перемещений, фиксирующего положение ротора относительно статора им силового элемента, обеспечивающего центрирование ЧЭ.

В цепи обратной связи применено усилительно-преобразовательное устройство с временной селекцией на базе широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Использование временной селекции исключает эффект взаимодействия сигнальных магнитных потоков с силообразующими, свойственный системам АМЦ с совмещенными датчиками перемещения и силы. При наличии такого взаимодействия величина магнитной проницаемости ферромагнитного материала ЭЦ может сильно зависеть от подмагничивающего воздействиясилообразующего магнитного потока. Схемы с ШИМ обеспечивают постоянство амплитуды управляющих импульсов, что оказывает благоприятное воздействие на стабильность магнитных параметров статора и ротора и, следовательно, на стабильность нуля центрирования.

Использование экономически выгодных усилителей мощности позволяет получить большую начальную жесткость и площадь силовой характеристики по сравнению со схемами с амплитудно-импульсной и частотно-импульсной модуляцией.

Структурная схема системы АМЦ для одного ЭЦ представлена на рис. 2.

Датчики перемещений по осям X и Y выполнены в виде мостовых схем переменного тока, плечи которых образованы сопротивлением R ииндуктивностями обмоток L ЭЦ. Информация о положении ЧЭ по радиальным осям (в виде переменного напряжения опорной частоты с фазой j=jоп или j=jоп-1800)вырабатывается по диагонали соответствующего моста путём сравнения мгновенных значений напряжений

 

 

 

 

 

 

на противоположных обмотках. Изменение напряжения на диагонали моста линейно зависит от перемещений ЧЭ:

Ux(y)max=[UопR/ R+rобм)](Xmax/s0)cosj

Информация о положении ЧЭ по аксиальной оси Z образуется путём сравнения суммы напряжений на обмотках ЭЦ и регулируемого напряжения Uоп, снимаемого с потенциометра Rдоп:

Uz max=[4UопR/ R+rобм)]±URдоп

С диагоналей мостовых схем датчиков перемещений сигналы поступают на предварительные дифференциальные усилители (ДУс). На выходе ДУс образуется усиленный разностный сигнал рассогласования моста переменного напряжения. Этот сигнал поступает на фазочувствительный выпрямитель (ФЧВ), выполненный по схеме синхронного детектора. На выходе с ФЧВ образуется постоянное напряжение, величина которого пропорциональна перемещению, а полярность зависит от направления перемещения. После ФЧВ постоянное напряжение усиливается неинвертирующим усилителем (НУ) для обеспечения требуемого коэффициента преобразования системы АМЦ.

Формирование управляющих импульсов происходит в преобразователе «постоянного напряжения-временной интервал» (ПНВИ), выполненном по схеме ШИМ с двойным интегрированием. Функционирование ПНВИ обеспечивается импульсами ТПИ, поступающими из устройства управления (УУ). ПНВИ имеет два выхода, подключённых к электронным коммутаторам (ЭК). С выхода ПНВИ снимается пара однополярных прямоугольных импульсов Uупр, длительность которых пропорциональна усиленному напряжению на выходе ФЧВ.

В зависимости от соотношения выходных напряжений выходные пары импульсов Uупр в соответствии с алгоритмом работы системы АМЦ поступают на тот или иной выход ПНВИ.

ЭК управляют выходными импульсными усилителями мощности (УМ). С выхода УМ импульсы передаются в обмотки ЭЦ. При этом при приходе на ЭК пары однополярных импульсов, в обмотки ЭЦ поступает один положительный и один отрицательных импульс Uвых. За счет этого исключается возможность намагничивания сердечников ЭЦ. УМ работают в режиме насыщения.

Устройство управления (УУ) формирует серию синхроимпульсов, обеспечивающих требуемый алгоритм работы электронного блока. В качестве тактовой частоты в УУ используется Uоп.

Для центрирования по оси Z входные напряжения с обмоток ЭЦ поступают на резистивные сумматоры. Суммарное напряжение по X1, X2, Y1, Y2передаётся на инвертирующий вход ДУс. На неинвертирующий вход ДУс подаётся суммарное напряжение (URдоп), снимаемое с резистивного сумматора по X3,X4,Y3,Y4.

С выхода ДУс сигнал идёт на ФЧВ, дополнительный усилитель и ПНВИ. Один выход ПНВИ подключен параллельно ко входам ЭК, управляющих обмотками X1, X2, Y1, Y2.Второй выход подключается к входам ЭК, управляющих обмотками X3,X4,Y3,Y4( в лабораторной работе отсутствуют).

Работа системы АМЦ строится по принципу временного разделения управления по радиальным и аксиальным осям.

В УУ вырабатываются последовательно чередующиеся импульсы синхронизации: цикл «Х» , цикл «Y» и цикл «Z», следующие с частотой 75 Гц. При этом частота следования каждого цикла 25 Гц. Возможно совмещение во времени импульсов синхронизации по радиальным осям Xи Y при сохранении временного разделения с импульсами синхронизации по оси Z.

Начало каждого цикла синхронизации отводится для измерения сигналов о положении ЧЭ по соответствующей оси. Оставшаяся часть цикла используется для формирования пары разнополярных управляющих импульсов и обнуления преобразующих электронных схем.

Временная диаграмма работы системы АМЦ представлена на рис. 3.

Во время цикла «Х» управляющие импульсы с выходных усилителей поступают на одну из обмоток радиальной оси Х1, Х2. Во время цикла «Y» импульсы идут на одну из обмоток радиальной оси Y1, Y2; во время цикла «Z» управляющие импульсы одновременно передаются во все обмотки того или иного ЭЦ. По каждой из осей центрирования реализуется следующий алгоритм работы: управляющие импульсы посылаются в те обмотки, где зазор между ротором и статором ЭЦ увеличился. Перед управляющими импульсами во все обмотки ЭЦ одновременно из УУ через ЭК и УМ подаются импульсы начального смещения ( заштрихованная Uвых).

 







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.