Методы повышения точности
4.5. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ
Погрешность СП складывается из погрешности слежения и из погрешностей, присущих отдельным элементам, в том числе сельсинам. Из всех рассмотренных выше погрешностей сельсинов (в меньшей степени BT) наиболее существенной является инструментальная, определяемая классом точности преобразователя. Уровень остаточного напряжения ?U, соответствующий погрешности (рис. 50, а), при небольших углах рассогласования превышает уровень полезного сигнала U?, и СП начального рассогласования «чувствовать» не будет. Влияние погрешности можно уменьшить, увеличивая крутизну статической характеристики ИР за счет введения редуктора в двухканальной (двухскоростной) системе измерителя (рис. 50, б). Редуктор позволяет резко увеличить снимаемое напряжение при тех же значениях погрешности и уменьшить влияние неточности изготовления сельсинов. Измерительная схема в этом случае (рис. 51, а) состоит из двух пар сельсинов. Одна пара сельсинов BC1 и BE1 связана с задающим и исполнительным валами СП непосредственно, а другая пара сельсинов BC2 и BE2 — через редуктор. Передаточное число iр редуктора выбирают таким, чтобы сельсины второй пары вращались быстрее. Они образуют канал точного отсчета (TO) в отличие от канала грубого отсчета (ГО) с передачей угла в масштабе 1 : 1.
При повороте задающего вала на угол ? датчик канала ГО повернется на тот же угол, а датчик канала TO — на угол iр?. Рассогласование между сельсинами по каналу TO вследствие этого увеличится в iр раз, что способствует повышению крутизны характеристики и чувствительности схемы (см. рис. 50, б). Напряжения на зажимах однофазных обмоток сельсинов:
где ?UГО и ?UТО — напряжения, определяемые неточностью изготовления сельсинов.
Рис. 50. График выходного напряжения ИР
Рис. 51. Двухотсчетный ИР
Оба напряжения поступают на вход синхронизирующего устройства A1 (см. рис. 51, а), подключающего один из каналов к усилителю A2 СП. Исполнительный двигатель M, отрабатывая рассогласование, будет вращать выходной вал привода и принимающие сельсины до тех пор, пока оба снимаемых напряжения не станут равными нулю.
Однако в положении согласования роторы сельсинов BE по обоим каналам будут повернуты относительно роторов сельсинов BC на углы, определяемые собственной погрешностью сельсинов. При использовании сельсинов одного класса точности (?UГО = ?UТО = ?U) погрешность передачи угла согласно (158) и (159) по каналу ГО ??? = ?U/k?, по каналу TO ?Т? = ?U/k?ip.
Из сравнения полученных выражений следует, что
Точность измерения угла рассогласования по сравнению с одноканальной трансформаторной передачей увеличилась в гр раз, Однако с повышением скорости, а следовательно, и крутизны статической характеристики период изменения выходного напряжения уменьшается, и одному периоду напряжения канала ГО будет соответствовать некоторое число периодов изменения напряжения канала TO, равное передаточному числу iр. Так, при iр = 2 (рис. 51, б) за половину периода напряжения U?? напряжение UТ? пройдет полный период изменения, Способность к самосинхронизации в пределах одного оборота по каналу TO сохраняется, но диапазон самосинхронизации в пересчете и каналу ГО сокращается в iр раз.
В результате в пределах ±180° у привода появляется iр — 1 устойчивых ложных нулей. Например, при iр = 2 привод, будучи рассогласован на угол 90° < ? < 270°, отрабатывает к положению ? = 180°, являющемуся дополнительным ложным нулем ЛН канала TO. Для устранения ложных согласований и обеспечения нормальной работы СП при больших углах рассогласования служит канал ГО. Работа двухскоростной системы ИР строится так, что при небольшой погрешности рассогласования выходной сигнал снимается с канала TO, а при большом рассогласовании — с канала ГО, обеспечивающего синхронизацию в пределах полного оборота.
Как видно из графика зависимости выходного сигнала от угла рассогласования (рис. 51, б), влияние неточности изготовления сельсинов на малых рассогласованиях уменьшено за счет увеличения крутизны характеристики. В этом преимущество двухскоростной системы измерителя. Ha графике отмечен угол переключения ?ТО, при котором происходит смена работы каналов измерителя.
Практически СП работает от канала TO, осуществляя режим слежения. Канал ГО подключается только при отработке больших рассогласований, которые могут возникнуть в моменты включения или в режиме переброски, когда задающий вал останавливается, а исполнительный вал продолжает вращаться.
При проектировании двухскоростного ИР существенное значение имеет выбор передаточного числа механического редуктора. C точки зрения повышения точности СП выгодно применять большее передаточное число редуктора Ho беспредельно его увеличивать нецелесообразно, так как при этом возрастают размеры редуктора и связанные с ними погрешности механической передачи: неточность изготовления зубчатых колес, неточности сборки, зазоры и т. п. Эти погрешности могут достигать нескольких минут. Так, при выполнении редуктора по 6-й степени точности погрешность, обусловленная неточностью их изготовления [2], ?р = 2 ... 5'. Погрешность от зазора ?З = 0,5 ... 1'. C учетом угловой погрешности механического редуктора погрешность следования системы, определяемая по (160), будет иметь вид
где ?ГО — погрешность сельсинов, определяемая классом точности; ?р (iр) — погрешность редуктора с передаточным числом iр, зависящая от степени точности изготовления колес.
Как следует из выражения (161), увеличение передаточного числа iр дает существенное уменьшение погрешности до тех пор, пока ?ТО не становится соизмеримой с погрешностями механического редуктора.
Рис. 52. Графики, поясняющие работу двуотсчетной системы
K примеру, если при заданном ?ГО = 40' выбрать редуктор с iр = 40, ?р (iр) = 4', ?З = 0,8', то ?ТО = 40 : 40 + 4 + 0,8 = 5,8'. Если применить редуктор с iр = 60, ?р (iр) = 5', ?З = 1', то ?ТО = 40 : 60 + 5 + 1 = 6,67'.
Кроме того, повышение скорости сельсинов сказывается и на динамической погрешности, поэтому для приборных редукторов, связывающих сельсины ГО и TO, рекомендуется использовать передаточные числа iр = 10 ... 40.
Существенным для ИР является также выбор четного или нечетного передаточного числа редуктора.
Для простоты пересчета углов передаточное число должно быть четным. Ho, как видно из рис. 52, а, при этом появляется вероятность ложного согласования по углу ? = 180°, так как неустойчивый нуль канала ГО совпадает с устойчивым нулем канала TO (при нечетном iр такой вероятности не существует). При рассогласованиях в СП, отвечающих условию 180° — ?П < ? < 180° + ?П и при UTO > UГO привод по точному отсчету будет обеспечивать согласование к ближайшему устойчивому нулю, т. e. к 180°. B действительности между выходным и задающим валами будет рассогласование в 180°, и в дальнейшем движение задающего вала будет отрабатываться с такой погрешностью.
Чтобы устранить ложный нуль, к выходному напряжению канала ГО добавляют напряжение смещения UCM, снимаемое с вторичной обмотки маломощного трансформатора (сплошная кривая на рис. 57, б). B этом случае при б = 180° напряжение канала ГО U’ГO = UГO + UСМ больше напряжения UТO, и привод будет согласовываться по каналу ГО к устойчивому истинному нулю. Однако смещение напряжения приводит к тому, что в согласованном положении напряжение канала ГО не равно нулю, U’ГO = UСМ. Для устранения этого явления статор передающего сельсина ГО разворачивают относительно статора принимающего сельсина на угол
где Umax— амплитуда выходного напряжения. Выходное напряжение канала ГО в этом случае
напряжения по обоим выходам при ? = 0° будут равны нулю и кривая UГО (рис. 57, в) сместится вправо на угол ?.
Назад | Содержание
| Вперед
