机械系统的加速控制
时间:2015-10-31 16:18 来源:自动控制网
在力学分析时,加速与减速的运动形态是相似的。但对于实际控制问题来说,由于驱动源一般使用电动机,而电动机的加速和减速特性有差异。此外,制动控制时制动力矩当作常值,一般问题不大,而在加速控制时电动机的起动力矩并不一定是常值,所以加速控制的计算要复杂一些。 下面分别讨论加速力矩为常值和随控制轴的转速而变化的两种情况。 1、加速(起动)时间 计算加速时间分为加速力矩为常值和加速力矩随时间而变化的两种情况。计算时应知道加速力矩、等效负载力矩、等效摩擦阻力矩、装置的等效转动惯量以及转速(速度)。 (1)加速力矩为常值的情况 设为控制轴的净加速力矩(N· m)、为控制轴上电动机的加速力矩(N·m),则,可表示为 (1) 在概略计算时可用机械效率来估算摩擦阻力矩,得 (2) 加速时间为 (3) 式中、n,——轴的初转速与加速后的转速(r/min), (2)加速力矩随时间而变化 为简化计算一般先求出平均加速力矩再计算加速时间。计算平均加速力矩的方法有两种:一是把开始加速时的电机输出力矩和最大电机输出力矩的平均值作为平均加速力矩;或是根据电机输出力矩——转速曲线和负载——转速曲线来求出平均加速力矩。 设为开始加速时的电机输出力矩(N·m);为加速时间内最大电机输出力矩(N·m); 为加速时间内最大负载力矩(含阻力矩)(N·m);为加速时间内负载力矩(含阻力矩)(N·m)。 平均加速力矩和平均负载力矩, (4) (5) 平均加速力矩可按下式求出,为区别,记作。 =- 电动机起动力矩特性曲线可以从样本上查到,也可用电流表测量电流来推定,当电机电流一定时,电机的起动力矩与电流成正比,即
根据测得的电流值的变化就可推定起动力矩—转速(时间)的特性曲线。 2、加速距离 设控制轴的初转速为(r/min),直线运动部分的速度为(m/min)。当增速到转速为n,速度为v时,求此时间内控制轴总转数,总回转角和移动距离。 当平均加速度力矩为一常数时,加速过程中的、和的公式与制动过程中的公式类似,加速时间内控制轴的总转数
或 借鉴式(2-44),消去t后得 (6) 将上式中=-得 (7) 加速过程中轴的回转角= (8) 式中,的单位为rad。 与制动过程类似,加速过程中移动距离(单位为m)为
或 (9) |