Управление исполнительными механизмами осуществляется с помощью систем привода, преобразующих сигналы управления в соответствующее состояние механизма. Робототехнические комплексы и оборудование с ЧПУ представляют собой сложные устройства, содержащие большое количество механизмов с различными типами двигателей, работа которых организуется в соответствии с общей программой с целью получения требуемого результата наиболее эффективным путем. Отдельные механизмы снабжаются электрическим, гидравлическим или пневматическим приводом. Наиболее распространенным типом привода является электропривод.
Существующие системы ЭП классифицируются по различным признакам. Самым существенным из них является тип используемого электродвигателя, в соответствии с которым различают следующие классы электроприводов: 1) ЭП с двигателем постоянного тока; 2) ЭП с двигателем переменного тока; 3) ЭП с шаговым двигателем. Каждый из названных классов может быть подразделен на более мелкие группы в зависимости от конкретных типов электродвигателей и других признаков. С учетом основных функций механизма и режимов его работы различают ЭП зажимных устройств и устройств натяжения, ЭП систем стабилизации скорости, позиционный ЭП, следящий ЭП и др.
ЭП с двигателями постоянного и переменного тока используются в системах непрерывного и релейного управления для получения заданного закона движения. ЭП с шаговыми двигателями реализуют заданное движение как результат суммирования отдельных шаговых перемещений.
Шаговые двигатели имеют специфическую конструкцию, позволяющую фиксировать каждый шаг перемещения. По принципу действия ШД можно рассматривать как синхронный двигатель, позволяющий осуществлять синхронность движения при пуске и торможении, а также допускающий длительную фиксированную остановку с протеканием постоянного тока в обмотках ротора. В то же время ШД является аналогом обращенной машины постоянного тока с поворотом щеток коллектора, имитируемым коммутатором ШД.
ШД различаются по числу фаз, по типу магнитной системы и способу возбуждения. Наиболее распространенными являются многофазные ШД с числом фаз m, равным 3, 4 и 5.
По способу возбуждения ШД делят на следующие виды:
1) ШД с активным ротором (с электромагнитным возбуждением или магнитоэлектрические, т.е. с возбуждением постоянными магнитами);
2) индукторные ШД, имеющие зубчатый пассивный ротор с числом зубцов Z и гребенчатые зубчатые зоны статора. Каждая гребенчатая зубчатая зона
представляет собой выступающий полюс статора. В симметричной магнитной системе обмотки противоположных полюсов объединяются в фазы, так что число пар полюсов р статора равно числу фаз т. Число зубцов ротора Zn выбирается так: если ось какого-либо полюса статора совпадает с осью зубца ротора, то ось соседнего полюса статора оказывается сдвинутой относительно оси ближайшего зубца ротора на угол 2π/(mZp). При симметричной коммутации каждому переключению фаз соответствует угол поворота вектора намагничивающих сил а = 2π/ m (электрических радиан) или аг = 2 π /2 р (геометрических радиан). В результате переключения ротор займет новое положение, т.е. повернется на угол ам = 2π/ mZ. Таким образом, механический шаг а оказывается меньше геометрического шага поля аг. Отношение aг/aм = mZp /2 p называется электромагнитной редукцией (ЭР), а двигатель с ЭР, большей или равной 1, — редукторным.
Классификационным признаком индукторного ШД является постоянство потокосцепления контура возбуждения, который реализуется за счет постоянной составляющей тока обмоток фаз (самовозбуждение) или специальной обмотки возбуждения (независимое возбуждение);
3) индукторно-реактивные ШД, не имеющие отдельного контура возбуждения. При разнополярном управлении такие ШД развивают только реактивный момент, пропорциональный квадрату переменной составляющей тока фазы. При однополярной коммутации возникают одновременно реактивный и активный, или индукторный, момент, пропорциональный постоянной составляющей тока в фазе;
4) реактивные ШД, электромагнитный момент которых является реактивным независимо от наличия или отсутствия постоянных составляющих тока в фазах.
Список используемой литературы
1. «Автоматизация технологических процессов». Бородин И.Ф., Скудник Ю.А. 2004г.
2. Справочное пособие «Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы»
3. «Системы программного управления производственными установками». Ильин О.П.
4. «Теория автоматического управления». Под ред. Воронова А.А.
5. «Основы теории автоматического управления». Воронов А. А.
6. «Линейные автоматические системы». Макаров И.М., Менский Б.М.