Napędy elektryczne w automatyce i robotyce Siewierz

Napędy elektryczne w automatyce i robotyce Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej Ean:9788388906442 ISBN: 9788388906442 Autor: Łastowiecki Józef Oprawa: br Rok wydania: 2011 Format: b5 Stron: 240 Napędy elektryczne w automatyce i robotyce SPIS TREŚCI Wykaz ważniejszych oznaczeń .......................................................................................... 7 Wstęp ............................................................................................................................. 11 1. Wymagania stawiane napędom elektrycznym w układach zrobotyzowanych ............... 13 1.1. Wymagania odnoszące się do stanu statycznego ................................................... 15 1.2. Wymagania odnoszące się do stanów dynamicznych ............................................ 17 1.3. Środki prowadzące do spełnienia wymagań dotyczących statycznych i dynamicznych właściwości silników wykonawczych .......................................... 17 4. Wymagania stawiane układowi serwonapędu jako całości .................................... 23 Typy silników wykonawczych i układy ich zasilania .................................................... 24 2.1. Silniki prądu stałego – właściwości statyczne i dynamiczne ................................. 25 2.2. Silnik prądu stałego z wirnikiem pakietowym ....................................................... 31 2.3. Silnik prądu stałego z wirnikiem bez żelaza – kubkowy ........................................ 33 2.4. Silnik prądu stałego małej mocy z komutatorem elektronicznym .......................... 40 2.5. Charakterystyki mechaniczne silników wykonawczych prądu stałego małej mocy ............................................................................................................. 46 2.6. Charakterystyki mechaniczne silników wykonawczych prądu stałego większych mocy ..................................................................................................... 50 2.7. Właściwości dynamiczne układów napędowych z silnikiem prądu stałego i przekształtnikiem impulsowym ........................................................................... 60 2.8. Silnik tarczowy prądu stałego i układ jego zasilania .............................................. 63 2.9. Tłumienie oscylacji wirnika w przypadku silników prądu stałego ......................... 72 2.10. Silniki synchroniczne z magnesami trwałymi ...................................................... 83 2.10.1. Silniki synchroniczne z magnesami trwałymi zasilane prądem stałym .... 83 2.10.2. Silniki synchroniczne z magnesami trwałymi zasilane prądem sinusoidalnym ............................................................................. 90 2.11. Silniki skokowe .................................................................................................... 95 2.11.1. Moment synchronizujący magnetoelektryczny i reluktancyjny w silnikach skokowych ............................................................................ 95 2.11.2. Silniki skokowe – hybrydowe .................................................................. 101 2.11.3. Silniki skokowe tarczowe ........................................................................ 105 2.11.3.1. Charakterystyka kątowa momentu synchronizującego ............. 110 2.11.3.2. Maksymalizacja średniego momentu napędowego w stanach dynamicznych .......................................................... 113 2.11.4. Transmitancja silnika skokowego ............................................................ 119 4 Napędy elektryczne w automatyce i robotyce 2.12. Silniki indukcyjne ................................................................................................ 121 2.12.1. Metody sterowania wektorowego silnikami indukcyjnymi ..................... 122 2.12.2. Modulacja wektora przestrzennego ......................................................... 123 2.12.3. Praca silnika indukcyjnego sterowanego wektorowo w zakresie osłabionego pola ..................................................................................... 135 2.12.4. Schematy układów napędowych z silnikiem indukcyjnym sterowanym wektorowo .......................................................................... 138 2.13. Silniki liniowe ...................................................................................................... 147 2.13.1. Zasada pracy silnika liniowego-synchronicznego z magnesami trwałymi ............................................................................ 148 2.13.2. Układ sterowania serwonapędu z silnikiem liniowym-synchronicznym z magnesami trwałymi ............................................................................ 153 3. Nagrzewanie i dobór silników wykonawczych ............................................................. 159 3.1. Nagrzewanie silników wykonawczych .................................................................. 159 3.2. Kryteria doboru mocy silników wykonawczych .................................................... 162 3.2.1. Kryterium doboru silnika do pracy ciągłej .................................................. 163 3.2.2. Kryterium przekładni optymalnej ................................................................ 164 3.2.3. Kryterium doboru silnika do pracy cyklicznej ............................................. 165 3.2.4. Dobór profilu zmian prędkości w funkcji czasu przy pracy cyklicznej ....... 167 3.3. Dobór silnika wykonawczego z wirnikiem bez żelaza ........................................... 171 3.4. Dobór mocy silnika skokowego – tarczowego ....................................................... 174 4. Struktura układu sterowania napędami robotów ......................................................... 180 4.1. Schemat blokowy układu sterowania ..................................................................... 181 4.2. Regulator i regulacja położenia .............................................................................. 183 4.3. Regulator i regulacja prędkości .............................................................................. 186 4.4. Regulator i pomiar prądu ........................................................................................ 187 4.5. Algorytm działania regulatorów ............................................................................. 189 4.6. Przekształtnik zasilający silnik napędowy prądu stałego ........................................ 191 5. Napęd bezpośredni robotów ....................................................................................... 195 5.1. Koncepcja napędu bezpośredniego w robotyce ...................................................... 196 5.2. Zagadnienia teoretyczne napędu bezpośredniego (DD) ......................................... 199 5.2.1. Zagadnienia maksymalizacji momentu ........................................................ 199 5.2.2. Zagadnienie stałej momentu silnika kM ........................................................ 200 5.2.3. Zagadnienie efektywności wytwarzania momentu ...................................... 202 5.3. Typy silników napędu bezpośredniego .................................................................. 204 5.3.1. Silnik DD prądu stałego ............................................................................... 204 5.3.2. Silnik DD bezszczotkowy, synchroniczny .................................................... 206 Spis treści 5 5.3.3. Silnik DD reluktancyjny .............................................................................. 208 5.4. Zagadnienia związane ze sterowaniem silników typu DD ..................................... 212 5.4.1. Zagadnienia sterowania położeniowego ...................................................... 213 5.4.2. Zagadnienia sterowania momentowego ....................................................... 216 5.4.3. Zagadnienia sztywności układu napędowego .............................................. 217 5.5. Metoda sterowania napędem z silnikiem DD .......................................................... 218 5.5.1. Uproszczona analiza sterowania z wyprzedzeniem napędami manipulatora z silnikiem DD .............................................................................................. 218 5.5.2. Bezpośredni pomiar momentu silnika w celu realizacji metody sterowania z wyprzedzeniem .......................................................................................... 225 5.5.3. Sterowanie silnika DD z momentowym sprzężeniem zwrotnym ................. 231 5.6. Przemysłowe układy napędowe z silnikami typu DD ............................................. 233 Literatura ........................................................................................................................ 238