第三章 自整角机测控系统精要.ppt

第三章 自整角机测控系统 【本章教学目标与要求】 1. 了解自整角机测控系统的发展历史 2. 掌握自整角机测控系统的基本构成与工作原理 3. 掌握自整角机的基本原理和基本结构 4. 了解自整角机测控系统的一般应用 本章知识架构 自整角机图例 3.1 自整角机概述 自整角机的分类 自整角机的结构 控制系统对自整角机的技术要求 3.1.1 自整角机的分类 力矩式自整角机 控制式自整角机 力矩式自整角机 图3-2 位置指示器 力矩式自整角机分类 力矩式发送机LF 力矩式差动发送机LCF 力矩式差动接收机LCJ 力矩式接收机LJ 控制式自整角机 图3.3 自整角机伺服系统的基本回路 KF—控制发送机；KB—控制变压器； A—放大器；G—减速齿轮；SL—伺服电动机 控制式自整角机分类 控制式发送机KF 控制式差动发送机KCF 控制式自整角变压器KB 3.1.2 自整角机的结构 自整角机的结构 自整角机的结构 3.1.3 控制系统对自整角机的技术要求 有较高的静态和动态转角传递精度 有较高的比力矩和最大同步力矩 要求阻尼时间短 在运行过程中无抖动、缓慢爬行、粘滞等现象 能在一定的转速下运行而不失步 要求从电源取用较小的功率和电流 控制式自整角机 电气误差尽可能小 剩余电压的基波值及总值尽可能小 控制式变压器应有较高的比电势和较低的输出阻值，以满足放大装置对灵敏度的要求 控制式变压器应有较高的输入阻抗，控制式发送机应有较低的输出阻抗；控制式差动发送机的阻抗应与发送机和变压器的阻抗相匹配 速度误差要小 3.2 控制式自整角机 控制式自整角机的工作原理 带有差动发送机的控制式自整角机的工作原理 3.2.1 控制式自整角机的工作原理 3.2.1.1 控制式自整角发送机的工作原理 定子三相绕组中形成电流 定子绕组产生磁势 相电流产生的磁场 合成磁势 x轴方向和y轴方向的总磁势的瞬时值 定子合成磁场具有以下特点： 3.2.1.2 控制式自整角接收机的工作原理 接收机 控制式自整角机的主要性能指标 1. 剩余电压 2. 比电压 3. 输出相位移 4. 静态误差 3.2.2 带有差动发送机的控制式自整角机的工作原理 3.3 力矩式自整角机 力矩式自整角机的工作原理 阻尼绕组 力矩式自整角机的性能指标 3.3.1 力矩式自整角机的工作原理 简化 假设一对自整角机的结构相同，参数一样； 忽略磁路饱和的影响，忽略磁势和电势中的搞次谐波影响； 假定自整角机气隙磁通密度按争先规律分布； 忽略电枢反应。 3.3.1.1 整步绕组的电势、电流 式中 形成电流的有效值为 3.3.1.2 磁势 代入合成得 3.3.1.3 转矩 3.3.2 阻尼绕组 凸极式转子的阻尼绕组 隐极式转子的阻尼绕组 3.3.3 力矩式自整角机的性能指标 1．精度 2．比整步转矩 3．阻尼时间 3.4 自整角机测控系统及应用 雷达方位角测量系统组成 自整角机的测角与控制 轴角/数字转换电路的硬件设计 软件设计 3.4.1雷达方位角测量系统组成 3.4.2自整角机的测角与控制 自整角机隔离转换电路原理图 3.4.3 轴角/数字转换电路的硬件设计 单片机控制转换电路图 3.4.4 软件设计 发送机定子绕组感应电势 接收机定子绕组感应电势 Em ——定子绕组轴线与励磁绕组轴线重合时定子绕组感应电势的有 效值 θ1 ——发送机转子位置角 θ2 —— 接收机转子位置角 两机定子绕组内的电势差为 式中 Z —— 定子每相绕组的阻抗； I —— 相电流的最大有效值，I＝ Em / 2Z； 每相的磁势幅值分别为 在x轴（d轴）及y轴（q轴）上的分量合成分别为 式中， δ = θ1 - θ2 ，称为失调角 合成磁势的幅值为 电磁转矩 由于电磁转矩 Tem 的作用，接收机转子将产生转动。直到两机励磁绕组轴线一致即δ = 0时， Tem ＝0，转子停转。如果发送机转子不断转动，则接收机转子也随着转动，从而实现了随动的目的。由于电磁转矩 Tem 使得失调角δ减小，因此也称整步转矩。它与失调角的关系如图3.14所示。 图3.13 电磁转矩的形成 图3.14 整步转矩与失调角的关系 本节以一个基于自整角机的雷达方位角测量系统来说明自整角机测控系统及其应用。 图3.15 　雷达方位角测量系统组成 图3.16　自整角机的示意图 假设在自整角机转子一侧加励磁电压VR =