Выбор двигателя и определение его передаточной функции
Исходные данные для выбора двигателя:
, 
,
, 
Рассчитаем номинальную угловую скорость 
и максимальное значение ускорения 
.
,
.
Определим мощность двигателя необходимую для перемещения нагрузки с требуемыми скоростью и ускорением по формуле:
По полученной мощности выбираем двигатель постоянного тока GDM120.
Технические характеристики:
мощность на валу 
, [Вт]: 140;
номинальная вращения 
, [об/мин]: 4500;
номинальное напряжение 
, [В]: 24;
номинальный ток якоря 
, [А]: 8.6;
сопротивление обмотки якоря 
, [Ом]: 
;
момент номинальный 
, [Н´м]: 
;
момент инерции 
, [кг´м2]: 
.
[об/c]
По полученному значению момента инерции двигателя 
определим оптимальное передаточное число по формуле:
На этом предварительный выбор двигателя заканчивается.
Окончательный выбор двигателя включает его проверку на выполнение требований по заданным ускорению и скорости перемещения нагрузки, так как двигатели одинаковой мощности обладают разными запасами по скорости и ускорению.
Проверку двигателя по скорости и моменту (ускорению) проведем из условия отношения номинальной и требуемой мощностей:
,
где
.
Рассчитаем:
Т.к. , то по скорости выбранный двигатель подходит.
Найдем значение требуемого момента вращения 
и сравним его с моментом двигателя:
Проверим двигатель на перегрузку:
,
т.е. по мощности данный двигатель так же подходит.
Приведенный к валу двигателя статический момент нагрузки:
.
Все необходимые условия выполняются, из чего делаем вывод, что GDM120 выбран правильно, так как он удовлетворяет условию обеспечения требуемых скорости и ускорения.
Перейдем к определению передаточной функции двигателя GDM120, используя его технические данные.
Коэффициент противоЭДС при номинальных значениях параметров определяется по формуле:
Передаточная функция двигателя постоянного тока представляется в следующем виде:
.
где, 
- коэффициент передачи двигателя по скорости, 
- электромеханическая постоянная времени двигателя.
Полный момент инерции нагрузки, приведённый к валу двигателя:
.
Коэффициент противоЭДС:
.
Токовая постоянная:
.
Электромеханическая постоянная времени двигателя:
.
Коэффициент преобразования двигателя по скорости:
.
Передаточная функция двигателя имеет вид:
.
Выбор электромашинного усилителя и определение
Его передаточной функции
Выбор усилителя определяется типом следящей системы (постоянного или переменного тока), конкретными условиями применения системы (системы АСН с замкнутой и разомкнутой силовыми частями, режимом работы, требуемой мощностью и необходимым коэффициентом предварительного усилителя).
Электромашинные усилители (ЭМУ) нашли широкое применение в качестве усилителей мощности. По числу каскадов усиления различают однокаскадные и двухкаскадные ЭМУ, по типу возбуждения – ЭМУ поперечного и ЭМУ продольного поля. В СП для управления ДПТ применяются двухкаскадные ЭМУ с поперечным возбуждением.
ЭМУ выбирается из условий:
,
.
Для выбранного двигателя GDM120 приведенным требованиям удовлетворяет ЭМУ-5А при условии использования его на пониженном напряжении.
Технические характеристики электромашинного усилителя ЭМУ – 5А:
Ток Iном.эму 8,3 А
Номинальное напряжение Uном.эму 60 В
ЭДС продольной цепи Е 74,8 В
Ток в цепи управления Iу 6,5 мА
Ток в поперечной цепи Iп 3,3 А
Число пазов 27
Общее число проволок паза 24
Сопротивление якоря Rя 0,53 Ом
Сопротивление обмотки управления Rу 2900 Ом
Входная мощность 0,4 Вт
Частота вращения nном 2850 об/мин
Постоянная времени цепи управления 0,07 с
Постоянная времени цепи якоря 0,061 с
При использовании на пониженном напряжении считаем:
Ток Iном.эму (60/24)*5 = 12,5 А
Номинальное напряжение Uном.эму 60/(60/24) = 24 В
ЭДС продольной цепи Е 74,8/(60/24) = 29,9 В
Ток в цепи управления Iу (60/24)*6,5 = 16,25 мА = 0,016 А
Ток в поперечной цепи Iп (60/24)*3,3 = 8,25 А
Постоянная времени цепи управления (60/24)*0,07 = 0,175 с
Постоянная времени цепи якоря (60/24)*0,061 = 0,15 с
Тогда:
, .
Определяем коэффициент усиления ЭМУ по напряжению
Передаточная функция ЭМУ:
