Зміст
1. Визначенняпараметрів і структури об'єкта управління ..................... 3
2. Розробкаалгоритму управління і розрахунок параметрів пристроїв
3. Моделюванняпроцесів управління, визначення та оцінка показників
4. Розробкапринципової електричної схеми і вибір її елементов.23
Списоклітератури ......................................................................... 39
Введення
На сучасному етапі, який характеризується пріоритетним розвиткоммашинобудування та автоматизації виробництва, автоматизований електроприводсформувався як самостійний науковий напрям, в значній мірівизначальне прогрес в галузі техніки і технології, пов'язаних з механічнимрухом, одержуваним шляхом перетворення електричної енергії. Цим пояснюєтьсявеликий інтерес фахівців до нових розробок у даній галузі техніки і доїї науковим проблемам.
Чітко визначився об'єкт наукового напрямку - система, що відповідаєза кероване електромеханічне перетворення енергії і включає двавзаємодіючих каналу - силовий, що складається з ділянки електричної мережі,електричного, електромеханічного, механічного перетворювачів,технологічного робочого органу, та інформаційний канал. В рамках даногокурсового проекту розглядається розробка інформаційного каналу.
1. Визначення параметрів і структури об'єкта управління
До складу об'єкта управління входить двигун постійного струмунезалежного збудження з параметрами за табл. 10.11 [1,стр. 277]:
- номінальна потужність,
- номінальна напругаживлення обмотки збудження і якірного ланцюга,
- ККД,
- номінальна частота обертання,
- максимальна частотаобертання,
- опір обмотки якоря,
- опір додатковихполюсів,
- індуктивність обмотки якоря,
- опір обмоткизбудження,
- момент інерції якоря.
- число пар полюсів.
- коефіцієнт інерційностімеханізму.
Даний ЕД призначений для роботи в шірокорегуліруемихелектроприводах, відповідає, має захищене виконання, знезалежною вентиляцією (асинхронний двигун).
Номінальна кутова швидкість обертання
Максимальна кутова швидкість обертання:
Номінальний струм якоря:
Сумарний опір якірного ланцюга:
Твір постійної машини на номінальний потік:
Постійна часу якірного ланцюга:
Номінальний момент:
Номінальний струм обмотки збудження:
Виходячи з висоти осі обертання за табл. 1 [2, стор 5]:
За рис. 4 [2, стор 10]:
За рис. 2б [2, стор 8]:
За табл. 2 [2, стор 9] для класу ізоляції:
За табл. 3 [2, стор 10] для:
Остаточно отримаємо:
За рис. 3 [2, стор 9]:
полюсного поділу одно:
Число витків обмотки збудження [2, стор 27]:
Номінальний магнітний потік:
Постійна машини:
Коефіцієнт розсіювання [3, стор 38]:
Індуктивність обмотки збудження:
Постійна часу обмотки збудження:
Постійна часу обмотки збудження:
Сумарний момент інерції механізму:
Так само об'єкт управління містить збудження і напруги якоря,частота комутації яких:
Постійна часу перетворювачів дорівнює:
Так як і представимо перетворювачі у виглядіпропорційних ланок, звідки з урахуванням діапазону стандартних керуючихсигналів ()маємо і максимальної шпаруватості () отримаємо:
2. Розробка алгоритму керування і розрахунок параметрів пристроївуправління
Об'єкт управління описується наступними рівняннями [3, стор.38-39]:
Виберемо двоконтурну систему управління швидкості з внутрішнімконтуром потоку (рис. 1).
Рис. 1. Двоконтурна система регулювання швидкості.
Універсальна крива намагнічування представлена ​​на рис. 3.
Так як регулювання відбувається зміною потоку, мінімальнийпотік буде при максимальній швидкості:
Мінімальний струм збудження (по мал. 3):
Рис. 3. Універсальна крива намагнічування.
При цьому коефіцієнт лінеаризації кривої намагнічування лежить в діапазоні:
Максимальна постійна часу потоку:
Коефіцієнт форсування струму збудження [4, стор 559]:
Мала постійна часу:
Бажана передатна функція замкнутого контуру потоку:
Бажана передатна функція розімкнутого контуру потоку:
Передатна функція розімкнутого контуру потоку:
Коефіцієнт зворотного зв'язку по потоку:
Передавальна функція регулятора потоку:
де
Коефіцієнт підлягає визначенню безперервно,для чого контур потоку буде модифіковано (рис. 4.).
Рис. 4. Модифікований контур регулювання потоку.
Коефіцієнт зворотного зв'язку по швидкості:
Коефіцієнт зворотного зв'язку ЕРС:
Коефіцієнт зворотного зв'язку по струму збудження:
Коефіцієнт нормалізації
З урахуванням цього:
Зовнішній контур швидкості представлений на рис. 5.
Рис. 5. Контур регулювання швидкості.
Бажана передатна функція розімкнутого контуру швидкості:
Передатна функція розімкнутого контуру швидкості:
Передавальна функція регулятора швидкості
де
Так як навантаження з постійною потужністю змінює знак і коефіцієнт підлягаєвизначенню безперервно контур швидкості також буде модифіковано (рис. 6.).
Рис. 6. Модифікований контур регулювання швидкості.
Коефіцієнт зворотного зв'язку по струму якоря:
Звідси випливає:
Передатна функція контуру компенсуючого вплив навантаження:
Коефіцієнт завдання потужності навантаження:
Звідки (з урахуванням прийнятих вище коефіцієнтів) маємо:
де
Структура системи управління стабілізатором напруги в ланцюзі якоряприведена на рис. 7.
Рис. 7. Контур управління напругою якоря.
Тут:
Структурна схема всієї системи управління та об'єкта наведена на рис.8.
Рис.8. Структурна схема системи управління та об'єкта.
3. Моделювання процесів управління, визначення та оцінкапоказників якості
Модель об'єкту і системи управління в комплексі представлена ​​на рис. 9.
Моделювання будемо проводити по нижченаведеному алгоритмом:
Пуск на номінальну швидкість -
максимальний стрибок завдання -, (рис. 10 - мал. 14)
Перевірка відпрацювання завдання
(рис. 15 - мал. 10)
Рис. 9. Модель об'єкта і систему управління.
Рис. 10.Залежність відчасу.
Рис. 11. Залежність і від часу.
Рис.12. Залежність і від часу.
Рис.13. Залежність і від часу.
Рис.14. Залежність від часу.
Рис. 15. Залежність від часу.
Рис. 16. Залежність і від часу.
Рис.17. Залежність від часу.
Рис.18. Залежність і від часу.
Рис...