МЕНЮ


Фестивали и конкурсы
Семинары
Издания
О МОДНТ
Приглашения
Поздравляем

НАУЧНЫЕ РАБОТЫ


  • Инновационный менеджмент
  • Инвестиции
  • ИГП
  • Земельное право
  • Журналистика
  • Жилищное право
  • Радиоэлектроника
  • Психология
  • Программирование и комп-ры
  • Предпринимательство
  • Право
  • Политология
  • Полиграфия
  • Педагогика
  • Оккультизм и уфология
  • Начертательная геометрия
  • Бухучет управленчучет
  • Биология
  • Бизнес-план
  • Безопасность жизнедеятельности
  • Банковское дело
  • АХД экпред финансы предприятий
  • Аудит
  • Ветеринария
  • Валютные отношения
  • Бухгалтерский учет и аудит
  • Ботаника и сельское хозяйство
  • Биржевое дело
  • Банковское дело
  • Астрономия
  • Архитектура
  • Арбитражный процесс
  • Безопасность жизнедеятельности
  • Административное право
  • Авиация и космонавтика
  • Кулинария
  • Наука и техника
  • Криминология
  • Криминалистика
  • Косметология
  • Коммуникации и связь
  • Кибернетика
  • Исторические личности
  • Информатика
  • Инвестиции
  • по Зоология
  • Журналистика
  • Карта сайта
  • Курсовая работа: Розробка лінійних систем автоматичного управління (САУ) з цифровою корегуючою ланкою

    Курсовая работа: Розробка лінійних систем автоматичного управління (САУ) з цифровою корегуючою ланкою

    Вступ

    Мета курсової роботи - набуття студентами навичок у розрахунку лінійних систем автоматичного управління (САУ) з цифровою корегуючою ланкою, роль якої може виконувати мікропроцесор, що управляє обчислювальною машиною, чи будь-який спеціалізований цифровий управляючий пристрій.

    Відповідно до завдання необхідно розробити слідкуючу систему, що задовольняє визначеним технічним умовам. Система повинна забезпечувати синхронне і синфазне обертання двох вісей, механічно не зв'язаних між собою. Входом системи є кут повороту сельсина-датчика, а виходом - кут повороту вихідного вала редуктора, механічно зв'язаного з робочим механізмом і з ротором сельсина-приймача.

    Слідкуючі системи, розглянутого типу, широко застосовуються для дистанційного управління різними механізмами, а також при побудові САУ в різних галузях промисловості.


    1. Завдання на виконання курсової роботи

    1.1. Мета курсової роботи - проектування слідкуючої системи, яка задовольняє заданим технічним умовам.

    1.2. Вимірювальний пристрій - сельсинні пари.

    1.3. Виконавчий двигун - двигун постійного струму серії МІ.

    1.4. Підсилювач потужності - електромашинний підсилювач з поперечним полем.

    1.5. Вихідні дані для проектування системи.

    1.5.1. Статичний момент навантаження об'єкта управління - Мос, Нм

    1.5.2. Момент інерції об'єкта управління - Jо, кгм2

    1.5.3. Максимальна кутова швидкість об'єкта управління - о max.

    1.5.4. Максимальне кутове прискорення об'єкта управління - о max

    1.5.5. Вимоги, які запропоновані до якості процесу управління: максимальне перерегулювання -  мах,%; час регулювання - tр ; максимальна кінетична похибка - xmax, рад.

    Варіанти вихідних даних приведені в додатоку 1.

    1.6. Курсова робота повинна містити такі розділи.

    1.6.1. Розробка функціональної схеми.

    1.6.2. Вибір елементів системи: виконавчого двигуна (серії МІ) і електромашинного підсилювача потужності (ЕМП), розрахунок пере1.6.3. Складання передаточних функцій елементів незкорегованої слідкуючої системи.

    1.6.4. Побудова логарифмічних частотних характеристик (ЛАЧХ ) незкорегованої системи, бажаної системи і послідовної корегуючої ланки.

    1.6.5. Побудова на ЕОМ перехідної функції H(t) і визначення по ній показників якості перехідного процесу для системи з безперервною послідовною корегуючою ланкою.

    1.7. Розрахунково-пояснювальна записка повинна містити такі розділи.

    1.7.1. Вступ (мета виконання роботи, опис слідкуючої системи, принцип її роботи, опис функціональної схеми системи).

    1.7.2. Вихідні дані для проектування системи.

    1.7.3. Розрахункова частина.

    1.7.4. Висновок (основні характеристики зпроектованої системи).

    1.7.5. Список літератури.

    1.8. Додатком до розрахунково-пояснювальної записки повинні бути функціональна і структурна електричні схеми слідкуючої системи; ЛАЧХ і ЛФЧХ зкорегованої і незкорегованої системи, графік перехідній функції системи , таблиці і графіки, необхідні для виконання даної роботи.

    1.9. Записка повинна бути оформлена відповідно до вимог ЄСКД (написана чорним чорнилом чи пастою, або надрукована на принтері на аркушах формату 11). Орієнтовний обсяг записки - 20 - 25 сторінок.


    2. Порядок розрахунку слідкуючої системи

    2.1 Розробка функціональної схеми

    В слідкуючій системі, яка проектується, в якості виконавчого двигуна (Д) використовується двигун постійного струму серії МІ, в якості підсилювача потужності - електромашинний підсилювач з поперечним полем (ЕМП). Для вимірювального пристрою (ВП) рекомендується використовувати сельсинну пару: сельсин-датчик і сельсин-трансформатор (приймач). Оскільки вимірювальний пристрій працює на змінному струмі, а підсилювач потужності і виконавчий двигун - на постійному струмі, то після вимірювального пристрою повинний бути застосований фазовий детектор (ФД). Крім зазначених елементів у функціональну схему входять: корегувальний пристрій (КП), підсилювач напруги (П), редуктор (Р), за допомогою якого виконавчий двигун з'єднується з об'єктом управління і ротором сельсина-трансформатора, та об'єкт управління (ОУ).

     
    Функціональна схема цифрової слідкуючої системи, наведена на рис.1. Рис.1. Функціональна схема цифрової слідкуючої системи

    Рис.1. Функціональна схема слідкуючої системи

    слідкуюча цифрова корегуюча ланка


    2.2 Вибір виконавчого двигуна

    Вибір двигуна починають з розрахунку необхідної потужності, що повинна бути достатньої для забезпечення заданої швидкості і прискорення об'єкта управління при заданому навантаженні.

    Необхідна потужність, Вт:

     ,

    де рККД редуктора, р = 0,72 .

    З каталогу (додаток 2) вибираємо найближчий двигун більшої потужності Рн > Ртр і виписуємо його паспортні дані:

    Рн - номінальна потужність (Вт);

    nн - номінальна швидкість обертання (об/хв);

    Uн - номінальна напруга (В);

    Iн - номінальний струм якоря (А);

    Rд- опір ланцюга обмотки якоря (Ом);

    Jд - момент інерції якоря (кг.м2);

    д- ККД двигуна.

    Потім послідовно визначаємо такі величини:

    номінальна кутова швидкість двигуна н (с-1) -

    н = nн/30 ;

    номінальний момент двигуна Мн (Н.м) -

    Мн = 9,55Рн/nн ;


    оптимальне передаточне число редуктора iр -

     ,

    де Jр = 1.10-4 кг.м2 - момент інерції редуктора.

    Визначаємо необхідний момент на валу двигуна:

     .

    Для обраного двигуна необхідно перевірити вимогу чи задовольняє він моменту і швидкості у відповідності до таких умов:

    Мтр/Мн £ o max iр / н £ a ;

    де коефіцієнт припустимого перевантаження двигуна по моменту (для двигуна постійного струму a - коефіцієнт припустимого короткочасного збільшення швидкості двигуна понад номінальний, за звичай a = 1,2 - 1,5.

    Приклад. Вибрати виконавчий двигун слідкуючої системи, якщо відповідно до технічного завдання: Jо=100кг.м2; Мос= 120 Нм; омах= 0,7 з-1; omax= 0,44 з-2 ; р = 0,72.

    Необхідна потужність двигуна

    Ртр = 2(120 + 100. 0,44). 0,7/0,72 = 319 Вт .

    Вибираємо двигун типу МІ-22 (додаток2) з такими параметрами: Рн = 370Вт; Uн = 110 В; nн = 3000 об/хв; Jд = 0,004 кг.м2.

    Задамо момент інерції редуктора, який підведений до вала двигуна Jр=1.10-4 кг.м2, і знайдемо передаточне число редуктора

    .

    Необхідний момент

    .

    Номінальний момент обраного двигуна дорівнює:

    .

    Проведемо перевірку двигуна: по моменту - 1,28/1,18< 10 ;

    по швидкості - 0,7.355/314 = 0,79 < 1,5 .

    У результаті перевірок двигуна по моменту і швидкості видно, що він не перевантажений. Отже, двигун МІ-22 обраний правильно.

    2.3 Вибір підсилювача потужності

    В якості підсилювача потужності використовуємо ЕМП з поперечним полем. При виборі підсилювача необхідно дотримуватися таких умов.

    1. Номінальна потужність підсилювача повинна задовольняти нерівності

    Рпн ³ Рн / д ,

    де д - ККД двигуна.

    2. Номінальна напруга підсилювача повинна бути не менше номінальної напруги виконавчого двигуна.

    3. Номінальний струм підсилювача повинний бути не менше, ніж номінальний струм двигуна.

    З огляду на зазначені умови, вибираємо тип ЕМП (див. додаток 3).

    2.4 Складання передаточних функцій елементів слідкуючої системи

    2.4.1 Виконавчий двигун

    Передаточна функція виконавчого двигуна по куту повороту має вид (якщо знехтувати індуктивністю ланцюга якоря)

    де Кд - коефіцієнт підсилення двигуна, рад/В.с : Кд = н / Uн ;

    Тд - електромеханічна постійна часу:

    В останній формулі =1,2 - постійний коефіцієнт;

    Jc - сумарний момент інерції, приведений до вала двигуна

      ;


    2.4.2 Електромашинний підсилювач (ЕМП)

    Передаточна функція ЕМП

    КЕМП - коефіцієнт підсилення ЕМП по напрузі

    де UЕМП - напруга на виході ЕМП ;

     - напруга обмотки управління ЕМП ;

    Ру, Rу - відповідно потужність і опір обмотки управління ЕМП,

    Ту, Ткз - постійні часу обмотки управління і короткозамкненої обмотки

    якоря ЕМП.

    2.4.3 Підсилювач

    Підсилювач (на функціональній схемі - П) слугує для узгодження вихідного сигналу ЦАП із вхідним опором обмотки управління ЕМП. Його можна вважати безінерційною ланкою з передаточною функцією Wп(Р) = Кп.

    У розрахунках прийняти Кп= 1 .

    2.4.4 Фазовий детектор

    Передаточна функція фазового детектора Wфд (P) = Кфд,

    де Кфд=1 - коефіцієнт підсилення фазового детектора.


    2.4.5 Вимірювальний пристрій

    Передаточна функція вимірювального пристрою Wвп(Р)=Квп ,

    де Квп=1 - коефіцієнт підсилення вимірювального пристрою.

    2.4.6 Редуктор

    Передаточна функція редуктора Wред(Р)=Кред=1/iр .


    Структурна схема незкорегованої слідкуючої системи, наведена на рис.2.

    Рис.2. Структурна схема незкорегованої слідкуючої системи

    2.5 Розрахунок послідовної безперервної корегуючої ланки методом ЛАЧХ

    Побудова логарифмічної амплітудно-частотної характеристики (ЛАЧХ) послідовної корегуючої ланки проводиться в такій послідовності.

    1. Будується ЛАЧХ заданої (незкорегованої) системи.

    2. Будується бажана ЛАЧХ за заданими показниками якості перехідного процесу.

    3. Будується ЛАЧХ послідовної корегуючої ланки шляхом графічного вирахування ЛАЧХ заданої системи з бажаної ЛАЧХ.

    4. По виду ЛАЧХ корегуючої ланки визначається його передаточна функція (безперервна).


    2.5.1 Побудова ЛАЧХ заданої системи по виду передаточної функції

    Передаточну функцію розімкненої системи потрібно представити у виді добутку передаточних функцій типових динамічних ланок (обмежимося випадком, коли в системі відсутні коливальні ланки і ланки із запізненням). Наприклад, нехай передаточна функція розімкненої системи має вид:

    .

    Побудову зручно проводити в такій послідовності.

    1. Визначити частоти, при яких відбувається зміна нахилу ЛАЧХ і які розраховуються як wi=1/Тi, та відкласти їх по вісі абсцис у логарифмічному масштабі (Тi - постійні часу передаточної функції Кз(Р) ).

    2. Відкласти точку A1 з координатами wA1=1c-1 і L(wA1)=20lgКз ( див. рис. 3). Через точку A1 провести пряму з нахилом -20 дБ/дек. Побудована в такий спосіб пряма лінія збігається з ЛАЧХ при частотах, менших першої зупрягаючої частоти (один по одному їхнього розташування на вісі частот ліворуч-праворуч).

    3. На частоті сполучення wi характеристика змінює свій нахил: або на +20 дБ/дек, якщо постійна часу Тi=1/ wi знаходиться в чисельнику вихідної передаточної функції, або на -20 дБ/дек, якщо постійна часу Тi знаходиться в знаменнику передаточної функції.

    Для дослідження системи на стійкість за амплітудно-фазовим критерієм стійкості за допомогою логарифмічних частотних характеристик, необхідно крім ЛАЧХ побудувати ще логарифмічну фазочастотну характеристику (ЛФЧХ). По вісі абсцис відкладається частота в логарифмічному масштабі (використовують ту ж вісь частот, що і для побудови ЛАЧХ), а по вісі ординат відкладають аргумент амплітудно-фазової характеристики j(w) чи у градусах чи у радіанах в лінійному масштабі. Для розглянутого приклада j(w) розраховується по формулі

    j(w)= - 90 - arctgTу w - arctgTкзw - arctgTдw    [град.].

    2.5.2 Побудова бажаної ЛАЧХ

    При побудові бажаної ЛАЧХ виділяють три області: область низьких частот, область середніх частот і область високих частот. Вид ЛАЧХ у кожній з областей по різному впливає на якість системи. В області низьких частот вид ЛАЧХ визначає точність роботи системи в сталих режимах. Область середніх частот визначає динамічні властивості системи (швидкодія, коливальність). Вид ЛАЧХ в області високих частот практично мало впливає на якість системи.

    Побудову бажаної ЛАЧХ зручно починати з області середніх частот у такій послідовності.

    По заданих величинах smax  і  tр  визначаємо за допомогою табл. 1 частоту зрізу  wс.

    Наприклад, нехай задано, що  smax=30 %  ,  tр=1,5 с.  З табл.1 для  smax =30%   визначаємо tрwс/p=3,2,   звідки випливає:

    wс= 3,2p/1,5=6,7 c-1 .

    Таблиця 1

    max , %

    10 15 20 25 30 35 40

    tрс/

    5 4,4 4 3,6 3,2 3 2,8

    L1, дБ

    18 15 13,5 12 11 10,5 10
    , гр 85 80 65 55 45 40 35


    Рис.3. а-а-а - ЛАЧХ заданої (незмінної частини) системи;

    б-б-б - ЛАЧХ бажана;

    c-c-c - ЛАЧХ послідовної корегуючої ланки.

    Наносимо на вісь абсцис частоту зрізу wс   і проводимо через неї пряму лінію з нахилом  -20 дБ/дек  (рис.3).

    Частота w2, яка  обмежує область середніх частот бажаної ЛАЧХ ліворуч, визначається величиною відрізка  L1,  що може бути знайдена в залежності від заданої величини smax з табл.1. Частота w3, яка обмежує область середніх частот праворуч, визначається величиною відрізка  L2,  при цьому .

    В області високих частот бажану ЛАЧХ потрібно будувати у виді прямолінійних  відрізків з нахилом, кратним  -20 дБ/дек.  (тобто -40, - 60, -80 і т.д.), таким чином, щоб різниця характеристик бажаної і заданої (у  межі при w ® ¥)  складала  пряму лінію, рівнобіжну вісі частот.

    Страницы: 1, 2, 3


    Приглашения

    09.12.2013 - 16.12.2013

    Международный конкурс хореографического искусства в рамках Международного фестиваля искусств «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»

    09.12.2013 - 16.12.2013

    Международный конкурс хорового искусства в АНДОРРЕ «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»




    Copyright © 2012 г.
    При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.