Анализ и синтез привода с электродвигателем постоянного тока - Физика и энергетика курсовая работа

Главная

Физика и энергетика
Анализ и синтез привода с электродвигателем постоянного тока

Моделирование системы автоматического управления - электродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением. Определение переходной, амплитудно-фазовой частотной и логарифмической характеристик. Построение полученных структурных одноконтурных схем.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
КАФЕДРА АВТОМАТИЗАЦИИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
по дисциплине "ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ"
на тему: "Анализ и синтез привода с электродвигателем постоянного тока"
1.1 Получение математической модели с щ на выходе
1.2 Получение математической модели с ц на выходе
1.4 Составление модели в форме пространства состояний
2.1 Определение устойчивости объекта управления
2.3 Определение характеристик объекта управления
2.4 Построение переходных характеристик в Simulink
3.1 Построение схемы позиционного привода
3.3 Определение ПФ синтезированной замкнутой системы
3.4 Построение ПХ синтезированной системы
В данной курсовой работе рассматривается система автоматического управления - электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением. Необходимо применить полученные теоретические знания в области теории автоматического управления и высшей математики для математического описания и исследования систем автоматического управления, практическое применение метода моделирования для исследования динамики САУ, провести ряд задач по анализу и синтезу САУ.
В данной работе исследуется система автоматического управления на примере электродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением (вариант №17). В ходе исследования мы должны решить следующие задачи:
1. Получить математическую модель ДПТ параллельного возбуждения, где входным воздействием является напряжение U, возмущающим воздействием - момент нагрузки Mн (или Mc-момент сопротивления), а выходной переменной служит частота вращения вала ротора - щ.
2. Получить математическую модель ДПТ параллельного возбуждения, где входным воздействием является напряжение U, возмущающим воздействием - момент нагрузки Mн (или Mc-момент сопротивления), а выходной переменной служит частота вращения вала ротора - ц.
3. Записать структурные схемы, соответствующие этим 2 моделям, приведя их к одноконтурному виду.
4. На основе этих полученных моделей составить модель объекта в стандартной форме пространства состояний.
5. Определить устойчивость объекта управления.
6. На основании модели объекта в стандартной форме пространства состояний получить 4 передаточные функции: вход - напряжение, выход -частота; вход - момент сопротивления, выход - частота; вход - напряжение, выход - угол; вход - момент сопротивления, выход - угол.
7. Для каждой передаточной функции определить переходную характеристику, амплитудно-фазовую частотную характеристику и логарифмическую амплитудно-фазовую частотную характеристику.
8. В Simulink построить 2 полученные структурные одноконтурные схемы и для каждой определить по 2 переходной характеристике по задающему и по возмущающему воздействиям. Проверка с предыдущим этапом.
9. Построить синтезированную систему позиционного привода.
10. Используя указанный способ, выполнить синтез регулятора, обеспечивающего требуемые показатели качества позиционного привода.
11. Определить передаточные функции синтезированной замкнутой системы по задающему и возмущающему воздействиям.
12. Для обеих синтезированных систем построить переходные характеристики по задающему и возмущающему воздействиям.
13. Сделать выводы по проделанной работе.
Заданы параметры двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением и требуемые показатели качества позиционного привода (вариант 17).
где, i ян - номинальный ток якоря, А
щ н - номинальная частота вращения вала якоря двигателя, рад/с
M c н - номинальная момент сопротивления на валу якоря двигателя, Н•м
J - момент инерции вала якоря, кг•м2
L я - индуктивность обмотки якоря ДПТ, мГн
R я - сопротивление обмотки якоря ДПТ, Ом
K l - электрическая постоянная двигателя
K м - магнитная постоянная двигателя, Н•м/А
t пп - время переходного процесса, с
д max - максимальная установившаяся ошибка регулирования для синтезированной системы
Х max - амплитуда задающего воздействия электродвигателя
щ x - частота задающего гармонического воздействия электропривода, рад/с, M - требуемый показатель колебательности для синтезированного привода, Дц - требуемый запас устойчивости по фазе для синтезированного привода, град
1.1 Получение математической модели с щ на выходе
Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением описывается следующим ДУ:
где - постоянная времени цепи якоря (электрическая постоянная);
- электромеханическая постоянная времени;
1.2 Получение математической модели с ц на выходе
Рис. 1. Структурная схема двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением.
Имеем схемы, показанные на рис. 2.
Приведем структурные схемы к одноконтурному виду:
Рис. 3. Схемы системы, приведенные к одноконтурному виду
1.4 Составление модели в форме пространства состояний
Запишем ДУ электродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением:
Векторно-матричная форма уравнений будет иметь вид:
автоматический управление электродвигатель ток
2.1 Определение устойчивости объекта управления
Таким образом, система находится на границе устойчивости.
Определим передаточные функции системы с помощью матриц А,В,С,D (в программе Mathcad), т.е.
1) вход - напряжение U, выход - частота Щ.
2) вход - момент сопротивления М Н , выход - частота Щ.
3) вход - напряжение U, выход - угол ц.
4) вход - момент сопротивления М Н , выход - угол ц.
2.3 Определение характеристик объекта управления
Для каждой ПФ построим переходную характеристику(с помощью функции step), АФЧХ(с помощью nyquist) и ЛАФЧХ(с помощью bode).
2.4 Построение переходных характеристик в Simulink
Рис. 16. ПХ с входом U и выходом Щ.
Рис. 17. ПХ с входом М Н и выходом Щ.
Рис. 18. ПХ с входом U и выходом ц.
Рис. 19. ПХ с входом М Н и выходом ц.
Все ПХ полностью совпадают с полученными ранее.
3.1 Построение схемы позиционного привода
Рис. 20. Схема позиционного привода.
W рег - передаточная функция регулятора
Приведем данную схему к одноконтурному виду, используя правила структурных преобразований:
Рис. 21. Одноконтурная схема позиционного привода.
Переходная характеристика неизменяемой части системы представлена на рис. 22.
Рис. 22. Переходная характеристика неизменяемой части системы.
Отсюда, время переходного процесса t пп = 1,23 с.
Передаточная функция разомкнутой системы имеет вид:
Характеристический полином знаменателя имеет следующие корни:
Здесь, для неизменяемой части имеем:
K = 1,7; T 1 = 0,272; T 2 = 3,27·10 -4
Определим сопрягающие частоты и L(щ):
Построим ЛАЧХ неизменяемой части системы.
Рис. 23. ЛАЧХ неизменяемой части системы.
Будем проводить синтез по методу E.А.Санковского-Г.Г.Сигалова. Передаточная функция желаемой ЛАЧХ разомкнутой системы будет иметь вид:
Требуемый запас устойчивости по фазе: г = Дц = 69?
Согласно данным для типовой ЛАЧХ, щ 1 = щ с . Тогда, щ 1 = 7,77 с -1 .
Подберем сопрягающую частоту щ 3 из формулы:
Выберем k из таблицы для типовых ЛАЧХ: k = щc = 7,77
Тогда, передаточная функция желаемой системы имеет вид:
Асимптотическая ЛАЧХ, ей соответствующая, имеет вид Lж, как показано на рис. 24.
Отсюда, можно найти передаточную функцию регулятора:
Чтобы показатели качества соответствовали требуемым, уменьшим передаточный коэффициент в желаемой ПФ системы до k = 2,22. Тогда:
3.3 Определение ПФ синтезированной замкнутой системы
ПФ синтезированной замкнутой системы по задающему воздействию:
ПФ синтезированной замкнутой системы по возмущающему воздействию, согласно рис. 21:
3.4 Построение ПХ синтезированной системы.
Переходная характеристика для синтезированной замкнутой системы по задающему воздействию:
Рис. 25. ПХ системы по задающему воздействию.
Переходная характеристика для синтезированной замкнутой системы по возмущающему воздействию:
Рис. 26. ПХ системы по возмущающему воздействию.
Определим показатели качества синтезированной замкнутой системы по задающему воздействию.
Время переходного процесса: t пп = 0,85 с.
Определим запас устойчивости по фазе (см. рис. 27).
Рис. 27. Определение запасов устойчивости по ЛАФЧХ.
Из рис. 27 следует, что Дц = 65,976?.
Полученные показатели удовлетворяют требуемым значениям: t пп = 0,9 с., у = 5%, Дц = 69?. Следовательно, синтез системы осуществлен корректно.
В этой курсовой работе мы разработали модель двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением в стандартной форме пространства состояний. В качестве входов были выбраны входное напряжение U и момент нагрузки М Н , а в качестве выходов -- выбраны частота щ и угол поворота вала ц.
Пользуясь собственными числами матрицы A, мы определили, что двигатель, выбранный в качестве объекта управления, лежит на границе апериодической устойчивости. После этого мы построили переходные характеристики, ЛАФЧХ и АФЧХ двигателя для различных форм входных и выходных воздействий.
Мы создали схему позиционного привода, приведя ее к одноконтурному виду, и выполнили синтезирование привода по асимптотическим логарифмическим частотным характеристикам, пользуясь методом Санковского-Сигалова.
После синтеза привода мы определили правильность синтеза. Построили переходные характеристики замкнутой системы по задающему и возмущающему воздействиям и определили показатели качества. Время переходного процесса t пп = 0,85 с., перерегулирование у = 3%, а запас устойчивости по фазе Дц = 65,976?. Это удовлетворяет требуемым значениям показателей.
1.?MATLAB 5 для студентов? Потемкин В.Г, Рудаков П.И. Издательство ?Диалог-Мифи? Москва, 1999.
2.?CONTROL SYSTEM TOOLBOX? Медведев В.С, Потемкин В.Г. Издательство ?Диалог-Мифи?, Москва,1999.
3.?Оптимальные и адаптивные системы? Александров А.Г. Издательство ?Высшая школа?, Москва,1989.
4.?Теория автоматического управления? Ахмадеев И.А. Практикум. Часть 1,2. Издательство ?Камский политехнический институт?, Набережные Челны,2003.
Особенности расчета двигателя постоянного тока с позиции объекта управления. Расчет тиристорного преобразователя, датчиков электропривода и датчика тока. Схема двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Моделирование внешнего контура. курсовая работа [1,2 M], добавлен 19.06.2011
Изучение механических характеристик электродвигателей постоянного тока с параллельным, независимым и последовательным возбуждением. Тормозные режимы. Электродвигатель переменного тока с фазным ротором. Изучение схем пуска двигателей, функции времени. лабораторная работа [1,3 M], добавлен 23.10.2009
Отображение двигателя в режиме динамического торможения. Расчет пускового реостата и построение пусковых характеристик для двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением. Запись уравнения скоростной характеристики с учетом требуемых параметров. контрольная работа [1002,6 K], добавлен 31.01.2011
Электромагнитная мощность генератора постоянного тока, выбор числа пар полюсов и коэффициента полюсной дуги. Расчет обмотки якоря и магнитной цепи, построение характеристики холостого хода. Определение магнитодвижущей силы возбуждения при нагрузке. курсовая работа [2,6 M], добавлен 27.10.2011
Изучение принципа работы электропривода постоянного тока и общие требования к функционированию контроллера. Разработка микропроцессорной системы управления электродвигателем постоянного тока, обеспечивающей контроль за скоростью вращения вала двигателя. курсовая работа [193,7 K], добавлен 14.01.2011
Исследование генератора постоянного тока с независимым возбуждением: конструкция генератора, схема привода, аппаратура управления и измерения. Определение КПД трехфазного двухобмоточного трансформатора по методу холостого хода и работы под нагрузкой. лабораторная работа [803,4 K], добавлен 19.02.2012
Моделирование пуска двигателя постоянного тока ДП-62 привода тележки слитковоза с помощью пакета SciLab. Структурная схема модели, ее элементы. Паспортные данные двигателя ДП-62, тип возбуждения. Диаграмма переходных процессов, построение графика. лабораторная работа [314,7 K], добавлен 18.06.2015
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Анализ и синтез привода с электродвигателем постоянного тока курсовая работа. Физика и энергетика.
Реферат по теме Актуальные вопросы пульмонологии
Курсовая работа по теме Избирательная система РФ
Самозанятость Проблемы И Пути Использования Реферат
Курсовая работа по теме Модульне рейтингове навчання як педагогічна технологія
Система Управления Базами Данных Microsoft Access Реферат
Реферат: Преодоление страха и стрессового состояния в автономной ситуации. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Взаимные превращения жидкостей и газов. Твердые тела
Реферат по теме Понятие системного и служебного (сервисного) программного обеспечения. Гибкие мониторы
Курсовая работа по теме Производство драже в промышленных условиях
Реферат На Тему Word Stress In English
Курсовая работа по теме Роль добрив у системі землеробства
Реферат по теме Комплексная географическая характеристика Ставропольского края
Разбор Идеального Сочинения За 40 Минут
Реферат Сестринский Процесс При Гипертонической Болезни
Реферат: Руст, Бернгард
Реферат по теме Бонсай
Реферат: Ваз 2110. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая Работа На Тему Йодометрия
Контрольная работа по теме Конкурентноздатність. Виняткове дилерство. Контролююча функція маркетингу
Контрольная работа: Системный подход в обучении
Независимость и идеологические проблемы - Социология и обществознание презентация
Українська культура кінця XVIII ст.–початку ХХ ст. - Культура и искусство лекция
Психодіагностична ситуація - Психология контрольная работа