Расчет силовой следящей автоматической системы регулирования - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Расчет силовой следящей автоматической системы регулирования

Описание принципа действия выбранной системы автоматического регулирования. Выбор и расчет двигателя, усилителя мощности ЭМУ, сравнивающего устройства. Определение частотных характеристик исходной САР. Оценка качества регулирования системы по ее АЧХ.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
В настоящее время в приборостроении применяется десятки тысяч различных типов систем автоматического регулирования (САР), которые обеспечивают высокую эффективность производственных процессов.
Современные САР представляют собой сложные динамические системы, обеспечивающие высокую точность обработки сигналов управления в условиях действия различных возмущений и помех. При больших величинах возмущений и уровней помех нарушаются нормальные эксплуатационные режимы, снижается точность и ухудшаются показатели качества переходных процессов в системах по сравнению с заданными техническими условиями.
Проектирование таких САР представляет собой достаточно сложную проблему, так как в них входят устройства и объекты управления различной физической природы. При проектировании САР довольно часто необходимо располагать амплитудно-фазовыми частотными характеристиками, по которым находят запасы устойчивости всей разомкнутой системы. Пользуясь ими, можно оценивать влияние изменений параметров элементов системы и объектов на ее устойчивость в замкнутом состоянии. Методы исследования систем в частотной области позволяют находить также показатели качества и характеристики точности.
Устойчивость является необходимым, но не достаточным условием нормального функционирования САР. Наличие устойчивости свидетельствует лишь о том, что переходный процесс, вызванный действием внешнего воздействия или существованием ненулевых начальных условий, является затухающим. Но при этом не определяются ни время затухания, ни максимальное отклонение регулируемой величины, ни число колебаний. А именно эти показатели и характеризуют качество протекания процессов регулирования.
Целью данного курсового проекта является закрепление и практическое применение полученных знаний для расчета силовой следящей автоматической системы регулирования.
Рисунок 1.2- Функциональная схема исходной САР.
Определим мощность электродвигателя по заданным параметрам.
где: -момент статической нагрузки, =1100Нм;
-максимальная частота вращения объекта, ;
По полученному значению мощности выбираем управляемый двигатель МИ-41. По данным, взятым из [1] определяем технические характеристики:
Исходя из полученных значений, находим передаточное отношение редуктора:
Выполним проверку двигателя на соответствие требованиям по скорости и моменту:
1. Определим номинальную угловую скорость:
Определим частоту вращения передаваемую редуктором:
Так как , значит электродвигатель по скорости выбран
2. Проверим выбранный электродвигатель на перегрузку для этого найдем значение требуемого момента вращения и сравним с номинальным моментом электродвигателя:
3. Рассчитаем приведенный к оси момент статической нагрузки:
Так как ,то двигатель выбран правильно.
4. Найдем передаточную функцию двигателя
Коэффициент противоЭДС при номинальных значениях определим по формуле:
Коэффициент момента или токовая постоянная:
Полный момент инерции нагрузки, приведенный к валу двигателя:
Коэффициент передачи двигателя по скорости:
Следовательно передаточная функция двигателя:
Для определения ошибки, возникающей при работе САР, используют сравнивающий элемент. Подавая сигнал ко входу, преобразовывая его в удобоваримую форму, он сравнивает её с входным воздействием, определяя ошибку работы САР.
В качестве сравнивающего элемента выбираем вращающийся трансформатор ЛШЗ.010.516-0.3 1-го класса и соответствующий ему трансформатор-пиёмник, для которых погрешность следования составляет 2.
Передаточная функция для данного типа устройств следующая:
По справочнику [1] выбираем усилитель ЭМУ-25. Усилитель должен удовлетворять условию ,откуда получаем .Основные параметры усилителя:
Также выбранный усилитель должен отвечать следующим условиям:
Значит можем сделать вывод, что усилитель выбран правильно.
Определим коэффициент усиления ЭМУ-25:
Передаточную функцию усилителя определяем из справочника [1]:
Выбираем передаточную функцию редуктора
Габариты двигателя зависят от частоты вращения выходного вала. С уменьшением частоты вращения габариты увеличиваются. С целью обеспечения необходимой частоты вращения выходного звена в САР включают редуктор.
Для редуктора передаточная функция обратно пропорциональна оптимальному передаточному отношению для двигателя:
5. Определение общей передаточной функции исходной САР
Система автоматического регулирования может быть изображена в виде схемы, состоящей из отдельных, определенным образом связанных между собой звеньев, динамические свойства которых определяются соответствующими передаточными функциями. Такая схема является математической структурой реальной физической системы и называется структурной схемой.
Структурные схемы дают возможность более простым способом составить операторное уравнение и передаточную функцию системы, необходимые для исследования ее динамических свойств.
Наша схема состоит из последовательно соединенных звеньев , , , , - заменяем их одним эквивалентным звеном с передаточной функцией:
Перейдем из операторной формы в частотную. Для этого заменим .
Также система содержит обратную связь при замыкании которой система считается замкнутой, и передаточная функция будет иметь вид:
6.Определение устойчивости исходной САР
Под устойчивостью понимают способность системы самостоятельно приходить к последующему установившемуся состоянию после приложения воздействия, которое вывело ее из состояния равновесия.
Замкнутая система в силу свойств, обусловленных наличием обратной связи, склонна к неустойчивой работе. В процессе регулирования сигнал с выхода передается на вход группы звеньев системы. Приложение внешнего воздействия может привести к возмущенному состоянию системы, сопровождающемуся колебаниями регулируемой величины. Наличие главной обратной связи будет способствовать поддержанию колебательного процесса и при больших коэффициентах усиления может привести к неустойчивой работе, характеризуемой неограниченным возрастанием амплитуды колебаний. В устойчивых системах энергия колебаний с течением времени уменьшается, колебания затухают.
Работа САУ в переходном режиме описывается системой дифференциальных уравнений, на основании которых может быть написано одно-единственное дифференциальное уравнение. Его порядок определяется количеством и свойствами динамических звеньев.
6.1 Определение устойчивости по алгебраическому критерию Гурвица
Алгебраические критерии устойчивости позволяют установить, устойчива система или нет, по результатам алгебраических действий над коэффициентами характеристического уравнения. Условия, устанавливающие факт отрицательности вещественных частей корней, и будут являться критериями устойчивости. Характеристическое уравнение для замкнутой системы- это знаменатель передаточной функции:
Для устойчивости необходимо чтобы определители второго и третьего порядка были положительны:
Система будет устойчивой, так как коэффициенты характеристического уравнения и определители второго и третьего порядка положительны.
6.2 Определение устойчивости по Михайлову
Критерий Михайлова дает возможность судить об устойчивости системы по годографу, описываемому концом характеристического вектора замкнутой системы. Позволяет судить об устойчивости по амплитудно-частотной характеристике.
Система автоматического регулирования будет устойчивой так как функция Михайлова начинается на положительной оси и огибает против часовой стрелки начало координат проходя четыре квадранта.
6.3 Определение устойчивости по Найквисту
Критерий Найквиста основан на использовании частотных характеристик, позволяет судить об устойчивости замкнутой системы автоматического регулирования по ее амплитудно-фазовой характеристике в разомкнутом состоянии. АФЧХ разомкнутой системы не должно охватывать точку с координатой :
С использованием критерия Найквиста можно определить устойчивость по ЛАЧХ и ЛФЧХ. Система устойчива так как на частоте , для которой логарифмическая фазочастотная характеристика пересекает (Рис.-1.10), ординаты логарифмической амплитудночастотной характеристики имеют отрицательное значение.
7. Расчет частотных характеристик исходной САР (АФЧХ, АЧХ, ФЧХ, ВЧХ, ЛАЧХ, ЛФЧХ)
Введем в цепь ОС параллельное корректирующее устройство, передаточная функция этого звена определяется следующим образом:
охватываем местной обратной связью таким образом, чтобы в результате получилось звено с передаточной функцией:
т.е. постоянная времени двигателя уменьшается. Это необходимо для того, чтобы перегиб с -20 на -60 дБ/дек происходил на частоте щ=425 Гц.
Обозначим через (p) передаточную функцию ОС. Тогда:
Приравняем к требуемой функции и выразим из этого уравнения (p):
Таким образом, мы нашли передаточную функцию звена обратной связи. Для реализации этого звена необходимо на выходной вал установить тахогенератор. Напряжение на его обмотках будет пропорционально угловой скорости, т.е. его передаточная функция . Выберем тахогенератор с крутизной характеристики k ТГ =0,1 В•с/рад.
Обратную связь реализуем с помощью тахогенератора, его передаточная функция :
Рассчитаем параметры элементов цепи:
Пусть R=10 кОм, тогда С=35мкФ. Для того, что бы избавиться от знака “-”, в цепь с данным звеном ставят инвертор.
Рис. 10.1 Схема дифференцирующей цепи
Следующее корректирующее звено включим в местную ОС с усилителем ЭМУ. Его передаточная функция равна:
Передаточная функция которая должна получится в результате:
Для расчета используем формулу (30) обозначив требуемой звено за Z(p):
Рисунок 10.2- Корректировка исходной ЛАЧХ.
Рассчитаем параметры звена приняв кОм, ,:
Остальную коррекцию выполним с помощью последовательных корректирующих звеньев. Учтем произведенную коррекцию. Разомкнутая система будет иметь следующую передаточную функцию:
Обозначим через Z(р) передаточную функцию последовательного корректирующего устройства:
Мы получили последовательное корректирующее звено с передаточной функцией:
Мы можем реализовать это звено с помощью типовой RC цепи:
Передаточная функция такой системы- ;
Примем сопротивление резистора кОм, следовательно мкФ:
10.1 Определение передаточной функции скорректированной системы
Составим структурную схему скорректированной системы автоматического регулирования.
Рисунок 10.4- функциональная схема САР.
Передаточная функция этой системы такая же как и у желаемой ЛАЧХ:
Передаточная функция замкнутой системы:
11. Расчет частотных характеристик скорректированной САР (АФЧХ, АЧХ, ФЧХ, ВЧХ, ЛАЧХ, ЛФЧХ)
система автоматического регулирования расчет
Определение передаточных функций звеньев системы автоматического регулирования (САР). Оценка устойчивости и исследование показателей качества САР. Построение частотных характеристик разомкнутой системы. Определение параметров регулятора методом ЛАЧХ. курсовая работа [1,2 M], добавлен 31.05.2013
Описание системы автоматического контроля и регулирования уровня воды в котле. Выбор регулятора и определение параметров его настройки. Анализ частотных характеристик проектируемой системы. Составление схемы автоматизации управления устройством. курсовая работа [390,0 K], добавлен 04.06.2015
Разработка современных систем автоматического управления. Структурная схема системы регулирования. Расчет параметров частотных характеристик. Передаточная функция полученной замкнутой системы. Склонность системы к колебаниям и запас устойчивости. курсовая работа [767,9 K], добавлен 27.05.2013
Выбор силовой исполнительной и измерительной части системы (двигателя и усилителя мощности). Составление уравнения динамики и передаточных функций. Синтез последовательного корректирующего устройства методом логарифмических частотных характеристик. контрольная работа [377,1 K], добавлен 10.04.2015
Системы автоматического регулирования положения, функциональная связь элементов САР. Структурная схема следящей системы, управление перемещением. Определение передаточных функций. Построение логарифмических амплитудной и фазовой частотных характеристик. контрольная работа [230,0 K], добавлен 22.01.2015
Определение передаточной функции автоматической системы регулирования. Исследование системы на устойчивость с помощью критерия Михайлова. Построение кривой переходного процесса при единичном ступенчатом входном воздействии методом частотных характеристик. контрольная работа [885,0 K], добавлен 20.12.2011
Знакомство с основными этапами разработки системы автоматического регулирования. Особенности выбора оптимальных параметров регулятора. Способы построения временных и частотных характеристик системы автоматического регулирования, анализ структурной схемы. курсовая работа [1,6 M], добавлен 17.05.2013
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



Расчет силовой следящей автоматической системы регулирования курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Наркомания-проблема Красноярского края и всего общаества в целом
Статья По Теме Курсовой Работы
Подготовка К Сочинению 3 Класс По Картине
Курсовая Работа На Тему Советская Доколхозная Деревня Накануне Коллективизации (1920-Е Гг.)
Реферат: Мультивибратор. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа по теме Информационные технологии в профессиональной деятельности
Реферат: План урока по психологии. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Флаги стран
Анализ Произведений Для Итогового Сочинения
Реферат: Расчет закрытых передач
Реферат: Benjamin Franknlin Essay Research Paper The Life
Курсовая работа по теме Понятие и типы экономического роста
Реферат: Motivation
Контрольная работа: Cтатистическая надежность регрессионного моделирования
Курсовая работа по теме Отражение связности при переводе деловых писем
Дипломная работа по теме Антикоррупционная экспертиза как мера противодействия коррупции
Контрольная Работа На Тему Основи Інноваційного Менеджменту
Контрольная работа: по Производственные технологии
Что Мешает Человеку Быть Счастливым Сочинение
Образовательная Воспитательная И Развивающая Функции Обучения Реферат
Бортовые цифровые вычислительные машины - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа
Захист прав власності - Государство и право контрольная работа
Аудиторская проверка финансовых вложений - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа