Синтез регуляторов якорного канала системы автоматического управления с подчинённым регулированием тока якоря - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Синтез регуляторов якорного канала системы автоматического управления с подчинённым регулированием тока якоря

Функциональная и структурная схема канала регулирования. Синтез регулятора тока и скорости. Статический и динамический расчет системы и переходных процессов. Качество настройки регулятора. Принципиальная электрическая схема якорного канала регулирования.


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.


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПЕБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.О. СУХОГО
Факультет автоматизированных и информационных систем
Кафедра: «Автоматизированный электропривод»
по дисциплине: «Теория автоматического управления»
на тему: «Синтез регуляторов якорного канала САУ с подчинённым регулированием тока якоря»
1. Функциональная схема рассчитываемого канала
2. Структурная схема канала регулирования и анализ технического задания
3.2 Синтез регулятора скорости (ТО)
4. Статический расчёт заданных каналов регулирования САУ
5. Синтез электрических схем регуляторов САУ
6.1 Расчет переходных процессов в САУ
6.2 Анализ качества настройки регулятора
7. Принципиальная электрическая схема якорного канала регулирования
синтез регулятор якорный канал электрический
В данной курсовой работе необходимо углубить и закрепить ранее полученные знания теоретического материала на примере синтеза регуляторов, статического и динамического расчетов. В ходе выполнения работы будут синтезированы электрические схемы регуляторов для канала управления по якорю за счет увеличения сигнала задания якорного канала от минимального до номинального значения. Канал управления по якорю имеет два контура регулирования: внешний контур регулирования скорости (с обратной связью по частоте вращения от тахогенератора BR) и внутренний контур регулирования тока якоря. Выше сказанные каналы необходимо синтезировать на CО. На основании результатов расчета сделать выводы о правильности синтеза структуры регуляторов и расчета их параметров, то есть проверить качество настройки регуляторов.
1. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА РАССЧИТЫВАЕМОГО КАНАЛА ЯКОРЯ
В ходе выполнения курсовой работы необходимо синтезировать электрические схемы регуляторов для якорного канала двухзонной САУ с подчинённым регулированием тока якоря и возбуждения, функциональная схема, которой представлена на рис. 1.1.
В функциональной схеме заданной САУ обозначено:
АS - задатчик интенсивности, определяющий темп нарастания (убывания) частоты вращения электродвигателя при пуске (торможении);
АА1- регулятор тока якоря электродвигателя;
L1 -сглаживающий дроссель тиристорного преобразователя;
М, LM - регулируемый электродвигатель постоянного тока и его обмотка возбуждения;
BR, LBR - тахогенератор и его обмотка возбуждения;
RS- шунт, являющийся измерителям тока якоря;
UA - датчик тока якоря, служащий для гальванической развязки и согласования силовых и управляющих электрических цепей;
ALA- функциональный блок-ограничитель тока якоря;
R зс , R зтя - резисторы, служащие для подачи сигналов задания скорости, тока якоря;
R с , R тя - резисторы, служащие для подачи сигналов обратной связи по скорости, току якоря;
Данная САУ позволяет увеличивать частоту вращения электродвигателя по одной зоне. Со стороны якорной цепи электродвигателя за счёт увеличение сигнала задания якорного канала U зад1 от минимального до номинального значения можно увеличивать угловую скорость двигателя от минимальной до номинальной величины. При этом канал возбуждения поддерживает магнитный поток на номинальном уровне.
2. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА КАНАЛА РЕГУЛИРОВАНИЯ И АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ
Из общей линеаризованной схемы двузонной САУ с подчинёнными контурами регулирования тока якоря и возбуждения электропривода постоянного тока вычерчиваем только якорный канал регулирования (рис.2.1).
Канал управления электроприводом по якорю имеют два контура регулирования: внешний контур регулирования скорости с обратной связью по частоте (от тахогенератора) и подчинённый ему внутренний контур регулирования тока якоря с обратной связью по току якоря (от шунта и датчика тока).
Выпишем известные (заданные индивидуальным вариантом) и рассчитаем неизвестные параметры для передаточных функций на структурной схеме рис.2).
Номинальные технические данные электродвигателя:
R Я = 0,282 Ом - сопротивление обмотки якоря;
Т Я = 3,62 мс - постоянная времени якоря;
U В N = 47 В - напряжение возбуждения;
Т В = 2,7 мс - постоянная времени возбуждения;
Т ВТ = 2 мс - постоянная времени вихревых токов;
К Е = 58 В·с/рад·Вб - постоянная электрическая;
Jя = 0.043 кг·м 2 - электромеханическая постоянная времени;
K Ф N ·W B = 6·10 - 4 Вб·А -1 - постоянная магнитного потока.
Номинальные технические данные преобразователей и датчиков:
К ТП = 26 о.е. - коэффициент передачи тиристорного преобразователя;
Т ТП = 3.6 мс - постоянная времени СИФУ и запаздывание ТП;
R ТР = 8.6 мОм - сопротивление токоограничивающего реактора;
L ТР = 0.135 мГн - индуктивность токоограничивающего реактора;
R СР = 32 мОм - сопротивление сглаживающего реактора;
L СР = 0,25 мГн - индкутивность сглаживающего реактора;
К ТГ = 30 мВ·об/мин = 3,142·10 -3 В·рад/с - коэффициент передачи тахогенератора;
Т ТГ = 2.9 мс - постоянная времени тахогенератора;
Т ДТ Я = 1.8 мс - постоянная времени датчика тока;
Т ДН = 4.5 мс - постоянная времени датчика напряжения;
U ЗАД1 = 8 В - задающий сигнал скорости;
U ОС = 2.5 В - сигналы обратных связей;
Коэффициенты передач сравнивающих устройств:
- коэффициент передачи структурной схемы двигателя постоянного тока
- суммарная постоянная времени сглаживающего и токоограничивающего реакторов;
суммарное сопротивление сглаживающего и токоограничивающего реакторов
- суммарная индуктивность сглаживающего и токоограничивающего реакторов;
- суммарная электромеханическая постоянная времени;
- коэффициент обратной связи по скорости
- постоянная времени тахогенератора и фильтра
- коэффициент обратной связи по скорости;
Рис. 2.1. Линеаризованная структурная схема якорного канала
Синтез регуляторов ведётся последовательно от внутреннего контура к внешнему контуру, в связи с этим будем первоначально синтезировать регулятор тока якоря.
Свернём обратную связь по дросселю:
Перенесём точку разветвления обратной связи по ЭДС к точке разветвления обратной связи по току и отобразим преобразованную схему на рис. 3.1.
Рис. 3.1. Схема со свёрнутой обратной связью по дросселю
Определим параметры апериодического звена второго порядка:
Найдем корни характеристического уравнения:
Приведя его к стандартному виду звеньев, получим:
Выделим из общей схемы контур тока и отобразим на рис.3.2
Так как Т ТП и Т ДТЯ - малые постоянные времени, а T - большая, то её следует компенсировать в регуляторе тока.
Передаточная функция регулятора тока с учётом, что :
3.2 Синтез регулятора скорости (С О)
Пренебрежём форсирующим звеном и постоянными времени при четвёртой, третьей и второй степени:
Подставим полученную передаточную функцию в исходную схему:
Передаточная функция регулятора скорости с учётом, что :
Подставим полученные регуляторы в исходную схему:
4. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ЗАДАННЫХ КАНАЛОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ САУ
После синтеза регуляторов производят расчёт САУ в установившемся режиме, т.е. статический расчёт. Статический расчёт производят с целью получения статической характеристики электропривода, расчёта недостающих коэффициентов передачи, определение статической ошибки и других технических показателей.
Статический расчёт производят по структурной схеме в установившемся режиме, который получается при р=0. Данную замену можно производить с условием, что не будет деления на ноль, и умножение на 0 передаточной функции.
Произведём статический расчёт для канала и полученную преобразованную структурную схему с учётом, что и представим на рис. 4.1.
Рис. 4.1. Схема для статического расчёта по каналу
Свернём обратную связь по дросселю:
Перенесём точку разветвления обратной связи по ЭДС к точке разветвления обратной связи по току и свернём обратную связь по ЭДС:
Свернём контур тока и пренебрежём постоянной времени при второй степени:
Итоговая передаточная функция будет иметь вид:
Так как , то угловая скорость в установившемся режиме будет:
Произведём статический расчёт для канала и полученную преобразованную структурную схему с учётом, что и представим на рис. 4.2.
Свернём обратную связь по дросселю:
Перенесём точку разветвления обратной связи по току к точке разветвления обратной связи по ЭДС и свернём обратную связь по ЭДС:
Полученную структурную схему отобразим на рис. 4.3
Объединим обратную связь потоку и по скорости:
Полученную структурную схему отобразим на рис. 4.4
Так как , то угловая скорость в установившемся режиме будет неизменной, т.е. угловая скорость в установившемся режиме не будет зависеть от скачков напряжения в сети:
5 . СИНТЕЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ РЕГУЛЯТОРОВ САУ
Составим электрическую схему регулятора тока, состоящую из двух апериодических, двух интегрирующих звеньев и ПИ - регулятора:
Рассчитаем параметры регулятора тока:
Составим электрическую схему регулятора скорости, состоящего из безынерционного звена и ПИ - регулятора:
Рассчитаем параметры регулятора скорости:
Произведём перерасчёт коэффициентов и постоянных времени:
6.1 Расчет переходных процессов в САУ
Расчёт переходных процессов в САУ по управлению и по возмущению будет производиться на ЭВМ при использовании программы Matlab/Simulink.
-Относительный скачок момента нагрузки - 0,07;
-Относительный скачок сетевого напряжения - 0,08.
Переходные процессы в САУ будем выводить в виде циклограммы по следующим условиям:
Для расчёта будем использовать схему, изображенную на рис. 2.1.
Рис. 6.1. Схема для расчета в Matlab/Simulink
Переходные процессы тока и скорости отобразим на рис.6.2 и рис.6.3.
Рис. 6.2. Переходные процессы контура тока
Рис. 6.3. Переходные процессы контура скорости
6.2 Анализ качества настройки регулятора
После расчёта переходных процессов можно оценить правильность синтеза структуры регуляторов и расчёта их параметров, т.е. оценить качество настройки регуляторов. Оптимизация на симметричный оптимум (СО) должна давать отсутствие статических ошибок по управлению и возмущению, перерегулирование у% = 43,4%, время регулирования t рег ? 33 • Т м.
Эти показатели можно взять за контрольные и путём сравнения их с полученными по переходным процессам, сделать вывод о качестве настройки регуляторов.
На рисунках 6.2 - 6.5 представлены рассчитанные переходные процессы в канале регулирования электродвигателя со стороны якоря.
t рег1 = 33 • Т м1 = 33 • 0.012 = 0,385с;
t рег2 = 33 • Т м2 = 33 • 0,026 = 0,866с.
Из полученных нами переходных характеристики внутреннего и внешнего контура видно, что у 1% =42,8%, у 2% =22%, t рег1 =0,3с, t рег2 =0,8с.
Как видно из полученных данных, перерегулирование находится в пределах допустимого для СО. Быстродействие контуров тока и скорости также соответствуют требуемым.
Исходя из выше сказанного, можно сделать вывод о том, что регуляторы рассчитаны корректно и в соответствии требуемым показателям САУ.
Рис. 6.4. Переходной процесс контура тока по заданию
Рис. 6.5. Переходной процесс контура скорости по заданию
7. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА ЯКОРНОГО КАНАЛА РЕГУЛИРОВАНИЯ
Принципиальная электрическая схема якорного канала регулирования представлена на рис. 7.1. Она состоит из:
- задатчика интенсивности, выполненного на двух операционных усилителях DА1 и DА2 с RC-элементами в прямых и обратных связях на базе компаратора;
- датчика рассогласования по скорости, выполненного на операционном усилителе DA4 с R 9 , R 10 в прямой и R 8 в обратных связях;
- регулятора скорости, синтезированного на базе безынерционного и ПИ-звена(DA4, DA5);
- ограничителя, выполненного на операционном усилителе DA6 с диодами VD1 и VD2, источниками опорного напряжения Е оп1 и Е оп2 , построечными резисторами RP 1 и RP 2 ,сопротивлениями прямого канала и обратной связи R огр1 , R огр2 ;
- датчика рассогласования по току, выполненного на операционном усилителе DA7 (R зтя , R су2 );
- регулятора тока якоря, синтезированного на базе безынерционного, форсирующего, двух интегрирующих звеньев и ПИ-звена (DA8-DA12);
- фильтра Ф 1 , включённого в обратной связи по скорости и состоящего из R ф , С ф , RP3;
- датчика тока на операционном усилителе DA12 и шунта R ш .
Так как стандартные сопротивления имеют погрешность 10%, то для точной настройки регуляторов будем применять подстроечные резисторы.
Рис. 7.1. Принципиальная электрическая схема якорного канала регулирования
В данной курсовой работе были углублены и закреплены ранее полученные знания теоретического материала на примере синтеза регуляторов, статического и динамического расчетов. В ходе выполнения работы были синтезированы электрические схемы регуляторов для канала управления по якорю за счет увеличения сигнала задания якорного канала от минимального до номинального значения. Канал управления по якорю имеет два контура регулирования: внешний контур регулирования скорости и внутренний контур регулирования тока якоря. Выше сказанные каналы синтезированы на симметричный оптимум (СО). На основании результатов расчета делаем вывод о правильности синтеза структуры регуляторов и расчета их параметров, то есть о том, регуляторы настроены качественно.
На заключительном этапе курсовой работы была составлена принципиальная электрическая схема якорного канала управления.
1. Луковников В.И., Захаренко В.С. Практическое пособие №2430 к курсовому проектированию по дисциплине «Теория автоматического управления» для студентов специальности Т.11.02.01 - Гомель: ГГТУ, 1999. - 61с.
Проектирование системы однозонного регулирования скорости. Структурная схема заданной части автоматизированной системы управления. Расчет датчиков тока и скорости. Выбор комплектного электропривода и трансформатора. Синтез цифрового регулятора скорости. курсовая работа [2,4 M], добавлен 25.12.2014
Формулировка требований к системе и расчет параметров электропривода. Синтез регулятора тока. Расчет регулятора скорости. Исследование переходных процессов в системе подчиненного управления с помощью программы "Matlab". Синтез релейной системы. курсовая работа [3,6 M], добавлен 11.09.2009
Выбор, обоснование типов регуляторов положения, скорости, тока, расчет параметров их настройки. Синтез системы регулирования методами модального и симметричного оптимума. Построение переходных характеристик объекта регулирования по регулируемым величинам. курсовая работа [777,3 K], добавлен 01.04.2012
Структурная и принципиальная схема системы регулирования, их анализ. Передаточные функции П регулятора, расчет его балластных составляющих. Построение переходного процесса. Выбор и обоснование, расчет исполнительного устройства, пропускная способность. курсовая работа [1,2 M], добавлен 19.11.2011
Структурная схема системы регулирования скорости двигателя постоянного тока. Расчет и определение параметров регуляторов тока и скорости. Логарифмические частотные характеристики контура тока. Передаточные функции разомкнутых контуров тока и скорости. лабораторная работа [147,4 K], добавлен 14.05.2012
Функциональная схема измеряемого канала. Выбор первичного преобразователя. Операционный усилитель, фильтр верхних частот, реле и источник питания. Принципиальная схема измерительного канала. Уровень выходного сигнала. Конструкция датчиков тока. курсовая работа [1,2 M], добавлен 20.04.2014
Расчёт настроек ПИ-регулятора в контуре регулирования температуры. Схема одноконтурной системы управления. Настройки, обеспечивающие для заданного объекта процесс регулирования, удовлетворяющий данным критериям качества. Передаточная функция регулятора. контрольная работа [2,0 M], добавлен 01.06.2015
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



Синтез регуляторов якорного канала системы автоматического управления с подчинённым регулированием тока якоря курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Контрольная работа: Личность и политика. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая Работа На Тему Выращивание Озимой Ржи
Дипломная работа: Реконструкция теплоснабжения ОАО "САРЭКС" с разработкой собственной котельной
Контрольная работа: Совершение сексуальных убийств
Реферат: Характеристика климатической системы древней Земли
Доклад: Данелия Георгий Николаевич
Дипломная работа по теме Особенности работы социального педагога по социальной адаптации детей сладшего школьного возраста в семьях разведенных родителей
Современный Герой Какой Он Сочинение
Контрольная Работа По Биологии 6 Класс Пономарева
Проблемы Сочинений 2022
Курсовая работа по теме Разработка проекта производства энергии и тепла с очисткой дымовых газов и утилизацией отходов
Курсовая работа по теме Форма правления и политический режим. Проблемы взаимоотношения
Реферат: Оружие и снаряжение. Скачать бесплатно и без регистрации
Чучело Итоговое Сочинение
От Чего Зависит Рост Экономики России Эссе
Курсовая работа: Особенности PR в интернете
Реферат: Градостроительное искусство В.П.Стасова
Почему Я Люблю Свою Работу Эссе
Курсовая работа по теме Формирование патриотизма у российской молодёжи
Курсовая работа по теме Наследие. Институт Наследования
Расчет и моделирование элементов супергетеродинного приемника - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа
Органы исполнительной власти субъектов РФ - Государство и право контрольная работа
Проектування системи автоматичного керування положенням правлячого електрода в процесі електроерозійного виправлення алмазного круга - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника дипломная работа