Синтез следящей системы с обратной связью по току и по скорости (стр. 1 из 5)
Введение
Состояние любого технического устройства характеризуется одной или несколькими физическими величинами.
Совокупность предписаний, определяющих характер изменения выходных величин объектов, называется алгоритмом функционирования.
К основным алгоритмам функционирования систем автоматического управления относятся:
· поддержание постоянного значения (стабилизации) управляемой переменной,
;· изменение управляемой величины по заданному закону;
· изменение управляемой переменной по заранее не известному закону.
В зависимости от этого системы автоматического управления делят на:
o стабилизирующие системы;
o системы программного управления;
o следящие системы.
В курсовом проекте рассматривается синтез следящей системы с обратной связью по току и по скорости. В следящих системах характер изменения управляющего воздействия заранее не может быть точно установлен, так как этот характер определяется процессами, протекающими вне системы. Следящие системы предназначены для измерения управляемой величины по произвольному закону, например, для изменения положения радиолокационной антенны в зависимости от движения цели, траектория которого заранее не известна.
В качестве метода синтеза применяется метод обратных амплитудно-частотных характеристик.
Исходные данные
| Суммарная ошибка |  |
| Скорость изменения задающего воздействия |  |
| Ускорение изменения задающего воздействия |  |
| Третья производная изменения задающего воздействия |  |
| Отношение моментов |  |
| Перерегулирование |  |
| Быстродействие |  |
| Момент инерции |  |
| Передаточное число редуктора |  |
Тип исполнительного двигателя МИ-22.
Технические данные двигателя.
| Номинальная мощность |  |
| Номинальное напряжение |  |
| Номинальный ток |  |
| Сопротивление силовой цепи |  |
| Частота вращения |  |
| Момент инерции двигателя |  |
| КПД двигателя |  |
Выберем электромашинный усилитель:
.Электромашинный усилитель ЭМУ-3А3.
Тип усилителя и его параметры.
| Номинальная мощность |  |
| Номинальное напряжение |  |
| Номинальный ток |  |
| Частота вращения |  |
| Коэффициент усиления |  |
| Постоянная времени |  |
| Коэффициент демпфирования |  |
1. Синтез следящей системы с отрицательной обратной связью по току и по скорости
Принципиальная схема проектируемой следящей системы.
1.1 Основные элементы принципиальной схемы следящей системы
ФЧВ – фазочувствительный выпрямитель осуществляет выпрямление сигнала переменного тока в сигнал постоянного тока с учетом знака.
П(р) – последовательное корректирующее устройство обеспечивает введение в закон управления сигнала пропорциональной производной и интеграла от ошибки.
СД – сельсин-датчик используется в качестве задающего устройства (во многих системах используется вращающий трансформатор).
СП – сельсин-приемник электрически связан с СД, а механически с валом нагрузки.
Сельсинная пара СД-СП работает в трансформаторном режиме, сравнивает углы (вычитает их), преобразует угол поворота в напряжение на выходе. При этом сельсинная пара выполняет роль трех элементов:
· Задающего элемента (СД);
· Измерительного элемента (СП);
· Элемента сравнения.
ЭУ – электронный усилитель имеет несколько входов, что позволяет использовать для организации местных обратных связей.
ИД – исполнительный двигатель – ДПТ (двигатель постоянного тока).
Р – редуктор.
Н – нагрузка.
К(р) – параллельное корректирующее устройство
ОУ1, ОУ2 – обмотки управления ЭУ.
ЭМУ – электронно-машинный усилитель.
ПД – приводной двигатель ЭМУ.
RC – сериесное сопротивление вводится для формирования сигнала обратной связи по току.
ОВД – обмотка возбуждения двигателя.
ТГ – тахогенератор, напряжение на выходе которого пропорционально частоте вращения вала двигателя. Тахогенератор осуществляет обратную связь системы по скорости.
1.2 Структурная схема проектируемой следящей системы
Структурная схема проектируемой следящей системы представлена на рис.2.
Рис.2.
Основные элементы структурной схемы следящей системы:
кe - коэффициент, характеризующий крутизну характеристики сельсинной пары.
mф – коэффициент передачи ФЧВ.
П(р) – последовательное корректирующее устройство.
åр – выходной сигнал второго сумматора.
Uу(р) – выходной сигнал ЭУ.
mу – коэффициент усиления ЭУ.
mхх – коэффициент холостого хода ЭМУ.
Кw - коэффициент противо-ЭДС.
tа – постоянная времени.
xа – коэффициент демпфирования.
tкз– постоянная времени короткого замыкания.
J – момент инерции двигателя.
i – передаточное число двигателя.
км – коэффициент пропорциональности между моментом и током двигателя.
МВ – возмущающий момент.
Ктг – коэффициент передачи тахогенератора.
1.3 Математическое описание системы
1. Уравнение тахогенератора.
(1)2. Напряжение на сериесном сопротивлении RC:
;Запишем уравнение исполнительного двигателя:
; 
; 
;МЭМ, МВ – электромагнитный и возмущающий моменты.
; 
;Выразим ток
: 
; 
; (2)Введем обозначение:
; 
.3. Уравнение первого сумматора:
. (3)4. Уравнение электронного усилителя:
. (4)5. Уравнение редуктора.
; 
. (5)6. Уравнение силовой части ЭМУ-Д.
; 
; 
; 
; 
. (6)7. Уравнение второго сумматора.
; (7)