Синтез трехконтурной САР положения производственного механизма (стр. 1 из 4)

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Курсовая работа

«Синтез трехконтурной САР положения производственного механизма»

Выполнила: Губарева О.Е.

Москва 2010

Техническое задание на проектирование системы регулирования

Текстовая часть курсовой работы должна содержать:

1.анализ технического задания на проектирование системы

2.обоснование структуры системы

3.разработку функциональной схемы системы

4.разработку математической модели системы, разработка структурной схемы системы

5.синтез регулятора тока (РТ)

6.синтез регулятора скорости (РС)

7.синтез регулятора положения (РП)

8.иследование динамической характеристики системы на ПК

9.выводы по результатам работы

Графическая часть работы должна содержать:

1.функциональную схему системы

2.структурную схему контура регулирования тока

3.структурную схему контура регулирования скорости

4.схему моделирования

5.графики переходных процессов

6.структурную схему системы

Исходные данные для проектирования

Передаточный коэффициент цепи тиристорного преобразователя		25
Постоянная времени цепи тиристорного преобразователя		0,03	с
Сопротивление якорной цепи двигателя		0,15	Ом
Механическая постоянная времени якорной цепи двигателя		0,61	с
Электрическая постоянная времени якорной цепи двигателя		0,12	с
Передаточный коэффициент редуктора		20
Передаточный коэффициент датчика положения		1,37	В/рад
Передаточный коэффициент датчика скорости двигателя		0,28	В*с/рад
Время регулирования, не более		0,05	с
Колебательность, не более		3
Перерегулирование, не более		30	%
Установившаяся ошибка		0

1. Анализ технического задания на проектирование системы

Разработанная система должна обеспечивать регулирование трёх параметров:

– ток якоря двигателя,

– скорость двигателя,

– угол поворота объекта.

Техническое задание содержит параметры проектируемой системы:

– передаточный коэффициент цепи тиристорного преобразователя,

– постоянная времени цепи тиристорного преобразователя,

– сопротивление якорной цепи двигателя,

– механическая постоянная времени якорной цепи двигателя,

– электрическая постоянная времени якорной цепи двигателя,

– передаточный коэффициент редуктора,

– передаточный коэффициент датчика положения,

– передаточный коэффициент датчика скорости двигателя.

Показатели качества процесса регулирования:

Время регулирования –

,

Колебательность –

,

Перерегулирование –

Установившаяся ошибка –

.

В качестве электропривода, приводящего в движение объект управления, используем электропривод постоянного тока по системе тиристорного преобразователя тока.

2. Обоснование структуры системы

Для объектов управления имеющих не одну, а несколько регулирующих величин, рекомендуется применять системы подчиненного регулирования (СПР) с последовательной коррекцией (последовательная коррекция обеспечивается выбором соответствующего типа регулятора). При параллельной коррекции корректирующее устройство включено в тракт обратной связи системы.

Каждый контур регулирования имеет свой регулятор, настраиваемый в соответствии с передаточной функцией объекта этого контура.

СПР характеризуется каскадным (последовательным) включением регуляторов, число которых соответствует числу регулируемых величин.

В разрабатываемой системе имеется 3 регулируемые величины: ток якоря двигателя, скорость двигателя, угол поворота объекта, в соответствии с этим структура системы так же должна содержать 3 регулятора:

РТ – регулятор тока,

РС – регулятор скорости,

РП – регулятор положения.

На входе регуляторов каждого из контуров сравниваются сигналы пропорциональные заданному и действительному значению заданной величины данного контура, при этом выход регулятора предыдущего контура является сигналом задания для регулятора последующего контура.

3. Функциональная схема системы

Рис. 1. Функциональная схема системы

Функциональная схема (рис. 1) содержит следующие функциональные элементы:

КА – команда аппарат;

РП, РС, РТ – регуляторы положения, скорости, тока;

СИФУ – система импульсно-фазового управления;

ТП – тиристорный преобразователь;

М – двигатель электропривода с независимым возбуждением;

Ред – редуктор;

ОУ – объект управления;

ДП, ДС, ДТ – датчики положения, скорости, тока.

Управление, перемещение объекта человек–оператор осуществляет с помощью команда аппарата. В схеме предусмотрено 3 последовательно включенных регулятора: РП, РС, РТ.

Выходной сигнал регулятора положения равен сигналу задания на входе регулятора скорости, выходной сигнал регулятора скорости является задающим сигналом для регулятора тока.

Система импульсного фазового управления (СИФУ) предназначена для преобразования выходного напряжения регулятора тока в управляющие импульсы, эти импульсы с выхода СИФУ поступают на вход 2-х тиристорных преобразователей, каждый из которых представляет 3-х фазную мостовую схему.

Тиристор является полууправляемым полупроводниковым элементом. Для того, что бы перевести тиристор в управляющее состояние необходимо соблюдение двух условий:

– потенциал анода выше потенциала катода;

– на управляющий электрод (УЭ) подаётся открывающий импульс.

Вал двигателя жестко связан с входным валом редуктора, который преобразует угловую скорость вала двигателя в угол поворота ОУ.

Формирование отрицательных обратных связей по току якорной цепи и скорости двигателя, а так же углу положения объекта управления обеспечивается соответствующими датчиками ДТ, ДС, ДП. Входной вал ДП жестко связан с валом ОУ. Выходные напряжения датчиков соответствуют (пропорциональны) величинам контролируемых параметров.

4. Математическая модель и структурная схема системы

Для получения математической модели (структурной или алгоритмической схемы системы) необходимо получить передаточные функции всех элементов, входящих в функциональную схему системы.

Передаточные функции регуляторов Wрп(р); Wрт(р); Wрс(р) будут получены при их синтезе. Для получения остальных передаточных функций необходимо написать уравнение, связывающее входную и выходную величину каждого из элементов:

1)тиристорный преобразователь совместно с СИФУ описывается дифференциальным уравнением:

,

где

– выходное напряжение контура регулирования тока,

– выходное напряжение тиристорного преобразователя.

В операторной форме это уравнение имеет вид:

.

Отсюда передаточная функция тиристорного преобразователя:

– уравнение инерционного звена (рис. 2).