Разработка аналоговой системы автоматического управления следящим электроприводом

Расчет и выбор источника питания для электропривода на базе комплектного тиристорного преобразователя. Особенности построения электромеханической характеристики РЭП в замкнутой системе. Проектирование средств сопряжения СЭП и системы управления.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 31.05.2010
Размер файла 1,4 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

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

Таблица исходных данных составляется по результатам предыдущих расчетов и содержит все данные для моделирования динамики СЭП, используя прикладные программные средства MATLAB Simulink.

Исходные данные для моделирования динамики СЭП представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Исходные данные для моделирования динамики СЭП

п\п

Параметр

Единица

измерения

Значение

Наименование

величины

1

tпп

с

0,916

Время переходного процесса Т=(3…4)Тм

2

КРС

-

22,45

КПУ2

3

КРТ

-

0,38

КПУ1

4

КРТ.ИНТ

-

15,15

Коэффициент передачи интегрирующей части регулятора тока

5

КТП

-

55

Коэффициент передачи ТП

6

ТТП

с

0,005

Постоянная времени ТП

7

КД1

1/Ом

0,24

Коэффициент передачи Д1 - КД1=1/RЯЦ

8

ТЭ

с

0,0251

Электромагнитная постоянная

9

КД2

В/рад

0,51

Коэффициент передачи Д2 - КД2= RЯЦ/КФн

10

С

Вс

1,96

Коэффициент ЭДС

11

КТ

В/А

0,2

Коэффициент обратной связи по току

12

КС

В/с-1

0,0947

Коэффициент обратной связи по скорости

13

UЗ

В

10

Напряжение задания10 В

14

Ic

А

2

Статический ток нагрузки (0,1-0,15)Iн

15

UРТ.ИНТ=

=Y1

В

0

Выходное напряжение с интегрирующей части ПИ-регулятора

16

Еп=Y2

В

0

ЭДС ТП

17

I=У3

А

0

Сила тока

18

щ=Y4

с-1

0

Угловая скорость

19

l=Y5

м

0

Положение

19

UСР1

В

6

Напряжение сравнения в НЗ1

20

UСР2

В

0,085

Напряжение сравнения в НЗ2

21

КРП

-

0,1667

КПУ3

22

КП

-

1

Коэффициент ОС по положению

23

UЗ.СЭП

В

0,0195

Напряжение задания СЭП

Схема САУ ЭП, составленная в программе MATHLAB Simulink и предназначенная для моделирования динамики СЭП, представлена на рисунке 3.2

Рисунок 3.2 - Схема САУ ЭП, составленная в программе MATHLAB Simulink и предназначенная для моделирования динамики СЭП

Рисунок 3.2 - Характер переходных процессов по току i(t), скорости щ(t) и положению l(t) в следящем электроприводе (СЭП)

Кривые переходных процессов силы тока i(t), угловой скорости щ(t) и положения рабочего органа l(t) в следящем электроприводе представлены на рисунке 3.3

Как видно из рисунка 3.2 характер переходных процессов по току, скорости и положению являются не совсем корректными, а именно незатухающими колебательными. Амплитуда колебаний тока и скорости достаточно велики, а амплитуда колебания положения хотя и невелика, однако достаточна для того, чтобы не удовлетворять требованиям к качественным и точностным параметрам, предъявляемым к системе. В связи с этим необходимо несколько подкорректировать значения коэффициентов изменяемой части СЭП (коэффициенты неизменяемой части корректировать нельзя), для того чтобы получить приемлемый вид переходных процессов (для контура тока - колебательный, для контура скорости - апериодический и для контура положения - экпоненциальный), которые были заданы ранее. Судя по переходному процессу по току некоторые изменения необходимо внести в ПИ регулятор (регулятор тока).

Принимаем коэффициент усиления интегральной части ПИ - регулятора КРТ.ИНТ = 5, а коэффициент усиления пропорциональной части ПИ - регулятора КРТ=0,8.

Кривые переходных процессов силы тока i(t), угловой скорости щ(t) и положения рабочего органа l(t) в следящем электроприводе со скорректированными коэффициентами представлены на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 - Характер переходных процессов по току i(t), скорости щ(t) и положению l(t) в следящем электроприводе (СЭП) со скорректированными коэффицинтами

Кривые переходных процессов обрабатываются с целью определения временных (длительность переходных процессов) и точностных (дДИН, дСТ) показателей.

В соответствии с рисунком 3.4 качественные параметры СЭП составят:

Время переходного процесса: tПП =2,8 с;

Динамическая ошибка: дСЭП ДИН=0;

Статическая ошибка: дСЭП СТ=0.

3.6 Проектирование средств сопряжения СЭП и системы управления

3.6.1 Выбор импульсного (цифрового) датчика положения

Выбор импульсного или цифрового датчика положения для осуществления передачи информации о регулируемом параметре в микропроцессорную систему производится в соответствии с таблицей Е.2 [1].

Принимаем фотоэлектрический измерительный преобразователь типа ППК-15, параметры которого приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Параметры фотоэлектрического измерительного преобразователя типа ППК - 15

Вид

конструкции

Тип

Диапазон перемещения, мм

Разрешающая способность, имп/об (мм, разрядов)

Габаритные размеры, мм

Масса, кг

Класс точности

Круговой

Кодовый

-

15 разрядов

70х168

0,85

2;3

3.6.2 ВЫБОР СРЕДСТВ СОПРЯЖЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (ИП) С МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМОЙ (МПС)

Сигналы в САУ ЭП являются аналоговыми и имеют различную форму. ЭВМ, напротив, оперирует с сигналами строго определенными формой и уровнем. В связи с этим встает задача сопряжения, например, САУ СЭП с ЭВМ.

Из ЭВМ код задания передается на регистр-защелку, который поддерживает его постоянным на время преобразования в сигнал управления бР. Преобразование осуществляет ЦАП. Далее сигнал поступает на регулятор тока и тиристорный преобразователь, управляющие скоростью двигателя. Скорость двигателя определяется датчиком импульсов, который преобразует скорость вращения ротора двигателя в последовательность импульсов. Количество импульсов данного сигнала подсчитывается счетчиком импульсов, который преобразует его в код NОС и передает на регистр-защелку и далее в ЭВМ. Все операции записи-чтения синхронизируются ЭВМ. Полный цикл вычисления производится за время - период дискретности системы. Регистры-защелки выбираем из серии К555: К555ИР20 - 8-ми разрядный регистр-защелка отображения данных, выходные буферные усилители которого имеют третье Z-состояние.

Разрядность цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) определится:

,

где lЗ - заданное значение положения (в относительных единицах);

уСЭП- заданная статическая погрешность регулированияположения.

Согласно рассчитанному значению разрядности выбирается интегральный ЦАП типа К572ПА1, параметры которого приведены в таблице 3.4

Таблица 3.4- Характеристики интегрального ЦАП типа К572ПА1

Число разрядов

Время установления, мкс

Абсолютная погрешность, %

Опорное напряжение, В

Напряжение источника питания, В

Ток потребления, А

10

5

±3

±17

5…17

2,0

Количество импульсов подсчитывается двумя счетчиками импульсов К555ИЕ19, работающими совместно (при выборе кодового датчика достаточно выбрать регистры). Питание К555ИЕ19 производится от напряжения 5 В. Подсчитанное количество импульсов за период дискретности Т0 счетчик преобразует в код NОС и передает на регистр-защелку и далее в ЭВМ. Счетчик обнуляется сигналом с ЭВМ, поданным на вход R.

Реализация схемы сопряжения СЭП с цифровой системой управления приведена на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 - Реализация схемы сопряжения СЭП с цифровой системой управления

ВЫВОДЫ

В результате проделанной работы, в соответствии с поставленной задачей, была спроектирована система автоматического управления следящим электроприводом (САУ СЭП). В ходе её исследования с помощью прикладной программы MATLAB Simulink (моделирования её структуры) было установлено, что система устойчива и отвечает предъявляемым к ней требованиям, а именно: длительность переходного процесса по положению составляет 2,8 с, перерегулирование в переходном процессе по положению отсутствует (переходный процесс носит экспоненциальный характер), переходные процессы по скорости и току носят соответственно апериодический и колебательный характеры. Удовлетворительного переходного процесса удалось добиться с помощью последовательной коррекции с последующим подбором коэффициентов регуляторов, для чего была проведена структурная оптимизация САУ СЭП.

Так же была спроектирована функциональная схема САУ СЭП, в которой предусмотрена возможность управления, как от аналоговой, так и от цифровой системы управления.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Автоматизированный электропривод» (для студентов специальности 7.092501)/Сост. О.В. Субботин. - Краматорск: ДГМА, 2006. - 84 с.

2. Чиликин М. Г., Сандлер А. С. Общий курс электропривода: Учебник для вузов - 6-е изд., доп. и перераб. - М.: Энергоиздат, 1981. - 576 с., ил.

3. Терещук Р.М., Терещук К. М., Седов С. А. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства: Справочник радиолюбителя. - Киев: Наукова думка, 1981. - 680 с., ил.


Подобные документы

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.