Построение математической модели привода двигателя
Обобщенная функциональная схема привода, ее структура. Энергетический расчет. Расчет параметров передаточных функций элементов. Моделирование работы двигателя в различных режимах работы с учетом нелинейности при заданных технических требованиях.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | контрольная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 12.03.2014 |
Размер файла | 1,8 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.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
Цель курсовой работы - получить навыки в построении математических моделей приводов.
В соответствии с заданием необходимо разработать следящую систему, удовлетворяющую определенным техническим условиям и смоделировать работу двигателя в различных режимах работы с учетом нелинейности.
1. Техническое задание
Построить математическую модель привода.
Моделировать работу двигателя в различных режимах работы с учетом нелинейности.
Технические требования:
Максимальная скорость слежения………..Щm = 400/c
Максимальное ускорение слежения………еm = 500/c2
Статическая ошибка………………………..дст = 8`
Динамическая ошибка………………………ддин = 20`
Показатель колебательности……………….М = 1,3
Момент инерции нагрузки……………………Jн = 400 кг•м2
Возмущающий момент……………………..Mв = 5 кг•м
Статический момент………………………..Mст = 10 кг•м
КПД редуктора………………………….…з = 0,75
2. Обобщенная функциональная схема привода
привод передаточный двигатель
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
ИУ - измерительное устройство
ПУ - предварительный усилитель
ЭМУ - электромашинный усилитель
Д - двигатель
Р - редуктор
Также в двигателе присутствует нелинейность типа
3. Энергетический расчет, выбор двигателя
Целью расчета является выбор исполнительного двигателя и ЭМУ
Определяем среднеквадратический момент нагрузки.
Находим ориентировочную мощность двигателя.
- коэффициент запаса по скорости.
Из справочника выбираем двигатели постоянного тока, с мощностью близкой к расчетной.
Технические характеристики |
Единицы измерения |
ДК1 - 2,3 |
|
Номинальная мощность |
кВт |
0,29 |
|
Номинальная частота вращения |
об/мин |
1000 |
|
Номинальный вращающий момент |
Нм |
16,1 |
|
Номинальное напряжение |
В |
48 |
|
Номинальный ток |
А |
7,5 |
|
Момент инерции якоря |
кгм2 |
2,08Ч10-3 |
|
Сопротивление обмотки якоря |
Ом |
0,95 |
|
Индуктивность обмотки якоря |
Гн |
- |
Для выбранного двигателя вычисляем эквивалентный момент.
- коэффициент, учитывающий момент инерции редуктора.
кгм;
Проверяем выполнение условия нагрева: Мдэ ? Мном
1,45 < 16,1 - условие выполняется;
Вычисляем передаточное число редуктора.
Проверяем выполнение условия обеспечения максимальной скорости
рад/с.
рад/с.
105 < 208,8 - условие не выполняется.
Корректируем передаточное число редуктора
; i = 190.
Проверяем двигатель на перегрузку.
= 2,5 - коэффициент перегрузки.
- перегрузка отсутствует.
Двигатель ДК1 - 2,3 подходит по всем параметрам.
Определим необходимые параметры двигателя:
- механическая постоянная:
- электрическая постоянная:
- сопротивление якоря:
- индуктивность якоря:
р = 2 - число пар полюсов; в = 0,3 - коэффициент, учитывающий конструктивное исполнение двигателя.
Выберем ЭМУ:
Для двигателя ДК1 - 2,3 подберем ЭМУ 5А с параметрами
Номинальная мощность: 0,5 кВт;
Номинальное напряжение: 60 В;
Номинальный ток: 8,3 А;
Коэффициент усиления по напряжению: (10ч12);
Коэффициент усиления по мощности: ? 2500;
Постоянная времени обмотки управления; 0,05 с;
Постоянная времени короткозамкнутой цепи: 0,04 с.
4. Расчет параметров передаточных функций элементов
Передаточная функция электромашинного усилителя:
Кэму = 11; Ту = 0,05 с; Ткз = 0,04 с.
.
Передаточная функция двигателя:
- электромеханическая постоянная времени
с.;
- коэффициент передачи двигателя
- электромагнитная постоянная времени
с.
- следовательно, ТЭ пренебрегаем.
Коэффициент редукции:
Коэффициент предварительного усилителя
Выбираю эмпирически.
5. Моделирование работы системы
Математическая модель системы без нелинейности:
При этом график переходного процесса угловой скорости на выходе имеет вид:
Видно, что отсутствует перерегулирование, быстродействие равно 3 с.
Математическая модель с учетом существенной нелинейности:
При этом график переходного процесса угловой скорости на выходе имеет вид:
Введение нелинейности уменьшило быстродействие системы(8с).
При увеличении пределов нелинейности быстродействие системы увеличивается (5с).
Математическая модель с раскрытым двигателем. Воздействие момента сопротивления равно 0 Нм.
График переходного процесса тока якоря двигателя имеет вид:
Для преодоления момента сопротивления, момент, развиваемый двигателем, должен быть много выше номинального. Этим обьясняется скачёк тока в начале переходного процесса.
При этом график переходного процесса угловой скорости на выходе имеет вид:
Увеличим момент сопротивления до значения равному половине номинальному моменту двигателя (8.05Нм).
График переходного процесса тока якоря двигателя имеет вид:
При увеличении момента нагрузки - растет ток якоря.
При этом график переходного процесса угловой скорости на выходе имеет вид:
Значение угловой скорости практически не меняется.
Увеличим момент сопротивления до значения равному номинальному моменту двигателя (16,1Нм).
График переходного процесса тока якоря двигателя имеет вид:
Увеличилось как скачкообразное, так и установившееся значение тока. Что свидетельствует об увеличении нагрузки.
При этом график переходного процесса угловой скорости на выходе имеет вид:
При увеличении нагрузки, скорость не изменилась.
Математическая модель с нелинейностью и раскрытым двигателем. Воздействие момента сопротивления - шаговое. Воздействие момента сопротивления равно 0 Нм.
График переходного процесса тока якоря двигателя имеет вид:
При этом график переходного процесса угловой скорости на выходе имеет вид:
Увеличим момент сопротивления до значения равному половине номинальному моменту двигателя (8.05Нм).
График переходного процесса тока якоря двигателя имеет вид:
Значение тока якоря увеличилось, скачкообразно.
При этом график переходного процесса угловой скорости на выходе имеет вид:
Увеличим момент сопротивления до значения равному номинальному моменту двигателя (16,1Нм).
График переходного процесса тока якоря двигателя имеет вид:
При этом график переходного процесса угловой скорости на выходе имеет вид:
Вывод
В ходе курсовой работы мною была построена математическая модель привода, и промоделирована работа двигателя в различных режимах работы с учетом нелинейности. Также была построена обобщенная функциональная схема привода, произведен энергетический расчет двигателя постоянного тока, расчет параметров передаточных функций.
Список использованной литературы
1. Хрущёв В.В. Электрические машины систем автоматики. - Л.: Энергоатомиздат, 1985.
2. Коровин В.В. Электрические машины - М.: Машиностроение. 1984.
3. Лекции по дисциплине «Приводы роботов».
4. Лекции по дисциплине «Моделирование роботов и РТС».
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Выбор двигателя привода редуктора, определение номинальной мощности двигателя, передаточных чисел, силовых и кинематических параметров привода. Проектный расчет закрытой зубчатой передачи. Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов на тихоходном валу.
курсовая работа [182,1 K], добавлен 22.04.2019Расчет привода на долговечность, выбор мощности двигателя и передаточных отношений привода. Определение чисел оборотов валов, их мощностей. Расчет главных характерных параметров открытой и закрытой передач. Подбор муфты, валов, подшипников и шпонок.
курсовая работа [105,5 K], добавлен 10.06.2015Энерго-кинематический расчет привода, выбор схемы привода, редуктора и электродвигателя. Расчет значения номинальной частоты вращения вала двигателя. Выбор параметров передач и элементов привода. Определение тихоходной цилиндрической зубчатой передачи.
курсовая работа [4,3 M], добавлен 28.09.2012Назначение двигателя и привода механизма газораспределения. Порядок работы цилиндров. Схема расположения колен коленчатого вала. Равномерность чередования одноименных тактов. Тепловой и динамический расчет двигателя. Расчет цилиндро-поршневой группы.
дипломная работа [6,3 M], добавлен 15.03.2011Энерго-кинематический расчет привода, выбор схемы привода, редуктора и электродвигателя. Расчет значения номинальной частоты вращения вала двигателя. Выбор параметров передач и элементов привода. Определение тихоходной цилиндрической зубчатой передачи.
методичка [3,4 M], добавлен 07.02.2012Предварительный расчет привода. Выбор двигателя. Определение передаточного числа привода и его ступеней. Определение силовых и кинематических параметров привода. Расчет червячной передачи. Конструирование корпуса. Посадки основных деталей.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 18.04.2006Проект двигателя для привода газоперекачивающего агрегата. Расчет термодинамических параметров двигателя и осевого компрессора. Согласование параметров компрессора и турбины, профилирование компрессорной ступени. Газодинамический расчет турбины на ЭВМ.
курсовая работа [429,8 K], добавлен 30.06.2012Расчеты геометрических параметров камеры ракетного двигателя и параметров идеального газового потока в различных сечениях по длине камеры ракетного двигателя на пяти режимах. Построение камеры двигателя. Расчет импульсов газового потока, сил и тяги.
курсовая работа [802,8 K], добавлен 24.09.2019Выбор двигателя и кинематический расчет привода. Определение требуемой мощности двигателя. Распределение передаточного числа привода по всем ступеням. Определение частот вращения, угловых скоростей, вращающих моментов и мощностей по валам привода.
курсовая работа [194,1 K], добавлен 01.05.2012Расчет и профилирование элементов конструкции двигателя: рабочей лопатки первой ступени осевого компрессора, турбины. Методика расчета треугольников скоростей. Порядок определения параметров камеры сгорания, геометрических параметров проточной части.
курсовая работа [675,3 K], добавлен 22.02.2012