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
Выбор системы электропривода и типоразмера электродвигателя. Выбор силового оборудования и расчет параметров электропривода. Синтез системы автоматического управления. Анализ статических показателей, динамики электропривода. Расчет узлов ограничений.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 13.01.2016Функциональная и структурная схемы электропривода. Переход к относительным единицам. Определение параметров силового электрооборудования. Построение статических характеристик замкнутой системы электропривода. Выбор типа регуляторов и расчет их параметров.
курсовая работа [90,9 K], добавлен 17.04.2010Проектирование силовой части привода, статических и динамических режимов автоматизированного электропривода с аналоговой и цифровой системой управления. Выбор трансформатора и тиристоров, определение параметров регуляторов и датчиков обратных связей.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 31.05.2010Выбор элементов тиристорного преобразователя. Особенности расчета тиристорного преобразователя для электропривода постоянного тока. Характеристики основных элементов преобразователя и схем защиты. Подбор подходящих под результаты расчета элементов.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 14.10.2012Определение структуры и параметров объекта управления электроприводом (ЭП). Расчёт параметров элементов структурной схемы двухконтурной системы ЭП. Выбор элементов задатчика тока возбуждения. Разработка конструкции блока управления электропривода.
реферат [158,0 K], добавлен 29.07.2009Составление структурной схемы электропривода с непрерывным управлением. Выбор элементов системы автоматизированного непрерывного регулирования. Моделирование двухконтурной системы по току якоря. Расчет контура регулирования по скорости вращения вала.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.01.2015Передаточная функция разомкнутой системы. Анализ устойчивости системы автоматического управления. Амплитудно-фазовая частотная характеристика системы. Критерий устойчивости Гурвица. Анализ переходного процесса при подаче ступенчатого воздействия.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 18.10.2012Разработка силовой схемы преобразователя. Расчет параметров и выбор силового трансформатора, тиристоров, сглаживающего дросселя. Проектирование функциональной схемы АЭП и электрической схемы блока системы импульсно-фазного управления электропривода.
курсовая работа [575,2 K], добавлен 17.05.2014Выбор двигателя, усилителя мощности, составление передаточных функций системы слежения, расчет последовательного корректирующего звена методом амплитудно-частотной характеристики для моделирования переходных процессов в системе автоматического управления.
курсовая работа [184,6 K], добавлен 28.08.2010Разработка системы управления электроприводом механизма извлекателя оправок трубопрокатного агрегата с учетом его конструктивных особенностей и требований технологического процесса. Методы синтеза передаточных функций. Выбор типовых средств управления.
курсовая работа [334,1 K], добавлен 05.11.2013
