8

Московский государственный открытый

университет

Кафедра «Электропривод и автоматизация

промышленных установок и технологических комплексов»

Грехов В.П., Куприков А.В., Ключникова Г.А.

Теория автоматического управления

Задание и методические указания на курсовую работу

«Разработка системы управления электроприводом с заданными статическими и динамическими характеристиками»

Для студентов специальности 140604 –

«Электропривод и автоматизация промышленных

установок и технологических комплексов»

г. Москва

2003 г.

1. Задание

В курсовой работе решается задача синтеза одноконтурной системы электропривода регулирования скорости, обладающей статическими и динамическими показателями, сформулированными в техническом задании.

Силовая часть электропривода выполнена по схеме тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока (ТП-Д).

Функциональная схема системы электропривода с отрицательной обратной связью по скорости приведена на рис. 1^*. Номинальная скорость двигателя определяется четностью или нечетностью предпоследней цифры шифра. Тип электродвигателя и его мощность задаются значением последней цифрой шифра в табл. 1 или табл. 2. Схема выпрямления тиристорного преобразователя – трехфазная мостовая.

Техническое задание (тз)

на параметры системы электропривода (табл. 3)

1. диапазон регулирования выходной координаты (скорости)………Д_

2. допустимая ошибка по заданию номинальной скорости (статизм по задающему воздействию) не более…………………………………………………………………..S_{з тз}

3. допустимая ошибка от возмущения по моменту нагрузки М_с=0,8М_н (статизм по возмущению) не более……………………………………………….S_{м тз}

4. перегулирование при отработке ступенчатого задающего воздействия не более……………………………………………………………………..._тз

5. время переходного процесса, не более……………………………...t_{пп тз}

6. число колебаний выходной координаты при отработке ступенчатого задающего воздействия, не более………………………………………………..n_{кол тз}.

Структурная схема системы электропривода приведена на рис. 2.

Этапы синтеза замкнутой системы регулирования скорости:

1. расчет параметров заданной силовой части и запись передаточных функций звеньев неизменяемой части системы электропривода;

2. расчет требуемого коэффициента усиления усилителя, исходя из заданной точности;

3. построение ЛАЧХ нескорректированной системы с расчетным коэффициентом усиления усилителя;

4. расчет частоты среза желаемой ЛАЧХ и построение желаемой ЛАЧХ и ЛФЧХ;

5. определение передаточной функции корректирующего устройства и расчет запаса по фазе в скорректированной системе электропривода;

6. анализ передаточных функций замкнутой скорректированной системы электропривода;

7. расчет переходных процессов при отработке сигналов задания U_з и возмущения М_с с использованием учебной программы «ПОЛИНОМ»;

8. сопоставление данных ТЗ и полученных результатов, выводы по работе.

2. Методические указания

2.1. Расчет параметров элементов электропривода и передаточные функции звеньев неизменяемой части системы электропривода

Неизменяемая часть системы электропривода включает в себя тиристорный преобразователь и двигатель с редуктором и рабочим механизмом.

Параметры динамических звеньев, входящих в состав неизменяемой части, рассчитываются по паспортным данным двигателя. Для этого выписываются данные выбранного двигателя по форме:

Типоразмер двигателя – М …..………………………………………………….………

Номинальная мощность, Р_н ……………………………………………………………

Номинальная скорость, n_н ………………………………………………………………

Номинальное напряжение, U_н ………………………………………….………………

Номинальный ток якоря, I_н ……………………………………………………………

Номинальный момент, M_н ………………………………………………………………

Сопротивление обмотки якоря при температуре t=15^С, R_оя…………………………

Сопротивление обмотки дополнительных полюсов при температуре t=15^С, R_дп…

Число пар полюсов, р_п ...……………………………………………………………….2

Момент инерции якоря двигателя, J_дв………………………………………………….

Расчетное сопротивление якорной цепи R_яц включает в себя сопротивление обмотки якоря R_оя, сопротивление дополнительных полюсов R_дп и приведенное сопротивление согласующего трансформатора R_тр. Эти сопротивления приводятся к температуре t_рсч=130^С

где - сопротивление якоря двигателя при температуре15С;

- температурный коэффициент приведения сопротивлений.

- приведенное сопротивление согласующего трансформатора определяется соотношением

В курсовой работе упрощенно принимается, что

. (1)

Коэффициент якорной цепи, используемый в дальнейшем, определяется соотношением

.

Индуктивность якорной цепи двигателя L_яц содержит слагаемые

,

где - расчетная величина индуктивности якоря двигателя;

- номинальная угловая скорость двигателя.

- приведенная индуктивность согласующего трансформатора;

В курсовой работе индуктивность якорной цепи упрощенно принимается равной

. (2)

Постоянная времени якорной цепи

Передаточная функция якорной цепи

Коэффициент момента двигателя и коэффициент ЭДС вычисляются по паспортным данным

где к_к - конструктивный коэффициент двигателя;

Ф_н - номинальный поток возбуждения.