- •Московский государственный открытый
- •Расчетная часть
- •Расчет параметров элементов электропривода и передаточной функции звеньев неизменяемой части системы электропривода
- •2. Расчет требуемого коэффициента усиления усилителя Ку
- •3.Построение лачх нескорректированной системы
- •4. Расчет частоты среза желаемой лахч и построение желаемой лахч и лфчх
- •5. Определение передаточной функции корректирующего устройства и запаса по фазе на частоте среза
- •6. Передаточные функции замкнутой скорректированной системы электропривода
- •7. Расчет переходных процессов при отработке сигналов задания и возмущения
- •Параметры неизменяемой части системы Типоразмер двигателя м -
- •8. Сопоставление данных системы, выводы по работе
- •9. Литература
- •Двигатель постоянного тока, как колебательное звено
- •Вопросы к защите курсовой работы
Московский государственный открытый
университет
Кафедра «Электропривод и автоматизация
промышленных установок и технологических комплексов»
Теория автоматического управления
Курсовая работа
«Разработка системы управления электроприводом с заданными статическими и динамическими характеристиками»
Выполнил:
уч.шифр:
Проверил:
г. Москва
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
Техническое задание (ТЗ)
на параметры системы электропривода (табл. 3)
диапазон регулирования выходной координаты (скорости)……… Д=
допустимая ошибка по заданию номинальной скорости (статизм по задающему воздействию) не более…………………………………………………………………Sз тз=
допустимая ошибка от возмущения по моменту нагрузки Мс=0,8Мн (статизм по возмущению) не более……………………………………………….Sм тз=
перегулирование при отработке ступенчатого задающего воздействия не более…………………………………………………………………….тз=
время переходного процесса, не более……………………………... tпп тз=
число колебаний выходной координаты при отработке ступенчатого задающего воздействия, не более……………………………………………….. nкол тз.=
Структурная схема системы электропривода приведена на рис. 2.
Этапы синтеза замкнутой системы регулирования скорости:
расчет параметров заданной силовой части и запись передаточных функций звеньев неизменяемой части системы электропривода;
расчет требуемого коэффициента усиления усилителя, исходя из заданной точности;
построение ЛАЧХ нескорректированной системы с расчетным коэффициентом усиления усилителя;
расчет частоты среза желаемой ЛАЧХ и построение желаемой ЛАЧХ и ЛФЧХ;
определение передаточной функции корректирующего устройства и расчет запаса по фазе в скорректированной системе электропривода;
анализ передаточных функций замкнутой скорректированной системы электропривода;
расчет переходных процессов при отработке ступенчатых сигналов задания Uз и возмущения Мс с использованием учебной программы «ПОЛИНОМ»;
сопоставление данных ТЗ и полученных результатов, выводы по работе.
Расчетная часть
Расчет параметров элементов электропривода и передаточной 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
Номинальная мощность
Номинальная скорость
Номинальное напряжение
Номинальный ток якоря
Номинальный момент
М –
РН =
nН=
UН=
IH =
MH =
Сопротивление обмотки якоря при температуре t=150C Сопротивление обмотки дополнительных полюсов при температуре t=150C Число пар полюсов Момент инерции якоря двигателя
|
Rоя = Rдn = Zn = 2 Jдв = |
Расчетное сопротивление якорной цепи Rяцвключает в себя сопротивление обмотки якоряRоя, сопротивление дополнительных полюсовRдnи приведенное сопротивление согласующего трансформатораRтр. Эти сопротивления приводятся к температуреtрсч=1300C
Rяц=(Rяд+Rтр)·Кtрсч=
где Rяд15º=Rяо15º+Rдп15º- сопротивление якоря двигателя при температуре 15ºС;
Кtрсч= 1,32 – температурный коэффициент приведения сопротивлений.
Rтр- приведенное сопротивление согласующего трансформатора определяется соотношением
В курсовой работе упрощенно принимается, что
Rяц 2.5Rяд15º · Кtрсч=
Коэффициент передачи якорной цепи, используемый в дальнейшем, определяется соотношением
Kяц=
Индуктивность якорной цепи двигателя Lяцсодержит слагаемыеLяц=Lяд+Lт
где - расчетная величина индуктивности
якоря двигателя;
- номинальная угловая скорость двигателя
Lт- приведенная индуктивность согласующего трансформатора.
В курсовой работе индуктивность якорной цепи упрощенно принимается равной
Постоянная времени якорной цепи
Передаточная функция якорной цепи
Коэффициент момента двигателя и коэффициент Эдс вычисляются по паспортным данным
Суммарный момент инерции электропривода равен
J=Jд+Jпр=1,3Jд=
гдеJд- момент инерции якоря двигателя;
Jпр=0,3Jд- приведенный момент инерции редуктора и рабочего механизма.
Передаточная функция динамического звена, описывающего механическую часть электропривода, записывается в следующем виде
где
- механическая постоянная времени электропривода;
- модуль жесткости механической характеристики разомкнутой системы электропривода.
Коэффициент усиления тиристорного преобразователя при линейной регулировочной характеристике вычисляется из уравнения
KТП=
максимальная ЭДС тиристорного преобразователя с учетом допустимой 4х– кратной перегрузке двигателя;
где
UУH=10В – номинальное напряжение управления тиристорного преобразователя.
Постоянная времени тиристорного преобразователя ТТПопределяется используемой схемой выпрямления. Для трехфазной мостовой схемы
ТТП=
где Тс=0,02с – период напряжения питающей сети;
nф=6 – число фаз выпрямления (число тактов включения тиристоров за период) напряжения питающей сети.
Передаточная функция тиристорного преобразователя
Коэффициент обратной связи по скорости вычисляется из уравнения
где =10В – номинальное напряжение задания скорости.
Параметры неизменяемой силовой части системы электропривода следует свести в таблицу по форме табл. 4.