МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

Кафедра «Электрическая тяга»

Курсовой проект

по дисциплине:

«Теория автоматического управления»

Выполнил:

студент группы АТЭ-413

Шария В.Б._____________

Проверил:

Чучин А.А._______________

Москва – 2012

Содержание

Введение………………………………………………………………………………………….3

1. Разработка принципиальной и функциональной схемы САУ………………………..4

   1. Разработка принципиальной схемы………………………………………...…..4

   2. Разработка функциональной схемы………………………………………….....5

2. Расчет параметров тягового электродвигателя………………………………………...7

3. Разработка структурной схемы САУ и определение передаточных функций устройств и разомкнутой системы…………………………………………………….10

   1. Упрощенная функциональная схема САУ и расчет параметров эквивалентного тягового электродвигателя……………………......................10

   2. Передаточные функции измерительного ИУ, управляющего УУ и исполнительного ИсУ устройств……………………………………………...13

   3. Передаточная функция объекта управления ОУ…………………………......17

   4. Структурная схема и передаточная функция разомкнутой САУ…………...23

Заключение……………………………………………………………………………………...25

Список использованной литературы………………………………………….........................26

Введение

В настоящее время системы автоматического управления (САУ) получают на электроподвижном составе (э.п.с.) все более широкое распространение. САУ скорости и тока тяговых электродвигателей (т.э.д.) имеются на новых электровозах всех серий, начиная с ВЛ85; САУ постоянно совершенствуются, усложняются и будут использоваться на перспективном э.п.с. всех последующих серий, как постоянного так и переменного тока.

Это предъявляет к инженерно-техническому персоналу железнодорожных предприятий все более высокие требования по уровню подготовки в области автоматизации э.п.с. Знание устройства и принципов работы автоматизированных систем, основ их проектирования и разработки является неотъемлемой частью квалификации современного специалиста в области электрического транспорта.

Целью данной курсовой работы является разработка системы автоматического регулирования скорости электровоза постоянного тока, с тяговыми двигателями последовательного возбуждения в режиме тяги и управлением напряжения.

1 Разработка принципиальной и функциональной схемы сау

1.1 Разработка принципиальной схемы

Принципиальная схема дает представление о составе системы, подлежащей автоматизации, и принципе включения в неё устройств автоматики. Одинаковые силовые устройства, встречающиеся в схеме несколько раз (например, полупроводниковые преобразователи), достаточно изобразить подробно однократно, а в дальнейшем показывать их условно. Это же относится к повторяющимся элементам системы автоматики, например, к датчикам тока.

Для многосекционных электровозов схему достаточно составить для одной секции.

Выбор исполнительных устройств (ИсУ) и измерительных устройств (ИУ) определяется силовой схемой э.п.с. В данной курсовой работе в качестве ИсУ выбран импульсный прерыватель постоянного напряжения (ИППН), а в качестве ИУ - тахогенератор.

На рисунке 1.1 приведена принципиальная схема для э.п.с. постоянного тока с т.э.д. последовательного возбуждения.

1.2 Разработка функциональной схемы

Функциональная схема предназначена для описания принципа работы разрабатываемой САУ. Она составлена на основе упрощенной принципиальной схемы и приведена на рисунке 1.2.

В функциональной схеме выделены и отражены все функциональные устройства системы и представлены цепи автоматического регулятора. Цепи воздействий обозначены теми координатами (показателями тех физических процессов), по которым эти воздействия осуществляются.

На рассматриваемом э.п.с. имеется 6 объектов управления, представляющие собой двигатели последовательного возбуждения. Воздействие на каждый из них осуществляется по двум каналам U_к – напряжение на зажимах тягового двигателя и β – регулирование возбуждения. Для этого в системе регулирования включены следующие регуляторы:

РС – регулятор скорости. Выполняет групповое управление всеми тяговыми двигателями и обеспечивает стабилизацию до выхода на автоматическую характеристику, т.е. U_к=U_кн.

РВО – регулятор возбуждения общий. Вступает в работу после выхода на автоматическую характеристику и выполняет стабилизацию скорости путем изменения β на всех тяговых двигателях.

РВИ1-РВИ6 – регуляторы возбуждения индивидуальные. Выполняют индивидуальное регулирование β_i на каждом тяговом двигателе так, чтобы обеспечивать выравнивание скоростей.

Выходные координаты тяговых двигателей υ₁-υ₆ поступают на соответствующие ИУ1-ИУ6, сигналы U_2-1-U_2-6 с выхода которых проходят на промежуточное устройство ПУ2. Это устройство выбирает из всех сигналов сигнал U_2м пропорциональный наименьшей скорости, т.к. сигнал большей скорости провоцирует срыв сцепления. Сигнал U_2м является сигналом главной обратной связи и поступает на вход устройства сравнения УС1. Сигнал ΔU c выхода этого устройства поступает на вход ПУ1, который вначале пропускает его на регулятор скорости РС, а после выхода на автоматическую характеристику (после того как U_к=U_кн) ПУ1 пропускает ΔU на РВО. Выходной сигнал U_р2 складывается с выходными сигналами РВИ1-РВИ6. Результаты сложения поступают на входы соответствующих управляющих устройств УУ2-i, которые формируют индивидуальные сигналы управления для каждого тягового двигателя α_2-i. Эти сигналы управляют работой ИсУ2-i, выполняющих индивидуальное регулирование поля тяговых двигателей β_i. Под действием β_i выполняется выравнивание скоростей двигателей. На входы РВИ1-РВИ6 поступают сигналы ΔU_i, характеризующие отклонение скорости от наименьшего значения, поэтому сигналы на выходах этих регуляторов определяют степень индивидуального воздействия на каждый двигатель для выравнивания скоростей.

Функциональная схема подразделяет систему на отдельные функциональные устройства в соответствии с выполняемыми ими функциями и предназначена для описания принципа работы САУ.