|
Курсовая работа: Разработка системы автоматического управления положением объектаКурсовая работа: Разработка системы автоматического управления положением объектаКУРСОВАЯ РАБОТА "Разработка системы автоматического управления положением объекта"Пенза, 2010 Введение Автоматическое управление различными техническими объектами является одним из самых прогрессивных направлений в развитии техники. При автоматическом регулировании задача поддержания постоянства регулируемой величины или изменения её по какому-либо закону должна выполняться без непосредственного участия человека. Устройство, освобождающее человека от выполнения функций регулирования, называемое регулятором в совокупности с объектом управления называется системой автоматического управления (САУ). Все САУ по принципу действия можно разделить на 3 группы: разомкнутые системы (регулирующее воздействие определяется лишь информацией о цели управления, которая заключена в задающем воздействии), САУ, действующие по принципу регулирования по отклонению (регулирующее воздействие определяется не только информацией о цели управления, заключенной в задающем воздействии, но и на основе информации о результатах регулирования), системы, сочетающие принцип регулирования по отклонению и по возмущению (регулирующее воздействие определяется информацией о цели управления, заключенной в задающем воздействии, действительным значением регулируемой величины и информацией о возмущающем воздействии). САУ, действующие по принципу регулирования по отклонению, являются в настоящее время самым распространённым классом автоматических систем. Такие системы находят широкое применение для автоматического регулирования различных физических величин в объектах, относящихся к различным отраслям техники (регулирование напряжения и частоты источников питания, давления и температуры в герметичной камере, курса и высоты полёта самолёта). В данной работе разрабатывается следящая система, которая также действует по принципу регулирования по отклонению, что существенно повышает точность ее регулирования. Разработка системы будет проходит в несколько этапов: – первая часть курсового проекта будет посвящена выбору и расчету основных элементов нестабилизированной системы, – вторая часть анализу устойчивости системы и синтезу корректирующего устройства, обеспечивающего требуемые качественные показатели, – последняя часть разработке и описанию схемы электрической принципиальной. нестабилизированный система управление корректирующий 1. Статический расчет системы 1.1 Составление функциональной схемы системы Из данных технического задания видно, что объект управления вращается с угловой скоростью и угловым ускорением , следовательно, для приведения его во вращение необходим исполнительный элемент, который будет передавать вращающий момент к объекту управления. В качестве исполнительных элементов в системах автоматического управления, как правило, применяются электродвигатели постоянного и переменного тока. Электродвигатель будет передавать вращающий момент к объекту управления через редуктор. Для определения сигнала рассогласования необходимо включить в схему элемент сравнения, а для усиления сигнала рассогласования до величины, обеспечивающей нормальную работу электродвигателя, необходимо включить в схему усилительно-преобразовательный элемент. Таким образом, предварительная функциональная схема следящей системы может быть представлена, как показано на рисунке 1. Рисунок 1 ЭС – элемент сравнения; УПЭ – усилительно-преобразовательный элемент; ЭД – электродвигатель; РЕД – понижающий редуктор; ОУ – объект управления; X – задающее (управляющее) воздействие; XОС – сигнал обратной связи; XС – сигнал рассогласования; XР – регулирующее воздействие; Область, обведенная пунктиром на рисунке 1 – является управляющей частью системы (регулятором); Y – регулируемая величина. 1.2 Выбор основных элементов системы 1.2.1 Выбор исполнительного электродвигателя В большинстве автоматических систем управление потоками сырья и энергии осуществляется с помощью регулирующих органов, приводимых в движение электродвигателями постоянного и переменного тока. Выбор электродвигателя определяется мощностью, необходимой для перемещения регулирующего органа или объекта управления, а также перечнем разрешенных источников питания. В общем случае механическая нагрузка на оси регулирующего органа (оси нагрузки) характеризуется моментом трения , моментом инерции , частотой вращения , угловым ускорением . Обычно вал двигателя соединяется с нагрузкой через понижающий редуктор с передаточным числом , тогда требуемая мощность электродвигателя для перемещения объекта управления рассчитаем: (1) где – КПД редуктора из диапазона (0,7.. 0,9). По справочным данным, помещенным в /1/, выбираем двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением СЛ-521 мощностью 77 Вт, технические данные которого приведены в таблице 1. Таблица 1
Так как двигатель маломощный, то момент инерции двигателя совместно с редуктором возьмем равным Пусковой ток якоря связан с его номинальным током соотношением Приняв , определим сопротивление в цепи якоря Ом Добавочное сопротивление в цепи якоря определяется следующим образом Ом Передаточное число редуктора определим по формуле Выберем число пар зацеплений редуктора. Так как , что больше 3, но меньше 10, то примем . Пользуясь номограммой (рисунок 2) для определения передаточного числа каждой пары, находим Рисунок 2 Схема редуктора представлена на рисунке 3: Рисунок 3 Подсчитаем коэффициенты и , где – конструктивная постоянная вращающего момента двигателя, – конструктивная постоянная противоэдс якоря. Конструктивная постоянная может быть вычислена по номинальным паспортным данным двигателя: Коэффициент в зависимости от выбора единицы измерения вращающего момента и частоты вращения, связан с коэффициентом . В частности в системе СИ они равны.
Номинальный момент двигателя
Пусковой момент двигателя
Для проверки двигателя по вращающему моменту определим Так как , то условие выполняется. Проверка двигателя по максимальной частоте вращения дает , где - максимальная частота вращения двигателя необходимая для заданной системы, – угловая скорость нагрузки, заданная в ТЗ. , где – максимально возможная частота вращения двигателя Так как , то условие выполняется. Проверка двигателя на способность развивать ускорение дает , где – максимальное угловое ускорение двигателя с редуктором Так как , т.е. 11470, то условие выполняется. Определим параметры двигателя, необходимые для составления его передаточной функции. Коэффициент передачи: Коэффициент внутреннего демпфирования: Электромеханическая постоянная времени с учетом нагрузки: Электромагнитная постоянная времени: Передаточная функция двигателя будет иметь вид: . Для удобства построения логарифмических характеристик это выражение следует привести к виду: , где , тогда 1.2.2 Выбор элемента сравнения В следящих системах, предназначенных для отработки угла поворота, в качестве элементов сравнения часто применяются схемы на сельсинах и вращающихся трансформаторах. Элемент сравнения осуществляет сравнение заданного значения регулируемой величины с действительным значением. Помимо выделения сигнала рассогласования сравнивающий элемент выполняет функции преобразования входных сигналов к виду, удобному для дальнейшего применения в системе. Основным критерием при выборе элемента сравнения является его максимальная статическая погрешность. Общая погрешность элемента сравнения не должна превышать 0,3…0,5 от . Т.к. заданная ошибка достаточно велика, то в качестве элементов сравнения были выбраны сельсины. Датчик рассогласования выполнен в виде одноканальной схемы на сельсинах, работающих в трансформаторном режиме. Схема элемента сравнения представлена на рисунке 4. Рисунок 4 СД – сельсин-датчик, СП – сельсин-приёмник. Ошибка покоя и , т.е. Частота вращения вала: По частоте вращения вала и по ошибке следования выбираем сельсины СС-405ТВ, технические данные которых приведены в таблице 2. Выбираем первый класс точности. Таблица 2
Общая погрешность элемента сравнения . Таким образом, условие выполняется, следовательно, сельсины были выбраны правильно. При малых углах рассогласования коэффициент преобразования схемы на сельсинах приблизительно равен максимальному напряжению синхронизации:
1.2.3 Определение коэффициента передачи разомкнутой системы При расчете следящей системы методом эквивалентного синусоидального режима коэффициент передачи разомкнутой системы определяется из условия обеспечения заданных среднеквадратичных значений погрешности следования и погрешности покоя. Коэффициент передачи разомкнутой системы связан с коэффициентами передачи отдельных устройств соотношением: , где – коэффициент усиления усилительного устройства. Погрешность от люфта в зацеплениях редуктора: |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Рефераты бесплатно, реферат бесплатно, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, рефераты на тему, сочинения, курсовые, дипломы, научные работы и многое другое. |
||
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна. |