1.Разработка структурной схемы сау.

В курсовом проекте предусматривается разработка графической структурной схемы САУ в соответствии с функциональной схемы исходной САУ.

В исходной функциональной схеме САУ объект управления (ОУ) является аналогом таких реальных технических устройств, как рабочий орган грузоподъемного крана, путевой машины, строительного манипулятора, других механизмов и машин.

Выходной параметр системы Хвых задается как линейное L=0.6м перемещение объекта управления.

Движущее силовое воздействие на ОУ в системе осуществляется исполнительным механизмом (ИМ), который представлен электромашинным усилителем постоянного тока G, электродвигателем М (постоянного тока с параллельной обмоткой) и механическим редуктором Р₁.

Задаваемая величина рабочего хода объекта управления определяется величиной входного сигнала Х_вх системы управления. В исходной функциональной схеме САУ используется электрический входной сигнал постоянного тока Х_вх, В.

Контроль величины выходного сигнала (осуществление обратной связи в системе управления) выполняется измерительным органом, состоящим из датчика перемещения (потенциометра RP) и механической передачи Р₂.

На выходе датчика формируется электрический сигнал обратной связи Х_ос, имеющий одинаковую размерность с входным сигналом Х_ВХ,В.

Управляющим органом САУ является электронный суммирующий усилитель ДА, выполняющий алгебраическое сравнение сигналов Х_ВХ и Х_ос и формирующий сигнал рассогласования ΔХ, В. С выхода ДА усиленный сигнал рассогласования подается на вход усилителя мощности G.

Для исследования исходной САУ, представленной в виде функциональной схемы, составляется графическая схема (рис.2)

Рис.2 Графическая модель исходной САУ

2.Определение мощности привода объекта управления

Так как объект управления совершает линейное перемещение, то мощность привода определяется по формуле

где Р_оу – мощность привода ОУ кВт

К_з – коэффициент запаса мощности

F- сила сопротивления движению, Н

m – приведенная масса, кг

V- линейная скорость, м/с

ŋ – КПД

а – ускорение разгона, м/с²

Для заданного варианта исходной САУ известны величины:

К_з=2, F=200 Н, m=200 кг, а=0,8 м/с², V=0,16 м/с, ŋ=0,8.

3 Выбор электродвигателя постоянного тока, составление передаточных функций

Выбор электродвигателя постоянного тока производится по условию:

где Р_М – мощность электродвигателя, кВт.

Выбран электродвигатель постоянного тока с параллельной обмоткой возбуждения МИ-21 со следующими параметрами: Мощность

Р_М=0,25 кВт, частота вращения n=3000 об/мин, напряжение питания U=110 В, передаточный коэффициент К_м=27, постоянная времени

Т_м= 0,08 с.

В курсовом проекте электродвигатель математически моделируется в виде типового инерционного звена автоматики с передаточной функцией

где р – дифференциальный оператор,

Редуктор Р1, передающий движение от электродвигателя М к объекту управления ОУ, моделируется в виде безынерционного типового звена автоматики, имеющего передаточную функцию

где К_м – передаточный коэффициент

Величина передаточного коэффициента определяется по формуле

где v - линейная скорость объекта управления

n -частота вращения электродвигателя.

Объект управления ОУ моделируется в виде безынерционного звена автоматики с передаточной функцией