2. Описание принципиальной схемы

В каждом индивидуальном задании имеется упрощенная принципиальная схема САР. Для правильного выполнения курсового проекта необходимо знать назначение всех элементов схемы.

На принципиальной схеме с помощью условных обозначений показаны соединения и взаимодействие отдельных звеньев САР.

Система автоматического регулирования, рассматриваемая в качестве примера в методических указаниях и изображенная на рис. 2.1, представляет собой автоматический регулятор числа оборотов двигателя.

На схеме сделаны следующие обозначения: 1 – потенциометр R (задатчик оборотов двигателя); 2 – электронный усилитель (ЭУ); 3 – обмотка возбуждения генератора (ОВГ); 4 – якорь генератора (Г); 5 – якорь двигателя (Д); 6 – тахогенератор (ТГ); 7 – редуктор; 8 – рабочий механизм (РМ); 9 - обмотка возбуждения двигателя (ОВД).

Рис. 2.1. Принципиальная схема САР

Так как в системе применена отрицательная обратная связь то при отсутствии возмущающих воздействий (М = const), величина напряжения на входе электронного усилителя будет определяться разностью заданного напряжения U_з и напряжения тахогенератора U_тг:

U = U_з – U_тг. (2.1)

При отсутствии возмущающих воздействий и неизменном задающем напряжении U_з скорость вращения двигателя и тахогенератора постоянна, поэтому U = const. Следовательно, система будет находиться в равновесии, и все переменные описывающие ее поведение будут оставаться неизменными.

При возникновении возмущающего воздействия изменится скорость вращения двигателя и тахогенератора, что приведет к изменению величины U_гт на величину U_тг. Это в свою очередь вызовет изменение разницы:

U = U_з – (U_тг  U_тг). (2.2)

Величина U_тг будет иметь знак, соответствующий направлению изменения числа оборотов двигателя либо в сторону увеличения, либо в сторону уменьшения. Под действием изменившейся величины U изменится напряжение на выходе электронного усилителя, что вызовет изменение тока в обмотке возбуждения генератора, а это, соответственно, вызовет изменение напряжения на якоре генератора, что повлечет за собой изменение скорости вращения двигателя. Скорость вращение якоря генератора считается постоянной и не оказывает влияния на работу САР. Возбуждение двигателя осуществляется обмоткой возбуждения (ОВД), питающейся от внешнего стабилизированного источника (в работе схемы не учитывается). Переходной процесс в САР будет протекать до тех пор, пока система не придет в равновесное состояние и скорость вращения двигателя не установится в соответствии с новыми условиями.

В пояснительной записке аналогичным образом должен быть описан принцип работы схемы по своему варианту задания.

3. Структурная схема и коэффициент усиления сар

3.1. Составление структурной схемы сар

Структурная схема составляется на основании анализа принципиальной схемы САР. На структурной схеме изображаются связи между отдельными частями САР (динамическими звеньями), входные и выходные сигналы всех звеньев, а также направления действия сигналов.

При составлении структурной схемы САР не учитывается конструктивное исполнение конкретных физических объектов (элементов САР). Так генератор постоянного тока независимого возбуждения можно разделить на два звена – отдельно обмотка возбуждения и статор, отдельно якорная часть. Структурная схема САР для рассматриваемого примера представлена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Структурная схема САР

В данном случае САР состоит из следующих динамических звеньев:

1) элемент сравнения (ЭС) – производит сравнение заданного напряжения (U_з) с напряжением тахогенератора (U_тг), он реализован в виде схемного решения осуществляющего вычитание двух напряжений по формуле (2.1) – формирует сигнал рассогласования (U);

2) электронный усилитель (ЭУ) – усиливает сигнал рассогласования до необходимого значения (входная величина U, выходная – U_эу);

3) обмотка возбуждения генератора (ОВГ) – обеспечивает необходимое возбуждение генератора (входная величина U_эу, выходная – Ф);

4) якорь генератора (Г) – вырабатывает регулирующее воздействие (входная величина Ф, выходная – U_г);

5) объект регулирования двигатель (Д) – вращает рабочий механизм (входная величина U_г, выходная – n);

6) обратная связь тахогенератор (ТГ) – измеряет фактическое значение регулируемой величины (входная величина n, выходная – U_тг).

При разделении принципиальной схемы на динамические звенья необходимо придерживаться следующих правил:

• каждый отдельное звено должно являться типовым динамическим звеном, подробно см. [1];

• количество звеньев должно быть оптимальным по условию простоты дальнейшего расчета и точности получаемых результатов.

В рассматриваемом примере возможно объединение звеньев 3 (Г) и 4 (ОВ) в одно звено, вырабатывающее регулирующее воздействие, входной величиной объединенного звена будет U_эу, а выходной - U_г. В рамках данной работы могут быть использован любой вариант построения структурной схемы для генератора.

Пояснительная записка курсового проекта должна содержать рисунок структурной схемы и краткое описание каждого динамического звена, его входной и выходной величины.