1. Задание

Задана система автоматического управления (САУ) с исполнительным механизмом приводимым электродвигателем постоянного тока, который питается от тиристорного преобразователя.

Рисунок 1 – система автоматического управления с исполнительным механизмом,

Приводящим электродвигатель постоянного тока, запитанного от тиристорного преобразователя

Таблица 1- исходные данные

№ варианта
	кВА	кВ	В	%	%
24	250	6,3	220	2,8	7,2

Таблица 2- исходные данные из РГР по дисциплине «Электротехника и электроника»

№ варианта	Тип двиг.	РН	UH.	nN	Ia	Ra	rf	Jд	Режимы работы
-	-	кВт	В	об/мин	А	Ом	Ом	кгм2	-
13	П-72	25	440	1450	68	0,4	22	0,3	Д-Р-Тп

2. Требуется

1) Составить функциональную схему управления электроприводом постоянного тока с тремя обратными связями: по ,по , по .

2) В соответствии с функциональной схемой составить структурную схему и рассчитать параметры ее отдельных элементов (тиристорного преобразователя, двигателя постоянного тока, значения коэффициентов обратных связей).

3) Определить передаточные функции:

3.1) Разомкнутой системы.

3.2) Замкнутой системы по управляющему воздействию.

3.3) Замкнутой системы по возмущающему воздействию.

4) Рассчитать и построить статические характеристики системы по управлению и возмущению.

5) Используя MATHLAB, получить графики переходных процессов не скорректированной системы и качественные показатели переходного процесса.

6)Рассчитать параметры регулятора: “И” – регулятора, “ПИ” – регулятора, “ПД” – регулятора, обеспечивающих заданные показатели качества системы.

7) Используя Simulinkполучить графики переходных процессов скорректированной системы и качественные показатели переходного процесса.

1. Примечание:

1) Данные для расчета системы взять из задания на РГР по дисциплине “Электротехника и электроника”.

2) а) перерегулирование по управлению принять: ;

б)перерегулирование по возмущению: ;

в) время переходного процесса (быстродействие): .

3) Рекомендуемые значения коэффициентов обратной связи:

- коэффициент обратной связи по напряжению;

- коэффициент обратной связи по времени;

- коэффициент обратной связи по скорости;

4) Требования по точности:

3. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

3.1. Функциональная схема управления электроприводом постоянного тока с тремя обратными связями: по U, по I, по .

3.2. Структурная схема и расчет параметров ее отдельных элементов

3.2.1. Передаточная функция регулятора. Расчет передаточной функции регулятора

1) Регулятор

2) Тиристорныйпреобразователь: - апериодическое звено.

, тогда

для .

3.2.2. Передаточная функция двигателя. Расчет передаточной функции регулятора

1 ) Двигатель постоянного тока:

2) Конструктивная постоянная двигателя:

3) Скорость идеального холостого хода:

4) Номинальное падение скорости:

5) Номинальный момент двигателя:

4.1 Электромагнитный

4.2 На валу двигателя

6) Постоянная времени:

5.1 Механическая:

5.2 Электромагнитная:

7) Коэффициент усиления тиристорного преобразователя:

8) Постоянная времени тиристорного преобразователя:

9) Уравнение для двигателя постоянного тока (электрическая часть):

1-ое ур-е в изображениях и тогда:

и тогда:

10) Уравнение для двигателя постоянного тока (механическая часть):

3.3 Расчет полной структурной схемы

3.3.1Преобразование полной структурной схемы.

3.3.1.1 Охват ТП отрицательной обратной связью (по напряжению):

3.3.1.2 Последовательное соединение звеньев и :

3.3.1.3 Охват обратной связью по току :

3.3.1.4 Сложение двух параллельных обратных связей:

3.3.1.5 Перенос сумматора и нахождение управляющей функции замкнутой системы по управлению:

3.3.2 Операторная передаточная функция замкнутой и разомкнутой системы по управлению:

3.3.3 Операторная передаточная функция замкнутой системы по возмущению:

3.4 Перерегулирование по управлению

Падение скорости:

При помощи виртуальной установки, получаем значение при ,

а так же по “Display” определяем:

;

.

До этого:

Из графика находим максимальную скорость:

- “перерегулирование по управлению”

По заданию: - условие выполняется.

3.5 Быстродействие системы (Время переходного процесса).

t=0,195

t=0,065

-5%ω0=154,4

+5%ω0=170

ω0=161,8

ωmax=233

ω

t

Время переходного процесса: - определяем из графика.

- показатели замкнутой системы.

Требования по ограничению координат:

из графика находим:

3.6Статическое падение скорости в разомкнутой и замкнутой системе

3.6.1 Статические характеристики

Рис. Статистическая характеристика по управлению замкнутой системы

Рис. Статистическая характеристика скорректированной системы

3.7 Проверка быстродействия системы. График.

- время регулирования.

- укладываемся в допустимые пределы,

так как : .

3.8 Расчеты с использованием «MatLab»

3.8.1. Задание полученных значений коэффициентов b0,a0-a3, d0- d3;с0-с2. Определение передаточной функции разомкнутой и замкнутой (по управлению и возмущению)

%Расчет САУ%

%Ввод данных%

a_0=0.000074;

a_1=0.00965;

a_2=0.472;

a_3=11.1;

b_0=18.0;

d_0=0.000074;

d_1=0.00965;

d_2=0.472;

d_3=29.1;

c_0=0.000041;

c_1=0.153;

c_2=7.12;

Ia=68;

Uzad=447;

%Передаточная функция разомкнутой САУ по управлению%

n=[b_0];d=[a_0 a_1 a_2 a_3];Wraz=tf(n,d)

% Передаточная функция замкнутой системы САУ по управлению%

n=[b_0];d=[d_0 d_1 d_2 d_3];Wzam=tf(n,d)

%Переходный процесс по управлению%

t=[0:0.001:1];[y_1,t]=step(Wzam*Uzad,t);plot(t,y_1),grid;

%Передаточная функция замкнутой САУ по возмущению%

n=[c_0 c_1 c_2];d=[d_0 d_1 d_2 d_3];Wvoz=tf(n,d)

%Переходный процесс по возмущению%

t=[0:0.001:1];[y_2,t]=step(Wvoz*Ia,t);plot(t,y_2),grid;

figure(3);

SUBPLOT(2,1,1),plot(t,y_1),grid;

SUBPLOT(2,1,2),plot(t,y_2),grid;

Transfer function:

Transfer function:

18

-------------------------------------------

7.4e-005 s^3 + 0.00965 s^2 + 0.472 s + 11.1

Transfer function:

18

-------------------------------------------

7.4e-005 s^3 + 0.00965 s^2 + 0.472 s + 29.1

Transfer function:

4.1e-005 s^2 + 0.153 s + 7.12

-------------------------------------------

7.4e-005 s^3 + 0.00965 s^2 + 0.472 s + 29.1