МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уральский федеральный университет имени первого Президента России

Б.Н. Ельцина»

Кафедра «Электропривод и автоматизация промышленных установок»

Расчет систем автоматизированного

Электропривода постоянного тока

Курсовой проект

Пояснительная записка

140604.000 000.027 ПЗ

Руководитель к.т.н., доцент Студент гр. ЭНЗ-220508нс

Ишматов З.Ш. Овчинников О.А.

Екатеринбург

2014 год

Содержание

Содержание	2
Задание на проектирование	3
Введение	6
Синтез последовательного корректирующего устройства – регулятора скорости (РС)	7
Определение передаточной функции неизменяемой части	8
Построение ЛАЧХ неизменяемой части системы	9
Построение желаемой ЛАЧХ разомкнутой системы и синтез корректирующего устройства	9
Анализ качества по реакции на ступенчатое задающее воздействие	9
Исследование устойчивости и качества системы	9
Определение запасов устойчивости	9
Построение реакции системы (t), i(t) на возмущающее воздействие – ступенчатое изменение iс(t)= 1(t)	9
Построение реакции системы (t), i(t) на типовое трапецеидальное задающее воздействие 3(t)= t	9
Исследование точности системы	9
Вычисление коэффициентов ошибок и систематических ошибок	9
Вычисление оценок степени влияния помех	9
Оценка ошибок системы моделированием	9
Конструктивные расчеты РС	9
Определение параметров непрерывного РС	9
Расчет алгоритма работы цифрового регулятора	9
Анализ качества системы с цифровым РС при ступенчатом изменении задающего воздействия 3(t)= t	9
Заключение	9
Библиографический список	9

Задание на проектирование

Исследовать автоматизированный электропривод постоянного тока, функциональная схема которого представлена на рис.1.

Схема включает два контура регулирования: внутренний – контур регулирования тока и внешний – контур регулирования скорости.

В контур регулирования тока входят регулятор тока (РТ), тиристорный преобразователь (ТП), звено, учитывающее электромагнитную инерцию двигателя постоянного тока (Д1), и датчик тока (ДТ). Регулирование тока в контуре осуществляется регулятором тока РТ, который получает информацию о задачах управления (i₃) от регулятора скорости РС и информацию о результатах управления от датчика ДТ.

Регулирование тока осуществляется в соответствии с пропорционально-интегральным законом управления.

В контур регулирования скорости входят регулятор скорости (РС), замкнутый контур регулирования тока, звено, учитывающее механическую инерцию двигателя постоянного тока (Д2), и датчик скорости (ДС). Сигнал задания для системы в целом формируется задатчиком интенсивности (ЗИ), обеспечивающим необходимый темп изменения скорости.

Принцип функционирования контура скорости аналогичен контуру тока. При необходимости ограничение тока якоря двигателя (i) может осуществляться нелинейной обратной связью в регуляторе скорости.

Рис.1. Функциональная схема электропривода постоянного тока

₃ – входной сигнал; i_с – статический ток (нагрузка, действующая на валу двигателя)

На основании функциональной схемы электропривода постоянного тока составлена структурная схема системы, изображенная на рис.2, являющаяся основной исходной расчетной схемой.

Рис.2. Структурная схема электропривода постоянного тока

N(t) – сигнал помехи

Передаточные функции элементов схемы автоматического регулирования(САР):

- регулятор тока,

где сопротивление якорной цепи,

Тя = 0,024 с – электромагнитная постоянная времени электропривода,

Т с – постоянная времени фильтра на входе преобразователя,

Кп = 2,7 – коэффициент преобразователя,

Кдт = 0,24 – коэффициент датчика тока;

л- тиристорный преобразователь;

- звено, учитывающее электромагнитную инерцию двигателя постоянного тока (ДПТ);

- звено, учитывающее механическую инерцию ДПТ,

где Тм = 0,06 – электромеханическая постоянная времени электропривода;

W_дт(р) = К_дт - датчик тока;

W_дс(р) = К_дс - датчик скорости,

где К_дс = 1 – коэффициент датчика скорости;

Т = 0,02 с – период дискретности цифрового регулятора скорости.

Проектируемая система должна обеспечить следующие показатели качества переходного процесса при ₃(t) = 1(t):

1) перерегулирование  ≤ (30-50) %;

2) время достижения максимума t_m = (0,15-0,2) с;

3) время переходного процесса t_п = (0,3-0,4) с.

Требуемый порядок ^*астатизма – второй.

^*астати́зм - свойство системы автоматического управления приводить ошибку регулирования к нулю при постоянном внешнем воздействии на данную систему.

Введение

Целью курсовой работы является изучение и самостоятельное применение основных положений классической теории автоматического управления в решении задачи электропривода – анализе системы автоматизированного электропривода постоянного тока и синтезе последовательного корректирующего устройства. Настоящая работа рассматривает задачи анализа и синтеза линейных непрерывных систем, а также отдельные приложения теории линейных импульсных (цифровых) систем управления. В качестве основного метода исследования используется метод логарифмических частотных характеристик (ЛАЧХ), который отличается простотой, наглядностью и приводит к легко обозримым результатам. Это позволяет применить его наряду с методами, основанными на использовании вычислительной техники, которые также используются в ходе выполнения работы.

Задача проектирования последовательного корректирующего устройства САУ состоит в том, чтобы на основании некоторых сведений об объекте управления и заданным техническим требованиям к системе в целом, рассчитать регулятор скорости, проверить его реакцию на различные возмущающие воздействия и помехи, выбрать соответствующую элементную базу, сконструировать регулятор, провести необходимые испытания и качественную наладку системы в целом, чтобы обеспечить хорошее качество регулирования.