Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Томский государственный университет систем управления и

радиоэлектроники (ТУСУР)

Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)

Пояснительная записка

К курсовой работе по дисциплине

«ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ»

Вариант 4810

Выполнил:

Студент гр. 368-1

______С.Б. Жанаева

«____»__________2021 г.

Руководитель проекта:

Доктор технических наук

_____Ю. М. Лебедев

«____»__________2021 г.

Томск 2021

Содержание

Y

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 3

1 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ВЕЛИЧИН 5

1.1 Расчет параметров ЭМС 7

2 ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА ЭМС 8

2.1 Анализ контура регулирование момента 11

2.2 Анализ контура регулирования скорости 18

2.3. Механическая характеристика нескорректированной ЭМС 27

3 СИНТЕЗ ЭМС 28

3.1 Синтез контура регулирования момента 29

3.2 Синтез контура регулирования скорости 34

4 Электронное моделирование нескорректированного контура регулирования скорости по его структурной схеме 42

4.1 Моделирование в ASIMEC 44

5 Выводы по результатам проведённых исследований 47

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 48

Техническое задание

на курсовую работу по дисциплине

«Теория автоматического управления»

Тема работы: анализ и синтез электромеханической системы, осуществляющей регулирование крутящего момента двигателя.

Вариант: 4810

Структурная схема: заданы ОСМ, ОСС, компенсатор влияния момента на скорость, компенсатор влияния скорости на момент.

Параметры структурной схемы:

Отношение электромеханической и электромагнитной

постоянных времени

Постоянная времени преобразователя

Коэффициент передачи преобразователя

Постоянная времени цепи обратной связи по моменту

Постоянная времени цепи обратной связи по скорости

Время переходного процесса в синтезированной ЭМС

Параметры электродвигателя:

Номинальное напряжение

Номинальная мощность

Номинальная скорость

Номинальный ток

Активное сопротивление двигателя

Активное сопротивление цепи якоря двигателя

Момент инерции двигателя

Перечень подлежащих проработке вопросов:

Провести:

· анализ технического задания;

· анализ устойчивости нескорректированной заданной ЭМС, рассчитать ее частотные и переходные характеристики, построить механическую характеристику, определить показатели качества регулирования и сравнить их с заданными;

· синтез ЭМС путем настройки каждого из ее контуров на технический оптимум, рассчитать частотные и переходные характеристики скорректированной САУ, построить механическую характеристику, определить показатели качества регулирования и сравнить их с заданными;

· электронное моделирования контура регулирования момента, синтезированной ЭМС

Руководитель _____________ (доцент, Лебедев Ю.М.)

1 Анализ технического задания и расчет основных параметров и величин

На рис. 1.1 изображена структурная схема заданной ЭМС, соответствующая техническому заданию (ТЗ). Для упрощения рисунка зависимость передаточных функций от оператора Лапласа p опущена.

Рисунок 1.1 – Структурная схема ЭМС с двумя компенсационными

обратными связями

Структурная схема, по рисунку 1.1, содержит два контура: контур регулирования крутящего момента двигателя, замкнутый обратной связью с передаточной функцией и контур регулирования скорости, замкнутый обратной связью с передаточной функцией . Где, K_ос это минимальный коэффициент передачи обратной связи в контуре регулирования скорости, K_ом это максимальный коэффициент передачи обратной связи в контуре регулирования момента.

Также в системе присутствует компенсация влияния скорости на момент. Управление работой двигателя осуществляется с помощью преобразователя с передаточной функцией , который изменяет скорость вращения якоря двигателя путем изменения напряжения, приложенного к якорной цепи.

Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением представлен звеньями с передаточными функциями и (параметры этих передаточных функций рассчитываются ниже), объединенных между собой единичной отрицательной обратной связью. Где, K_д1 добротность механической характеристики, K_д2 это жесткость механической характеристики, C это скорость холостого хода, Т_э максимальный коэффициент передачи обратной связи в контуре регулирования момента, Т_м электромагнитная постоянная времени электродвигателя.

Контур регулирования момента выполняет функции защиты элементов ЭМС от чрезмерных перегрузок и включается только в пусковых или аварийных режимах работы ЭМС.

Компенсационная положительная обратная связь исключает влияние момента двигателя на его скорость. Эта связь должна работать только с контуром регулирования скорости, но поскольку она не оказывает серьёзного влияния на работу контура регулирования момента, то, для упрощения процесса синтеза корректирующих устройств, считается, что она постоянно включена. Таким образом, в структуре задана ЭМС компенсация влияния момента на скорость, и она полная и постоянно включённая.

Ниже в среде MathCAD рассчитаны другие параметры передаточных функций структурной схемы.