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, Kос
это минимальный коэффициент передачи
обратной связи в контуре регулирования
скорости, Kом
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, Kд1
добротность механической характеристики,
Kд2
это жесткость механической характеристики,
C
это скорость холостого хода, Тэ
максимальный коэффициент передачи
обратной связи в контуре регулирования
момента, Тм
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.