Содержание

1 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ВЕЛИЧИН 5

2 ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА ЭМС 7

2.1 Анализ контура регулирования момента 9

2.2 Анализ контура регулирования скорости 17

3 СИНТЕЗА ЭМС 25

3.1 Синтез контура регулирования момента 25

4 ЭЛЕКТРОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭМС 40

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 46

1 Анализ технического задания и расчет основных параметров и величин

На рисунке 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 заданной ЭМС

Структура по рисунку 1.1 содержит два контура: контур регулирования крутящего момента двигателя, замкнутого обратной связью с передаточной функцией и контур слеженя за перемещением с обратной связью по перемещению.

Управление работой двигателя осуществляется с помощью преобразователя с передаточной функцией , изменяющего скорость вращения якоря двигателя путем изменения напряжения, приложенного к якорной цепи.

Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением представлен звеньями с передаточными функциями , отражающая процессы в электрической части двигателя, и , отражающая процессы в механической части двигателя, объединенных между собой единичной отрицательной обратной связью.

Контур регулирования момента выполняет защитные функции, ограничивая момент двигателя в пусковых и аварийных режимах его работы. В ЭМС присутствует компенсационная обратная связь, которая позволяет улучшить механическую характеристику ЭМС.

Регуляторы перемещения и скорости представляют собой последовательные корректирующие устройства, обеспечивающие при их правильном выборе, с одной стороны, требуемые показатели качества регулирования, а с другой – реализацию подчиненного регулирования, при котором контуры ЭМС работают раздельно.

Ниже в среде MathCAD рассчитаны другие параметры передаточных функций структурной схемы. Результаты представлены на рисунках 1.2 и 1.3.

Рисунок 1.2 –Расчеты параметров электродвигателя в MathCAD

2 Проведение анализа эмс

На рисунке 2.1 приведена структурная схема заданной ЭМС, в которой . Для этой структуры проведен анализ каждого из контуров. На рисунке 2.2 представлен листинг MathCAD с присвоением передаточных функций.

Рисунок 2.1 – Структурная схема ЭМС

Рисунок 2.2 – Присвоение передаточных функций в MathCAD

2.1 Анализ контура регулирования момента

На рисунке 2.3 представлена структурная схема контура регулирования момента.

Рисунок 2.3 – Структурная схема для анализа контура регулирования момента

Передаточная функция контура регулирования момента относительно момента:

Передаточная функция разомкнутой цепи:

Передаточная функция замкнутой цепи по задающему воздействию:

Передаточная функция замкнутой цепи по возмущающему воздействию:

На рисунке 2.4 представлен листинг MathCAD с анализом устойчивости контура регулирования момента по критерию Гурвица.

Рисунок 2.4 – Анализ устойчивости контура по критерию Гурвица

Далее на рисунках 2.5 и 2.6 представлены соответственно ЛАЧХ и ЛФЧХ контура регулирования момента.

Рисунок 2.5 – ЛАЧХ контура регулирования момента

Рисунок 2.6 – ЛФЧХ контура регулирования момента

На рисунке 2.7 представлен листинг MathCAD с анализом ЛФЧХ и ЛФЧХ.

Рисунок 2.7 – Параметры ЛАЧХ и ЛФЧХ

На рисункe 2.8 представлен расчет переходных характеристики контура и показателей качества регулирования.

Рисунок 2.8 – Расчет переходных характеристики контура и показателей качества регулирования

На рисунке 2.9 представлен график переходной функции по задающему воздействию для контура регулирования момента.

Рисунок 2.9 – Переходная функция по задающему воздействию

На рисунке 2.10 представлена функция переходной характеристики контура регулирования момента под воздействием пускового момента, на рисунке 2.11 – ее график.

Рисунок 2.10 – Функция переходной характеристики контура

Рисунок 2.11 – Переходная характеристика контура под воздействием пускового момента

Расчет переходного процесса представлен на рисунке 2.12.

Рисунок 2.12 – Расчет времени разгона

Из-за больших запасов устойчивости, переходный процесс в контуре регулирования момента определяется минимальным вещественным корнем характеристического уравнения и имеет апериодический характер. При этом время переходного процесса в контуре намного превышает заданное значение (0,5 с), что определяет необходимость проведения коррекции контура.