14

Московский государственный открытый

университет

Кафедра «Электропривод и автоматизация

промышленных установок и технологических комплексов»

Теория автоматического управления

Курсовая работа

«Разработка системы управления электроприводом с заданными статическими и динамическими характеристиками»

Выполнил:

уч.шифр:

Проверил:

г. Москва

1. Задание

В курсовой работе решается задача синтеза одноконтурной системы электропривода регулирования скорости, обладающей статическими и динамическими показателями, сформулированными в техническом задании.

Силовая часть электропривода выполнена по схеме тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока (ТП-Д).

Функциональная схема системы электропривода с отрицательной обратной связью по скорости приведена на рис. 1

Техническое задание (ТЗ)

на параметры системы электропривода (табл. 3)

1. диапазон регулирования выходной координаты (скорости)……… Д_=

2. допустимая ошибка по заданию номинальной скорости (статизм по задающему воздействию) не более…………………………………………………………………S_{з тз}=

3. допустимая ошибка от возмущения по моменту нагрузки М_с=0,8М_н (статизм по возмущению) не более……………………………………………….S_{м тз}=

4. перегулирование при отработке ступенчатого задающего воздействия не более……………………………………………………………………._тз=

5. время переходного процесса, не более……………………………... t_{пп тз}=

6. число колебаний выходной координаты при отработке ступенчатого задающего воздействия, не более……………………………………………….. n_{кол тз}.=

Структурная схема системы электропривода приведена на рис. 2.

Этапы синтеза замкнутой системы регулирования скорости:

1. расчет параметров заданной силовой части и запись передаточных функций звеньев неизменяемой части системы электропривода;

2. расчет требуемого коэффициента усиления усилителя, исходя из заданной точности;

3. построение ЛАЧХ нескорректированной системы с расчетным коэффициентом усиления усилителя;

4. расчет частоты среза желаемой ЛАЧХ и построение желаемой ЛАЧХ и ЛФЧХ;

5. определение передаточной функции корректирующего устройства и расчет запаса по фазе в скорректированной системе электропривода;

6. анализ передаточных функций замкнутой скорректированной системы электропривода;

7. расчет переходных процессов при отработке ступенчатых сигналов задания U_з и возмущения М_с с использованием учебной программы «ПОЛИНОМ»;

8. сопоставление данных ТЗ и полученных результатов, выводы по работе.

Расчетная часть

1. Расчет параметров элементов электропривода и передаточной функции звеньев неизменяемой части системы электропривода

Неизменяемая часть системы электропривода включает в себя тиристорный преобразователь и двигатель с редуктором и рабочим механизмом.

Параметры динамических звеньев, входящих в состав неизменяемой части, рассчитываются по паспортным данным двигателя. Для этого выписываются данные выбранного двигателя по форме:

Типоразмер двигателя Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальное напряжение Номинальный ток якоря Номинальный момент

М – РН = nН= UН= IH = MH =

Сопротивление обмотки якоря при температуре t=150C Сопротивление обмотки дополнительных полюсов при температуре t=150C Число пар полюсов Момент инерции якоря двигателя

Rоя = Rдn = Zn = 2 Jдв =

Расчетное сопротивление якорной цепи R_яцвключает в себя сопротивление обмотки якоряR_оя, сопротивление дополнительных полюсовR_дnи приведенное сопротивление согласующего трансформатораR_тр. Эти сопротивления приводятся к температуреt_рсч=130⁰C

R_яц=(R_яд+R_тр)·К_tрсч=

где R_яд15º=R_яо15º+R_дп15º- сопротивление якоря двигателя при температуре 15ºС;

К_tрсч= 1,32 – температурный коэффициент приведения сопротивлений.

R_тр- приведенное сопротивление согласующего трансформатора определяется соотношением

В курсовой работе упрощенно принимается, что

R_яц 2.5R_яд15º · К_tрсч=

Коэффициент передачи якорной цепи, используемый в дальнейшем, определяется соотношением

K_яц=

Индуктивность якорной цепи двигателя L_яцсодержит слагаемыеL_яц=L_яд+L_т

где - расчетная величина индуктивности

якоря двигателя;

- номинальная угловая скорость двигателя

L_т- приведенная индуктивность согласующего трансформатора.

В курсовой работе индуктивность якорной цепи упрощенно принимается равной

Постоянная времени якорной цепи

Передаточная функция якорной цепи

Коэффициент момента двигателя и коэффициент Эдс вычисляются по паспортным данным

Суммарный момент инерции электропривода равен

J=J_д+J_пр=1,3J_д=

гдеJ_д- момент инерции якоря двигателя;

J_пр=0,3J_д- приведенный момент инерции редуктора и рабочего механизма.

Передаточная функция динамического звена, описывающего механическую часть электропривода, записывается в следующем виде

где

- механическая постоянная времени электропривода;

- модуль жесткости механической характеристики разомкнутой системы электропривода.

Коэффициент усиления тиристорного преобразователя при линейной регулировочной характеристике вычисляется из уравнения

K_ТП=

максимальная ЭДС тиристорного преобразователя с учетом допустимой 4^х– кратной перегрузке двигателя;

где

U_УH=10В – номинальное напряжение управления тиристорного преобразователя.

Постоянная времени тиристорного преобразователя Т_ТПопределяется используемой схемой выпрямления. Для трехфазной мостовой схемы

Т_ТП=

где Тс=0,02с – период напряжения питающей сети;

n_ф=6 – число фаз выпрямления (число тактов включения тиристоров за период) напряжения питающей сети.

Передаточная функция тиристорного преобразователя

Коэффициент обратной связи по скорости вычисляется из уравнения

где =10В – номинальное напряжение задания скорости.

Параметры неизменяемой силовой части системы электропривода следует свести в таблицу по форме табл. 4.