Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Филиал Санкт – Петербургского государственного морского технического университета

СЕВМАШВТУЗ

Кафедра “Автоматика и управления в технических системах”

Факультет “Кораблестроение и океанотехника”

Курсовая работа

по дисциплине: “Теория автоматического управления”

на тему: “Интегрирующий привод для электромеханических

вычислительных устройств”

Вариант№2 –5

Студент: Лукин А.А

Группа: 133

Руководитель: Манойленко А.Н.

Северодвинск

2001

Введение.

В автоматике часто сталкиваются с необходимостью интегрирования сигналов. В тех случаях, когда требуются особо высокие точности интегрирования целесообразно применение специальных автоматических систем, называемых интегрирующими приводами. Их также называют следящими системами воспроизведения скорости. Они могут выполняться как на постоянном, так и на переменном токах. Принято различать интегрирующие приводы двух типов:

Приводы первого типа предназначаются для интегрирования сравнительно медленно изменяющихся величин. Наложенные на медленно меняющуюся подинтегральную функцию сравнительно высокочастотные помехи должны усредняться. Основным требованием, предъявленным к приводам такого типа, является высокая статическая точность. Требования по динамике сводятся к необходимости иметь хорошие усредняющие свойства, заключающиеся в малом динамическом смещении нулевого положения при воздействии на входе помех.

Приводы второго типа используются для получения высокой точности вычислений. Для этого необходимо, чтобы интегрирующий привод в динамике приближался бы по своим свойствам к идеальному интегрирующему звену в сравнительно широком диапазоне частот. Интегрирующие приводы этого типа должны быть быстродействующими, то есть важно получить не только хорошее интегрирование «в среднем» за длительный промежуток времени, но и в каждый момент. В отличие от приводов первого типа здесь обычно не требуется высокой точности и широкого диапазона интегрируемых входных величин. Основным требованием является хорошее динамическое свойство – приближение передаточной функции интегрирующего привода к передаточной функции интегрирующего элемента.

В нашей работе мы будем интегрировать привод второго типа, используемый в электромеханических устройствах.

Интегрирующий привод широко используется в навигационной аппаратуре, электромеханических устройствах, вычислительных (моделирующих) устройствах и устройствах непрерывного действия.

Анализ исходных данных.

1. Частота вращения ДПТ (об/мин) – 3500.

2. Коэффициент передачи ДПТ по регулирующему воздействию (об/(мин*В)) – 13.

3. Электромеханическая постоянная времени ДПТ (с) – 0.04.

4. Постоянная времени фильтра (с) – 0.2.

5. Коэффициент передачи тахогенератора ((В*с)/об) – 3.

6. Постоянная времени якоря ДПТ (с) – 0.008.

7. Коэффициент передачи ДПТ по возмущающемуся воздействию (об/(мин*кгм)) – 5.

8. Максимальная скорость слежения (град/с) – 1.

9. Максимальная ошибка слежения (угл.мин) – 0.3

10. Время регулирования (с) – 1.

11. Величина максимального перерегулирования (%) – 25.

12. Закон изменения управляющего воздействия – 1(t).

Функциональная схема САР.

i_ВД M_C

U_вх(t) U(t) U_Ф(t) U_И(t) U_Д(t) n(t)

U_ТГ(t) i_втг

ФНЧ – фильтр низкой частоты;

n – интегратор;

ЭУ – электронный усилитель;

Д – двигатель постоянного тока (ДПТ);

Тг – тахогенератор.

Анализ возмущающих воздействий.

Главным возмущающим воздействием в данной системе будет являться момент сопротивления М_с(t) ДПТ. Зависимость частоты вращения n(t) от момента сопротивления M_c(t) показано на графике.

U_я=const, U_в=const. При отсутствии М_с на валу двигателя – ДПТ вращается с n_хх=const.

Из графика видно, что при увеличении момента сопротивления пропорционально падает частота вращения ДПТ. К возмущающим воздействиям можно отнести температуру окружающей среды, уровня износа элементов САР, внешнее магнитное поле, нестабильность источников питания. Изменение температуры влияет на сопротивление обмоток электрических машин. Это приводит к изменению магнитных потоков, к изменению потоков воздействия (нестабильность источников питания) электрических машин.

Принцип работы системы.

Рассмотрим принцип поведения САР при  и  М_с.

U_вх   U= U_вх- U_Тг U_ф U_и i_эу n U_Тг  U  U_ф U_и i_эу n

1. Предположим, что по сравнению с исходными значениями М_с:

М_с  n U_Тг  U  U_я i_я М_вр  n

2) М_с  n U_Тг  U  U_я i_я М_вр  n

Система приходит в устойчивое состояние, в котором она находилась до изменения М_с. Из рассмотренного видно, что АР изменяет сигнал регулирующего воздействия (U_я), т. е., чтобы снизить действие главного воздействия - М_с нужно восстановить измененное значение регулируемой величины и уменьшить ошибку.

При поступлении на вход системы задающего воздействия двигатель приходит во вращение. При  М_с на валу двигателя падает частота вращения двигателя, уменьшается напряжение на зажимах тахогенератора. При помощи ГООС формируется сигнал ошибки. Сигнал ошибки поступает на интегратор. После интегрирования и преобразования сигнала ошибки в сигнал регулирующего воздействия, он поступает на ЭУ, где он усиливается и прикладывается на зажимах двигателя и частота вращения увеличивается. При  М_с на валу двигателя процесс пойдет в обратном направлении.

В контуре происходит минимизация действующих, не только главного возмущения, но и второстепенных. Система чувствительна и обеспечивает компенсацию возмущений.

U_{В Тг}  U_Тг  U  U_я М_вр  n U_Тг  U  U_я М_с  n

U_{В Д}  i_в U_Тг  U  U_я i_я М_вр  n