1. Общие методические указания по изучению курса
Цель и задачи дисциплины
Цель преподавания дисциплины
Основная цель преподавания курса «Проектирование систем электропривода» состоит в освоении студентами специальности 140604.65 общей методологии проектирования, процедур и приемов, повышающих эффективность решения проектных и изобретательских задач.
Задачи дисциплины
В соответствии с поставленной целью курса в процессе обучения решаются задачи, обеспечивающие формирование теоретических знаний и практических навыков по следующим темам:
– сущность инженерного проектирования;
– основные принципы системного проектирования электропривода;
– формирование технического задания на разрабатываемую продукцию;
– основы инженерного анализа альтернативных вариантов электропривода;
– выбор принципиальных решений при построении системы электропривода;
– документальное оформление результатов проектирования;
– основы построения САПР.
В ходе достижения поставленной цели решаются следующие частные задачи: упорядочение полученных ранее знаний; ликвидация пробелов в знаниях по специальности; подготовка к дипломному проектированию.
Связь с другими учебными дисциплинами
Дисциплина “Проектирование систем электропривода” базируется на знаниях, полученных при изучении курсов “Электрические машины”, “Преобразовательная техника”, “Теория автоматического управления”, “Теория электропривода”, “Элементы автоматизированного электропривода”, “Системы управления электроприводами”.
Полученные при изучения курса знания могут быть использованы в практической деятельности, связанной с проектированием не только электроприводов, но и другого электрооборудования, промышленной и бытовой техники.
Программа курса
Введение
Цели и задачи курса. Сущность инженерного проектирования как решения многокритериальной задачи оптимизации. Место проектирования в процессе удовлетворения общественных потребностей. Философско-методологические аспекты проектирования
Основные принципы системного проектирования электроприводов
Характеристика процесса проектирования. Модель (общий алгоритм) процесса проектирования. Этапы и стадии выполнения проектных работ. Основные признаки процесса проектирования. Основные составляющие преемственности в проектировании: унификация, нормализация и стандартизация.
Формирование технического задания на разрабатываемую продукцию
Состав технического задания (ТЗ). Технические требования ТЗ: требования к составу эл. привода, к питающей сети, к функциям и алгоритму работы. Пример: эл. привод мощного водяного насоса. Требования к основным техническим показателям эл. привода: статические и динамические показатели качества, связь между ними; требования к аппаратно-программному обеспечению; требования к надежности. Требования по устойчивости эл. привода к внешним воздействиям во время эксплуатации, транспортировки и хранения: климатические факторы, механические факторы. Требования безопасности. Требования к конструкции: степень защиты, способы монтажа и охлаждения, степень вибрации и уровень шума.
Основы инженерного анализа альтернативных вариантов электропривода
Отбор возможных принципиальных решений (патентно-информационный поиск). Оценка и сравнение вариантов решения по совокупности критериев оптимальности. Оптимизация соотношения между качеством и затратами (функционально-стоимостной анализ). Многокритериальная оптимизация электропривода с использованием нормативной шкалы желательности Харрингтона. Принципы построения автомата-настройщика системы электропривода по обобщенному критерию оптимальности.
Выбор принципиальных решений при построении систем электропривода
Классификационный анализ видов привода. Классификация электродвигательных устройств и сравнительная количественная оценка серийных электродвигателей. Отечественные и зарубежные электродвигатели подач станков. Классификационный анализ и выбор основных систем регулируемого электропривода постоянного и переменного тока. Классификационный анализ и выбор систем регулирования координат эл. привода: с управлением по выходной координате, по вектору состояния и каскадным управлением (подчиненным регулированием).
Документальное оформление результатов проектирования
Разработка технической документации для изготовления, испытаний и эксплуатации эл. приводов. Виды проектно-конструкторской документации.
Выявление требований к регулируемому электроприводу. Статические показатели. Динамические показатели
Требования к основным техническим показателям электропривода. Классификация электроприводов по диапазону регулирования, статической точности и быстродействию. Требования к электроприводам станков и промышленных роботов. Требования к электроприводам технологических агрегатов непрерывного действия по производству ленточных материалов. Выявление требований к динамическим показателям электропривода на основе информации о частотных и временных характеристиках доминирующих возмущений. Временные и частотные показатели. Связь между частотными и временными показателями. Связь между статическими и динамическими показателями.
Выбор силовой части электропривода (инженерный анализ и определение рационального варианта)
Выбор силовой части электропривода из условий соответствия его механических характеристик характеристикам рабочей машины. Отбор возможных вариантов в классе систем постоянного и переменного тока. Выбор типа и параметров электродвигательного устройства.
Параметрическая оптимизация СУЭП при выбранной структуре электропривода
Общая схема оптимизации. Параметрическая оптимизация систем управления электроприводом (детерминированный и стохастический подходы). Настройка контуров тока и скорости. Параметрическая оптимизация СУЭП с учетом влияния возмущений.
На практических занятиях по дисциплине рассматриваются следующие темы:
– методы синтеза оптимальных регуляторов технологических параметров;
– учет электромагнитной совместимости при проектировании систем электроприводов;
– знакомство по справочной литературе с классификацией современных электроприводов отечественного и зарубежного производства;
– изучение по учебно-методическим материалам требований к аппаратно-программному обеспечению децентрализованной системы управления электроприводом технологического агрегата.