Задание на курсовой проект

Рис.1. САУ перемещением захвата робота

2. Показатели качества регулирования:

3. Тип нелинейности: б

Рис.2.

4. Метод устойчивости: Найквиста.

5. Параметры объекта регулирования:

Кд=1.2 , Тм=0.5 , Кпр=6 , Тпр=0.1 , Ку=4 , Кос=0.25

6. D - разбиение по параметру Кпр.

1. Структурная схема сау:

Рис.3 Структурная схема САУ.

Wу(p) -передаточная функция усилителя;

Wку(p) -передаточная функция будущего корректирующего устройства;

Wпр(p) -передаточная функция преобразователя;

Wдпт(p) -передаточная функция двигателя постоянного тока;

Wос(p) -передаточная функция обратной связи;

W_f (p) - передаточная функция возмущения на двигатель.

Рис. 4 Модель разрабатываемая в САУ

Полученная схема строится в среде программы SyAn с использованием заданных значений. Полученная схема представлена на рисунке 6. Элемент, соответствующий ДПТ, состоит из двух блоков. Он был синтезирован средствами программы ввиду специфичности передаточной функции (ПФ такого вида нет в стандартной библиотеке).

Рис. 5 – Структурная схема САУ в пакете SyAn

1. Передаточные функции отдельных звеньев.

Преобразователь:

Где К_пр- коэффициент усиления преобразователя. Т_пр- постоянная времени преобразователя.

Где L -линейное перемещение захвата робота: U_д - подводимое к двигателю напряжение; F- момент нагрузки

К_д- коэффициент передачи между входной и выходной переменными,

включающий коэффициент усиления самого двигателя и

передаточное число редуктора.

Т_я- электромагнитная постоянная двигателя.

Т_м- механическая постоянная времени, учитывающая момент инерции

двигателя и редуктора.

Возмущение: =

Где К_м- коэффициент пропорциональности между моментом нагрузки и током в цепи питания.

=0.25 где К_ос- коэффициент обратной связи 2. Передаточные функции отдельных звеньев САУ:

Пользуясь правилами преобразования структурных схем найти передаточную функцию разомкнутой САУ, а также замкнутых САУ - по управляющему и возмущающему воздействиям и по ошибкам от этих воздействий. Сравнить между собой характеристические уравнения замкнутой и разомкнутой систем и указать их общность и различие.

2.1. Передаточная функция разомкнутой САУ:

Подставив выражения для ПФ звеньев, а также заданные значения можно получить ПФ разомкнутой цепи (в контуре С-В) в виде:

Рис. 6 W_раз(p) в SiAn

2.2. Передаточная функция замкнутой САУ по управляющему воздействию:

Подставив выражения для ПФ звеньев, а также заданные значения можно получить ПФ замкнутой цепи (контур А-Е) в виде:

Рис. 7 W_зам(p) в SiAn

2.3.Передаточная функция в контуре D-E: Для устройств передвижения захвата робота Рис.1 объектом регулирования является непосредственно двигатель постоянного тока (ДПТ) независимого возбуждения с редуктором (червячным или реечным) и конкретным рабочим органом. Он же является и исполнительным механизмом. В этом случае с учетом передаточного числа редуктора и приведенных к валу двигателя моментов инерции рабочих органов и редукторов передаточные функции объекта по управлению и возмущению необходимо принять в виде:

В соответствии с передаточными функциями ДПТ с независимым возбуждением по управляющему и возмущающему воздействиям структурная схема имеет вид, представленный на Рис.4.

Рис.8. Структурная схема ДПТ с независимым возбуждением

Структурная схема двигателя постоянного тока независимого возбуждения (рис.6) в зависимости от соотношения постоянных времени якорной цепи Т_я и Т_м представляется или колебательным звеном, или апериодическим 2-го порядка (раскладывается на последовательное соединение двух апериодических звеньев 1-го порядка), т.е.:

Исходные данные: К_д=1,6; К_м=0,09; Т_я=0,1; Т_м=1,1.

В нашем случае 4Т_я  Т_м = 4∙0,1 1,1 = 0,4 1,1 (корни знаменателя действительные), где: T_я ∙ T_м = T₁ ∙ T₂; T_м = T₁+ T₂ =1,1 ; отсюда Т₂=Т_м-Т₁=1,1-Т₁; T_я ∙ T_м =0,1∙1,1=0,11 = Т₁(1,1-Т₁); -Т₁²+1,1∙ Т₁-0,11=0 или Т₁²-1,1∙ Т₁+0,11=0. Корни уравнения: ([-b+-√(b²-4ac)]/2a): [1,1+-√(1,1²-4*0.11)]/2*0.11= =[1,1+-√(1,21-0,44)]/2*0.11=[1,1+-√(0,77)]/0,22= Т₁=1,1+0,87/0,22=8,95454 Т₂=1,1-0,87/0,22=1,04545 0,11∙р²+1,1р+1=(8,95454р+1)∙(1,04545р+1)

ω₁==0,1786 ; ω₂==1,5304

ω₃==17,77 В качестве преобразователей могут использоваться: T_PП - транзисторные преобразователи, ТП - тиристорные преобразователи постоянного тока, ШИП - широтно-импульсные преобразователи. Для всех случаев принимается передаточная функция преобразователя в виде:

Преобразователь:

Вид и параметры корректирующего устройства рассчитываются . Целесообразно устанавливать корректирующее устройство между промежуточным усилителем и тиристорным преобразователем. Обобщенные структурные схемы для различных САУ приведены на рис.3, а конкретные модели на рис.4.

2.4. Передаточная функция САУ по ошибке от управляющего воздействия:

2.5. Передаточная функция САУ по возмущающему воздействию:

2.6. Передаточная функция САУ по ошибки от возмущающего воздействия:

2.7. Сравнение характеристических уравнений замкнутой и разомкнутой САУ:

характеристическое уравнение замкнутой САУ:

характеристическое уравнение разомкнутой САУ:

Характеристические уравнения замкнутой и разомкнутой систем имеют одинаковый порядок и одинаковые коэффициенты, а отличаются только свободным членом. В характеристическом уравнении разомкнутой системы он равен единице, а в характеристическом уравнении замкнутой системы – 10.6. Это влияет на быстродействие системы: уменьшается время регулирования и увеличивается перерегулирование.