- •Минобрнауки россии
- •Задание на магистерскую диссертацию
- •Реферат
- •Аннотация выпускной квалификационной работы
- •Характеристика вкр
- •Summary
- •Сожержание
- •Определения, обозначенияисокращения
- •Введение
- •1 Разработка концепции и аппаратная реализация проектируемого стенда
- •1.1 Обзор существующих решений
- •Лабораторный стенд «Система автоматического регулирования электродвигателей постоянного и переменного тока»
- •1.1.2. Лабораторный стенд «Исполнительный двигатель постоянного тока»
- •1.1.3. Лабораторный стенд «Исполнительный бесколлекторный двигатель постоянного тока ибдпт1-н-к»
- •1.1.4. Лабораторный стенд «Исследование двигателя и генератора постоянного тока»
- •1.1.5 Тренажер управления двигателем постоянного токаQnet dcmct
- •1.1.6 Обобщение и выбор прототипа
- •1.2 Концепция аппаратной реализации стенда и его функциональное назначение
- •1.3 Аппаратная реализация
- •1.3.1 Выбор элементной базы
- •1.3.2 Лабораторная платформа nielvisii
- •Настольная рабочая станция элвис II
- •1.3.3 Требуемое программное обеспечение Программное обеспечение ni LabView
- •Программное обеспечение ni elviSmx
- •Daq Assistant
- •Control Design Module
- •SimulationModule
- •2. Построение математической модели двигателя постоянного тока и системы тестирования
- •2.1 Математическая модель дпт
- •2.2 Расчет параметров дпт
- •2.3 Разработка системы автоматического управления
- •2.4 Разработка системы тестирования
- •2.4.1 Формирование модуля шим Общие сведения о шим
- •Цифровой синтез сигналов в системе LabView
- •Синтез сигналов с широтно-импульсной модуляцией
- •2.4.2 Формирование канала управления с помощью daqAssistant
- •Взаимодействие компьютера с устройствами сбора данных
- •Создание типового daq приложения
- •3. Программное и методическое обеспечение исследовательского стенда с дпт
- •3.1Программная реализация математической модели дпт в LabView
- •3.1.1. Формирование модели дпт с помощью цикла For
- •3.1.2. Задание модели дпт с использование передаточной функции
- •3.1.3. Реализация модели посредством структурной схемы
- •3.2. Разработка вариантов реализации измерительного канала
- •3.2.1 Внешний энкодер (тахометр)
- •3.2.2. Встроенный энкодер
- •Проектирование основного управляющего цикла
- •3. 4 Методика работы с исследовательским стендом
- •4 Понятие об электробезопасности
- •4.1 Общие понятия
- •4.2 Сети напряжением до 1кВ
- •4.3 Безопасность ni elvis II
- •4.4 Электромагнитная совместимость
- •4.5 Предохранители защитной платы
- •Заключение
- •Список использованных источников
- •Приложение 1
- •Приложение 3
Определения, обозначенияисокращения
NI ELVIS II (НИЭЛВИС 2) – National Instruments Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite II
LabVIEW - Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench
VI- Virtual Instruments
DCMCT - Direct Current Motor Control Trainer
USB –UniversalSerialBus – универсальная последовательная шина
ВП – виртуальный прибор
ПИД-регулятор –пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор
ЭВМ- электронно-вычислительная машина
ПИП – перестраиваемый источник питания
ПК – персональный компьютер
ПО – программное обеспечение
DAQ- DataAcquisition
ДПТ– двигатель постоянного тока
ШИМ– широтно-импульсная модуляция
КПД – коэффициент полезного действия
ЭДС– электродвижущая сила
САУ - системы автоматического управления
МЭК - международная электротехническая комиссия
ПУЭ- правила устройства электроустановок
ГЗШ- главная заземляющая шина
УЗО -устройство защитного отключения
ЭМС - электромагнитная совместимости
Введение
В настоящее время в сфере высшего образования проводится работа по введению инновационных методов обучения, способствующих получению более качественного образования. В связи с этим многие университеты и техникумы проводят улучшение базы лабораторного оборудования.
В настоящее время на кафедре Систем автоматического управления в составе Ресурсного центра «Управление и автоматизация мехатронных комплексов подвижных объектов и транспортных систем» действует лаборатория «Многофункциональные исследовательские комплексы с использованием технологии виртуальных приборов», оборудованная программно-аппаратнымимагистрально-модульными платформами для систем измерения, управления и автоматизации NI ELVIS II. С целью расширения функционала лаборатории ставится задача разработки специализированного макета с двигателем постоянного тока, который будет интегрирован с NI ELVIS II.
В качестве объекта управления выбран электродвигатель постоянного тока(ДПТ) ввиду того, что ДПТ получили большое распространение, как то: широко используются для привода подъемных средств в качестве крановых двигателей, служат приводом транспортных средств в качестве тяговых двигателей, используются для привода устройств автоматики, используются для привода прокатных станов, используются для привода штатных подъемников. Значительное распространение электродвигателей постоянного тока объясняется их ценными качествами: высокими пусковым, тормозным и перегрузочным моментами, сравнительно высоким быстродействием, что важно при реверсировании и торможении, возможностью широкого и плавного регулирования частоты вращения.
Несмотря на то, что на рынке существуют готовые устройства (макеты, стенды), содержащие двигатели постоянного тока, однако их стоимость достаточно высока. Таким образом, основной целью выпускной квалификационной работы является разработка собственного исследовательского стенда, обладающего максимально широким функционалом и возможностью расширения (введения дополнительных функций), а также специального программного обеспечения, реализованного в NILabView, позволяющим смоделировать работу двигателя постоянного тока, синтезировать закон управления и проверить его на объекте в режиме реального времени. Объединение аппаратных средств NI ELVIS II и программного обеспечения, созданного в средеNILabView, позволит реализовать гибкий контрольно-измерительныйисследовательский стенд.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Обзор существующих технических решения и сравнительный анализ их функциональных особенностей;
Разработка конструкции проектируемого стенда,
Подобрать элементной базы;
Разработка измерительного канала скорости;
Разработка специального программного обеспечения исследовательского стенда;
Разработка базовой методики работы со стендом;
Описание требований к безопасному использованию платформы.
Об актуальность темы выпускной квалификационной работы свидетельствует то, что в результате решения поставленных задач разработанный стенд может быть введен в качествеучебного оборудования в лабораторные курсы дисциплин учебного плана бакалавров: «Теория автоматического управления» и «Проектирование систем управления в пакете математического моделирования NILabView».