лабораторная работа / Расчет системы управления позиционированием электропривода в режиме малых перемещений

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

БАЛАКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ

ФАКУЛЬТЕТ ИНЖЕНЕРНО – СТРОИТЕЛЬНЫЙ

КАФЕДРА «УПРАВЛЕНИЕ И ИНФОРМАТИКА В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ»

Практическая работа №1

по дисциплине:

Электромеханические системы

Расчет системы управления позиционированием электропривода

в режиме малых перемещений

Выполнили ст. гр. УИТ-52

Телегин Е.Г.____________

Принял преподаватель

Мефедова Ю.В.__________

«____» ____________ 2008г.

Балаково 2008

Цель работы:

Аналитический расчет параметров следящей трехконтурной системы в режиме малых перемещений с установлением связей между параметрами регуляторов и основными показателями качества переходных процессов.

Параметры двигателя:

- номинальная частота вращения n_Н=2000 об/мин;

- сопротивление якоря R_Я=0,94 Ом;

- индуктивность якоря L_Я=0,038 Гн;

- момент инерции J=0,00153 кг·м²;

- номинальное напряжение U_Н=60 В;

- номинальный момент М_Н=0,49 Н·м;

- номинальный ток I_Н=2,27 А;

- перегрузочная способность двигателя λ= I_MAX/ I_Н=50.

Решение:

1) Рассчитаем недостающие параметры.

Номинальная угловая скорость

, рад/с.

Коэффициент ЭДС k_Е:

, В·с.

Коэффициент момента k_М:

, Н·м А^-1.

Электромагнитная постоянная времени двигателя:

с.

Механическая постоянная времени двигателя:

с.

Вспомогательный коэффициент k₀:

, А/В.

Величины коэффициентов усиления датчиков тока k_ДТ и скорости определяются выражениями

, ,

где U_max максимально допустимое выходное напряжение регуляторов. Исходя из того, что большинство операционных усилителей питаются напряжением ±12 В, принимаем U_max=10В. Тогда

, ,

Принимаем, что двигатель получает питание от трехфазного тиристорного преобразователя, собранного по схеме Ларионова, тогда некомпенсированная постоянная времени будет определяться по формуле:

,

где f=50 Гц – частота питающей сети;

m=6 – число пульсов за период.

с.

При переходе от тиристорной схемы к транзисторной – запаздывание Т_μ может быть уменьшено.

Определим коэффициент передачи тиристорного преобразователя из следующих соображений. Если принять, что максимальный выход регулятора 10В обеспечивает подачу на двигатель 220В, то коэффициент передачи выпрямителя будет равен

.

2) Рассчитаем передаточные функции регуляторов.

Передаточная функция регулятора тока согласно (3):

.

Передаточная функция регулятора скорости, настроенного на технический оптимум согласно (7):

.

Передаточная функция регулятора положения, принимая k_ДП=1, согласно (11)

.

Передаточная функция регулятора скорости, настроенного на симметричный оптимум согласно (15):

.

Передаточная функция регулятора положения, с учетом настройки контура скорости на симметричный оптимум согласно (18):

.

3) Передаточная функция замкнутой трехконтурной системы, без учета инерционности датчика положения имеет вид:

.

С учетом численных значений передаточная функция замкнутой системы при настройке контура скорости на технический оптимум имеет вид

При настройке контура скорости на симметричный оптимум соответственно

.

На рис.1 представлены переходные процессы системы ( h1(t) – с настройкой контура скорости на технический оптимум, h2(t) – с настройкой контура скорости на симметричный оптимум) без учета нагрузки.

Рис.1. Переходные процессы трехконтурной системы

На основании данных графиков можно сделать следующие выводы:

- система позиционирования отрабатывает задающее воздействие при обоих способах настройки контура тока за одинаковое время t=0,3 с;

- перерегулирование в системе при настройке контура тока на симметричный оптимум уменьшается в ≈1,7 раз по сравнению с настройкой на технический оптимум.

Вывод:

В ходе выполнения данной работы был произведен аналитический расчет параметров следящей трехконтурной системы в режиме малых перемещений с установлением связей между параметрами регуляторов и основными показателями качества переходных процессов. В результате, по переходным процессам было установлено, что для точной обработки входного сигнала при наличии нагрузки следует применить пропоционально-интегральный регулятор скорости, т.е. настроить контур скорости на симметричный оптимум.