курсовая работа / sintez_sledyashey_sistemy_avtomaticheskogo_regulirovaniya_ob
.pdf
РЕФЕРАТ
Курсовой проект: страниц, рисунков, таблицы, приложений. Графическая часть – 4 листа формата А3.
Произведен синтез следящей системы автоматического регулироавния объектом. Выбрано корректирующее устройство. Оптимальные параметры настройки определены частотным методом. Синтезированная система удовлетворяет всем предъявляемым требованиям
СИСТЕМА, ОБЪЕКТ, РЕГУЛЯТОР, ПЕРЕХОДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, ПЕРЕРЕГУЛИРОВАИЕ, СИНТЕЗ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм. |
Лист |
№докум. |
Подпись Дата |
|
|
|
|
|
|
Разраб. |
|
Лит. Лист Листов |
||
Пров. |
Реферат |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
Н.контр. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Утв. |
|
|
|
|
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ
САР – система автоматического регулирования АФЧХ – амплитудо-фазо-частотная характеристика АЧХ – амплитудо-частотная характеристика ПИ – пропорционально-интегральный
ПИД – пропорционально-интегрально-дифференциальный
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1.Статический расчет узлов дистанционной следящей системы
2.Расчет следящей системы на устойчивость и выбор корректирующего устройства
Заключение
Список литературы
Приложение А
ВВЕДЕНИЕ
Управление каким-либо объектом (объект управления будем обозначать ОУ) есть воздействие на него в целях достижения требуемых состояний или процессов. В качестве ОУ может служить самолет, станок, электродвигатель и т.п. Управление объектом с помощью технических средств без участия человека называется автоматическим управлением. Совокупность ОУ и средств автоматического управления называется системой автоматического управления (САУ).
Основной задачей автоматического управления является поддержание определенного закона изменения одной или нескольких физических величин, характеризующих процессы, протекающие в ОУ, без непосредственного участия человека. Эти величины называются управляемыми величинами.
Синтез системы автоматического регулирования – это лишь один из этапов ее проектирования, ему предшествуют следующие:
•Исследование объекта регулирования для определения его динамических свойств и условий, в которых его используют
•Составление требований к качеству регулирования. Требования определяются назначением объекта, а также опытом проектирования и эксплуатации CAP такого же класса.
•Выбор основных элементов системы (исполнительного элемента, датчика регулируемой величины, задатчика, элемента сравнения и усилителя) и определение их динамических свойств.
Врезультате синтеза САР определяется структура регулятора (расположение и тип корректирующего устройства или устройств, усилительных элементов и дополнительных связей) и значения параметров всех элементов. На следующих этапах проектирования выбирают технические средства для реализации выбранной структуры регулятора, проводят согласование элементов системы и энергетический расчет.
7
В теории автоматического регулирования есть ряд методов синтеза САР. Для выбора наиболее эффективного метода синтеза необходимо оценить все существующие методы и определить их пригодность для инженерного расчета по наиболее распространенным качественным показателям. В инженерной практике широко применяются следующие группы методов синтеза: частотные, корневых годографов, интегральные, табличные и метод моделирования.
8
Исходные данные: |
|
|
|
Момент сопротивления нагрузки |
MН := 2400 |
Н м |
|
Момент инерции на валу |
JН := 4000 |
кг м2 |
|
Максимальная скорость ОУ |
ωmax := 0.15 |
рад/с |
|
Максимальное ускорение ОУ |
εmax := 0.38 |
рад/с2 |
|
Максимальная скорость отработки |
Ωmax := 0.04 |
град/с |
|
Максимальная статическая ошибка СС |
δст.доп := 0.065 град |
||
Максимальная скоростная ошибка СС |
δск.доп := 0.3 |
град |
|
Коэффициент полезного действия редуктора |
η := 0.9 |
||
Величина перерегулирования |
σ := 35 |
% |
|
Время переходного процесса |
tп := 1.5 |
с |
|
Частота вращения ЭМУ |
nном := 3000 |
об/мин |
|
Число витков обмотки управления |
Wупр := 1660 |
|
|
Активная составляющая обмотки управления |
rупр := 1200 Ом |
||
Сопротивление в цепи якоря ЭМУ |
r := 2.5 |
Ом |
|
Номинальное напряжение ЭМУ |
Uном := 220 B |
||
Номинальный ток ЭМУ |
Iном := 10.9 A |
||
9
1. Статический расчет узлов дистанционной следящей системы
1.1 Выбор и расчет измерителя СС
Точность является основным критерием выбора измерителя рассогласования (ИР). Точность ИР определяется инструментельной погрешностью изготовления элементов. Эта погрешность не поддается компенсации и непосредственно входит в статическую ошибку всей системы.
В качестве ИР выбираем пару сельсинов типа НД-404П и БС-155А. Их параметры:
Напряжение питания |
Uп := 110 В |
|
Частота сети |
f := 50 |
Гц |
Максимальное напряжение синхронизации |
Um := 100 В |
|
Погрешность следования |
δИР := 20 |
1.Определяем суммарную статическую ошибку ИР
δИРдат := δИР δИРпр := δИР
δИРΣ := δИРдат2 + δИРпр2 δИРΣ = 28.284 '
2.Вычисляем максимально допустимую статическую ошибку ИР, предполагая, что на ее долю приходится 30 % результирующей статической ошибки системы
δИРдоп := 60 |
δст.доп |
δИРдоп = 1.3 ' |
|
3 |
|
||
|
|
|
|
Поскольку суммарная статическая ошибка ИР больше
10
допустимой
δИРΣ > δИРдоп ,
то применяем даухканальную схему ИР
3 . Находимпередаточноеотношение между каналамигрубого и точного отсчетов
iрт> |
|
δИРΣ |
= 21.757 |
|
|
||
|
δИРдоп |
||
Принимаем |
iрт := 22 |
||
4.Определяем максимальную скорость вращения чувствительных элементов каналов точного отсчета
ωmaxто := ωmax iрт |
ωmaxто = 3.3 |
рад/с |
5.Вычисляем максимальную скоростную ошибку чувствительного элемента точного отсчета
57.360ωmaxто
δск.max.то := 2 π f iрт
δск.max.то = 1.642 '
6.Статическаяошибкаканалаточного отсчета равна
δИРто := |
δИРΣ |
δИРто = 1.286 |
|
iрт |
|||
|
|
7.Установившаясяошибкачувствительного элемента при постоянной максимальнойскоростислежения
11
δИРуст := δИРто2 + δск.max.то2 |
δИРуст = 2.085 |
8.Проверяем выполнение условия
δИРуст < |
δск.доп |
2.469 < |
0.3 60 |
|
3 |
|
3 |
||
|
|
|
||
Полное условие выполняется, следовательно, выбранный ИР обеспечивает заданную точность работы следящей системы.
9.Определяемкоэффициент передачиИР по каналуточного отсчета.
KИРго := Um |
|
|
KИРго = 100 B/рад =1.7 В/град |
|||||
K |
:= K |
ИРго |
i |
рт |
K |
ИРто |
= 2.2 × 103 |
B/рад |
ИРто |
|
|
|
|
|
|||
На этом выбор и расчет ИР заканчивается. Выбранные сельсины: датчик НД - 404 П и приемник БС - 155 А, а также выбраннаясхема двухканальногоИР обеспечиваютзаданную статическую точность СС.
1.2 Выбор и расчет исполнительного электродвигателя и редуктора
1. Определяем требуемую мощность двигателя:
Pтр := |
2 (MН + JН εmax) ωmax |
Pтр = 1.34 кВт |
||
|
η |
|
||
975 |
|
|||
По требуемой мощности выбираем двигатель постоянного тока с независимым возбуждением МИ-42, имеющий следующие технические данные:
Мощность на валу |
Pном := 1.6 |
кВт |
Частота вращения |
nном := 1500 |
об/мин |
12
Напряжение питания |
Uном := 220 В |
|
|
Ток якоря |
Iя := 9.1 |
А |
|
Сопротивление обмотки |
Rя := 0.75 |
Ом |
|
Момент номинальный |
Mном := 10.4 |
Н м |
|
Момент инерции |
Jд := 662 10− 4 |
кг м2 |
|
3. Определяем оптимальное передаточное отношение редуктора
iр.опт := |
MН + JН εmax |
iр.опт = 416.103 |
|
Jд εmax η |
|||
|
|
||
Выбираем |
iр.опт := 417 |
|
4. Выполняем проверку выбранного двигателя на соответствие требованиям по скорости и ускорению (моменту). Для этого определяем номинальную угловую скорость ИД и сравниваем ее с приведенной скоростью нагрузки
ωном := |
π nном |
ωном = 157.08 |
рад/с |
|
30 |
|
|||
ω1max := ωmax iр.опт |
ω1max = 62.55 |
рад/с |
||
Условие |
ωном ≥ ω1max |
выполняется, |
|
|
поэтому уточнять оптимальное передаточное отношение редуктора нет необходимости
Выбираем |
iр.опт |
:= 417 |
ω1max := ωmax iр.опт |
ω1max |
= 62.55 рад/с |
13