Министерство образования РФ

Саратовский Государственный Технический Университет

Балаковский Институт Техники,

Технологии и Управления

Инженерно-строительный факультет

Кафедра “Управление и информатика

в технических системах”

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине “Локальные системы управления”

Система автоматического управления

объемным гидроприводом

Выполнил студент гр. УИТ-42

_________ Мурин С.В.

___________________2003 г.

Допущен к защите

Руководитель проекта Защитил с оценкой _________

____Скоробогатова Т. Н. ________ Скоробогатова Т. Н.

______________2003 г. ___________________2003 г.

2003

Содержание Введение 4

1. Техническое задание 10

1.1 Цель курсовой работы 10

1.2 Описание функциональной схемы 10

2. Выбор элементной базы, проведение линеаризации, расчет передаточных функций элементов системы 12

2.1 Выбор микропроцессора 12

2.2 Выбор усилителя 12

2.3 Выбор двигателя с гидронасосом 13

2.4 Выбор дроссельного устройства 15

2.5 Выбор тахометрического датчика 23

3 Расчет датчика обратной связи 25

3.1 Анализ выбранного датчика обратной связи на предмет устойчивости от внешних помех 25

3.2 Расчет основных элементов датчика 25

4. Расчет передаточной функции всей системы, расчет устойчивости системы 28

4.1 Расчет передаточной функции неизменяемой части системы и проверка её на устойчивость 28

4.2 Расчет передаточной функции системы с учетом микропроцессора и проверка её на устойчивость 32

5 Построение логарифмической амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик системы и их анализ 35

6. Построение желаемой логарифмической амплитудно-частотной и желаемой фазо-частотной характеристик системы и их анализ 41

6. Построение логарифмической амплитудно-частотной характеристики корректирующего устройства и расчет его параметров 45

7. Установка корректирующего устройства в систему 49

8. Синтез программного корректирующего устройства 50

Заключение 54

Список используемой литературы 55

Приложение А 57

ВВЕДЕНИЕ

Гидравлические следящие приводы широко применяются в машиностроении как эффективное средство автоматизации производственных процессов. В станкостроении гидравлические следящие приводы используются в копировальных устройствах различных металлорежущих станков, работающих от копира или других задатчиков, для выполнения точных делительных и установочных операций, в агрегатных станках и автоматических линиях, составляют основу большинства систем циклового и числового программного управления. Гидравлические следящие приводы все шире применяются для автоматизации заготовительно-штамповочного и кузнечно-прессового оборудования.

Назначение следящего гидропривода – перемещать нагруженный рабочий орган по заданному закону и с заданной скоростью, обеспечивая при этом требуемое усиление выходной мощности.

По своей структуре гидравлические следящие приводы относятся к системам автоматического управления, в которых требуемые характеристики могут обеспечиваться при помощи разомкнутой или замкнутой цепи управления. Недостатком автоматических систем разомкнутого управления является невозможность получить строгое соответствие между входом и выходом из-за неизбежного наличия возмущающих воздействий.

Применяемые в станкостроении гидравлические следящие приводы различают по принципу действия, структуре и конструкциям следящих систем и их элементов, по характеристикам работы, количеству следящих перемещений, способу регулирования скорости слежения, количеству каскадов усиления и т.д.

Объемный гидропривод классифицируется по источнику подачи рабочей жидкости, по характеру движения выходного звена, по возможности регулирования входного и выходного звеньев и по циркуляции рабочей среды.

По виду источника энергии гидроприводы разделяют на четыре типа.

1. Насосный гидропривод - гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель объемным насосом, входящим в состав этого гидропривода. Он применяется наиболее широко. По характеру циркуляции рабочей жидкости насосные гидропри­воды разделяют на гидроприводы с замкнутой циркуляцией жид­кости (жидкость от гидродвигателя поступает во всасывающую гидролинию насоса) и гидроприводы с разомкнутой циркуляцией жидкости (жидкость от гидродвигателя поступает в гидробак).

Термин насосный гидропривод включает понятие объемная гидро­передача. Это часть насосного гидропривода, состоящая из насоса, гидродвигателя (одного или нескольких) и связывающих их гидролиний. Гидропередачи, таким образом, это силовая часть гидро­привода, через которую протекает основной поток энергии.

Для привода насоса в насосном гидроприводе могут быть исполь­зованы различные двигатели. В связи с этим, если в понятие насос­ного гидропривода включают также приводящий двигатель, то в за­висимости от типа этого двигателя различают электрогидропривод, турбогидропривод, дизельгидропривод, мотогидропривод и т. п.

2. Безнасосный гидропривод, который работает по принципу сообщающихся сосудов и приводится в действие механическим способом.

3. Аккумуляторный гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель от предварительно заряженного гидроаккумулятора. Такие гидроприводы используют в системах с крат­ковременным рабочим циклом или с ограниченным числом циклов.

4. Магистральный гидропривод, в котором рабочая жидкость поступает в гидродвигатель из гидромагистрали. Напор рабочей жидкости в гидромагистрали создается насосной станцией, состо­ящей из одного или нескольких насосов и питающей несколько гидроприводов (централизованная система питания).

По характеру движения выходного звена различают объемные гидроприводы: поступательного движения - с возвратно-поступа­тельным движением выходного звена и с гидродвигателями в виде гидроцилиндров; поворотного движения - с возвратно-поворотным движением выходного звена на угол менее 360° и с поворотными гидродвигателями; вращательного движения - с вращательным дви­жением выходного звена и с гидродвигателями в виде гидромоторов.

Если в объемном гидроприводе отсутствует устройство для изме­нения скорости выходного звена, то такой гидропривод является нерегулируемым. Гидропривод, в котором скорость выходного звена можно изменять по заданному закону является регулируемым.

Применяются следующие два способа регулирования скорости выходного звена объемных гидроприводов:

1) дроссельное регулирование, т. е. регулирование скорости дросселированием потока рабочей жидкости и отводом части потока через дроссель или клапан, минуя гидродвигатель;

2) объемное регулирование, т. е. регулирование скорости изме­нением рабочего объема насоса или гидродвигателя или того и дру­гого.

Если в объемном гидроприводе скорость регулируется одновре­менно двумя рассмотренными способами, то такое регулирование называется объемно-дроссельным.

В некоторых случаях в насосном гидроприводе скорость вы­ходного звена регулируется изменением скорости приводного дви­гателя (электродвигателя, дизеля и т. п.). Такое регулирование называется регулированием приводящим двигателем.

Регулирование гидропривода может быть ручным, автоматиче­ским и программным.

Если в гидроприводе скорость выходного звена поддерживается постоянной при изменении внешних воздействий, то такой гидро­привод называют стабилизированным.

Следящим гидроприводом называют такой регулируемый гидро­привод, в котором выходное звено повторяет движения звена управ­ления.

Регулируемые гидроприводы широко используются в качестве приводов станков, прокатных станов, прессового и литейного обо­рудования, дорожных и строительных машин, транспортных и сельскохозяйственных машин и т. п. Такое широкое их применение объясняется рядом преимуществ (по сравнению с механическими и электрическими передачами), к которым относятся:

1. бесступенчатое регулирование передаточного числа в широком диапазоне и возможность создания больших передаточных отношений;

2. малая удельная масса, т. е. масса гидропривода, отнесенная к передаваемой мощности (0,2 - 0,3 кг на 1 кВт);

3. возможность простого и надежного предохранения приводящего двигателя от перегрузок;

4. малая инерционность вращающихся частей, обеспечивающая быструю смену режимов работы (пуск, разгон, реверс, остановка);

5. простота преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное;

6. возможность расположения гидродвигателя на удалении от источника энергии и свобода компоновки.