Задание

Курсовая работа включает в себя:

1. Предварительный расчет САУ:

   1. выбор компонентов и составление расчетной структурной схемы объекта регулирования с включением в нее регулирующих органов, датчиков, измерительных преобразователей, модели возмущения и с учетом нелинейной статической характеристики одного из устройств системы;

   2. расчет ПФ регуляторов и коэффициентов усиления, обеспечивающих требуемую точность, устойчивость и грубость системы.

2. Компьютерное моделирование локальной системы, исследование ее динамических свойств при входных управляющих и возмущающих воздействиях, оценка влияния малых изменений параметров объекта регулирования относительно расчетных значений и уточнение параметров настроек корректирующего устройства («вторичная» оптимизация ЛСУ).

Рассчитанная СС должна быть устойчивой, грубой, обеспечивать оптимальную динамику (колебательность, перерегулирование, время регулирования) и воспроизводить задающее воздействие с ошибкой, не превышающей заданной, при заданных ограничениях на входной сигнал. Значение максимальной допустимой ошибки и ограничения на входное воздействие приведены в таблице 1.

Таблица 1.

30	30	30	3

1. Выбор компонентов и составление рассчетной структурной схемы

Следящая система (рисунок 1) может быть реализована двумя способами:

• регуляторы всех контуров реализуются в дискретном виде;

• внутренние контуры скорости и тока реализуются в аналоговом виде, внешний контур – с помощью цифровой схемы.

К достоинствам первого способа можно отнести возможность удешевления системы, за счет реализации всех регуляторов на базе одного цифрового контроллера; а также традиционные плюсы цифровых систем, такие как помехоустойчивость, параметрическая стабильность, гибкость, надежность при эксплуатации. Недостатками являются: необходимость использования ЦАП/АЦП и согласующих устройств(стоимость которых может превышать стоимость аналоговых регуляторов), усложнение расчетов, приближенность решения и иногда невозможность реализации дискретного регулятора, обеспечивающего желаемую динамику.

При реализации системы вторым способом положительным моментов является то, что аналоговая часть (ТП, ИД, РС, РТ) часто поставляется в едином блоке, что значительно упрощает и ускоряет процесс разработки, и, возможно, уменьшает стоимость готовой системы. Внешний контур можно реализовать с использованием всего одного ЦАП, если задающий сигнал датчик углового положения будут цифровыми. Второй способ хорошо сочетает полезные свойства аналоговых и цифровых систем при балансе цены.

Выбор того или иного способа зависит от конкретной задачи, в данной работе будет использоваться второй вариант.

1. Выбранные компоненты для реализации системы

Для реализации цифрового регулятора положения хорошо подходят программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС) семейства Spartan 3 фирмы Xilinx, например, микросхема XC3S50-PQ208I [7]. Данная микросхема содержит 50К логических вентилей, 72 Кбит встроенной памяти и позволяет программировать до 124 контакта ввода вывода, что вполне достаточно для реализации дискретного регулятора положения. Диапазон рабочих температур от до.

Задающий сигнал может подаваться в регулятор положения либо в непосредственном цифровом виде, либо посредством задающего вала с цифровым датчиком положения. Такой же датчик положения устанавливается на исполнительный вал. В качестве датчика углового положения может использоваться опто-электронный абсолютный ДУП с синхронно-последовательным интерфейсом (SSI) - OCD SL 8-05 фирмы Fraba Posital Gmbh [8]. Так как датчик положения – цифровой, то примем его коэффициент передачи В/рад.

В качестве датчика скорости будем использовать тахогенератор D-41 A фирмы Rollvam [9]. Этот тахогенератор согласно паспортным данным имеет коэффициент передачи .

В качестве исполнительного двигателя выберем двигатель MSS-45 фирмы Mavilor [10]. Паспортные данные: номинальная мощность на валу , номинальная частота вращения, источник питания 220 В/50 Гц, номинальный ток якоря, сопротивление обмоток якоря, индуктивность якоря, номинальный момент, коэффициент момента, коэффициент противо-ЭДС, коэффициент демпфирования, механическая постоянная времени, постоянная якорной цепи.

Управление двигателем будем осуществлять с помощью реверсивного тиристорного преобразователя ТЕР4-63/230Н-1-2УХЛ4 фирмы Рил [11]. Этот преобразователь работает от сети 220 В/ 50 Гц, номинальный выпрямленный ток 63 А, номинальное выпрямленное напряжение 230 В.

Для подсоединения нагрузки к валу двигателя используется редуктор, выбор которого зависит от требуемого момента на выходе и скорости. В данном случае будем использовать планетарный редуктор TP-110 фирмы alpha [12]. Этот редуктор позволяет настроить передаточное отношение i из ряда 5,7,10,21,31,61,91. Выберем i=91.

Регуляторы для внутренних контуров скорости и тока будем реализовывать на основе стандартных аналоговых компонентов (усилители постоянного тока, резистивные элементы, дроссели, конденсаторы и т.п.), которые широко представлены на рынке.