ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЛЭТИ

Факультет компьютерных технологий и информатики

Кафедра автоматики и процессов управления

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине

локальные системы управления

электромашинная следящая система воспроизведения угла (ЭСС)

Исполнители темы,

студенты группы 3322

(бригада № 6) В. В. Антонов

Р. А. Красовский

Руководитель темы,

д-р техн. наук, проф. ___________________ В. А. Терехов

подпись, дата

Санкт-Петербург 2006

Реферат

Отчет 24 с., 1 ч., 20 рис., 3 табл., 8 источников, без прил.

СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА, ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ УГЛА, ЭЛЕКТРОМАШИННОЕ УСИЛЕНИЕ, ПОДЧИНЕННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ.

Объектом исследования является электромашинная следящая система воспроизведения угла.

Цель работы – расчёт электромашинной следящей системы (ЭСС) воспроизведения угла в соответствии с заданными показателями качества, и ее компьютерное моделирование для оценки влияния на ЭСС нелинейностей, вариаций параметров объекта регулирования и возмущений внешней среды.

В процессе работы проводились теоретические расчеты ЭСС по методу эквивалентного гармонического воздействия, компьютерное моделирование объекта исследования в пакете программ MATLAB/Simulink, а также подбор компонентов для реализации исследуемой системы.

В результате работы была спроектирована электромашинная следящая система воспроизведения угла, соответствующая заданным показателям качества.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 4

1 описание сау 5

2 предварительный расчет САУ 8

2.1 Подбор компонентов для реализации САУ 8

2.2 Составление расчетной структурной схемы замкнутой САУ 9

2.3 Расчет параметров ПФ регуляторов замкнутой САУ 11

2.3.1 Расчет внутреннего контура замкнутой САУ 11

2.3.2 Расчет внешнего контура замкнутой САУ 14

2.4 Составление программной модели исследуемой системы 16

3 моделирование САУ 17

3.1 Исследование динамических свойств системы 17

3.2 Оценка чувствительности системы 19

3.3 Исследование системы при наличии возмущений 20

3.4 Исследование системы с учетом нелинейностей 21

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 23

СПИСОК использованных источников 24

Введение

Целью курсового проектирования является расчёт электромашинной следящей системы (ЭСС) воспроизведения угла в соответствии с заданными показателями качества, и ее компьютерное моделирование для оценки влияния на ЭСС нелинейностей, вариаций параметров объекта регулирования и возмущений внешней среды.

Выполнение курсового проекта проходит в два этапа. Первый этап представляет собой предварительный расчет САУ и включает в себя:

• определение показателей качества, которым должна соответствовать САУ;

• подбор компонентов для реализации САУ;

• составление расчетной структурной схемы объекта регулирования (ОР) по заданной в техническом задании функциональной схеме с включением в неё регулирующего органа (РО), датчика, измерительного преобразователя, модели возмущения и с учетом нелинейной статической характеристики одного из устройств системы;

• предварительный расчет параметров ПФ изменяемой части САУ по заданным показателям качества.

На втором этапе выполняется компьютерное моделирование САУ:

• исследуются ее динамические свойства при входных управляющих и возмущающих воздействиях;

• оценивается влияние нелинейности одного из элементов САУ и малых изменений параметров этого элемента относительно расчетных значений на показатели качества системы;

В заключение проводится анализ результатов расчёта и моделирования.

1 Описание сау

Описание САУ приводится в соответствии с темой 6 из приложения [1].

Силовая ЭСС воспроизведения угла поворота исполнительного вала объекта в диапазоне мощностей до 100 кВт строится по схеме "электромашинный усилитель (ЭМУ) поперечного поля - исполнительный двигатель (ИД) постоянного тока". На функциональной схеме ЭСС (см. рисунок 1.1) ЭМУ приводится во вращение кинематически связанным с ним приводным двигателем (ПД).

Рисунок 1.1 – Функциональная схема ЭСС

Обмотки управления ОУ1, ОУ2 ЭМУ питаются от электронного усилителя (ЭУ). ЭМУ является усилителем мощности и питает обмотку якоря (ИД), который через редуктор перемещает на угол  исполнительный вал  объекта (антенна, подвижная платформа и т.п.). С этим же валом кинематически связан движок потенциометра П2, выполняющего роль датчика углового перемещения. На вход ЭУ поступает напряжение, пропорциональное ошибке воспроизведения заданного угла:гдеkкоэффициент пропорциональности. Исполнительный двигатель поворачивает движок потенциометра П2 до тех пор, пока напряжениене станет равным нулю, т.е. когда.  ИД с редуктором развивает момент сил, достаточный для преодоления момента нагрузки, создаваемого объектом. Очевидно, что.

Цель расчета – выбор коэффициента усиления ЭУ, обеспечивающего для заданной структуры и параметров передаточных функций (ПФ) устройств ЭСС работу системы с заданными показателями качества.

Исходные данные для расчета ЭСС  представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Элементы ЭСС	Передаточные функции (ПФ) элементов ЭСС	Диапазоны для выбора значений параметров ПФ
Соединение ЭМУ-ИД
Редуктор		()
Электронный усилитель (ЭУ)
Модель возмущения

Примечание – в таблице 1.1 приняты следующие обозначения:

• –изменение угла поворота вала ИД;

• –изменение напряжения управления ЭМУ;

• –постоянная времени нарастания тока в короткозамкнутой обмотке ЭМУ; 

• –постоянная времени разгона ИД;

• –коэффициент усиления соединения ЭМУ-ИД; 

• –коэффициент усиления редуктора; 

• i– коэффициент редукции (i >>1);

• –постоянная времени фильтра на входе ЭУ.

• –постоянная времени якорной цепи ИД;

• –электромеханическая постоянная времени ИД, величина которой пропорциональна моменту инерции на валу двигателя с учетом моментов инерции двигателя и нагрузки с редуктором.

При расчете и моделировании СС примем изменение от 0 (отсутствие нагрузки) до 1 (номинальная нагрузка), т.е. возмущениесоответствует единичной ступенчатой функции.

При моделировании ЛСУ с учетом нелинейности одного из ее  устройств примем статическую характеристику НЭ в виде характеристики усилителя с зоной нечувствительности , насыщениеми коэффициентом усиления в зоне  линейностиk = 1. Значение гдемаксимальное значение сигнала на входе ЭМУ.

Дополнительные данные для дальнейших расчетов указаны в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Параметр	Величина
Максимальная ошибка воспроизведения углового перемещения
Максимальное угловое перемещение,