1.4 Программное обеспечение:

1) Classic - анализ и частотный синтез звеньев коррекции.

2) ScrThief- Screensaver для DOS

3) Задачи, связанные с цифровой реализацией алгоритмов решаются с помощью программы Matlab : Control System Toolbox фирмы The Mathworks Incorporated [2].

Моделирование нелинейных систем осуществляется с помощью программы Matlab Simulink by The Mathworks Incorporated [3].

4)Оформление производится при помощи программ :

Microsoft Word

2. Краткое описание системы управления

2.1. Сведения о назначении системы.

Данные системы электропривода широко используются в станках с ЧПУ, приводах вращения радиолокационных антенн и других устройствах. Исполнительный двигатель постоянного тока питается от управляемого тиристорного преобразователя. Частота вращения измеряется тахогенератором постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов.

2.2. Укрупненная принципиальная схема системы управления с указанием основных элементов и их назначение.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Система управления скоростью двигателя:

1. Коэффициент передачи двигателя кд =1.2 рад/(В*с)

2. Электромеханическая постоянная времени T _ЭМ=0.08 с

3. Постоянная времени якорной цепи двигателя T_я=0.02 с

4. Коэффициент передачи УТП k_утп=15

5. Постоянная времени УТП T утп=0.003 с

6. Коэффициент передачи усиления Ку =200

7. Коэффициент передачи тахогенератора Ктг =0.5 В*с/м

8. Время регулирования t_р - минимальное

9. Показатель колебательности М < 1.1

10. Тип системы астатический

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА

Упрощенная принципиальная электрическая схема системы автоматического регулирования скорости вращения двигателя постоянного тока приведена на рисунке 1. Такие системы электропривода широко используются в станках с ЧПУ, приводах вращения радиолокационных антенн и других устройствах. Исполнительный двигатель постоянного тока (мощностью от сотен ватт до нескольких киловатт) питается от управляемого тиристорного преобразователя. Частота вращения измеряется тахогенератором постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов.

Рис. 1. Функциональная схема

На рисунке 1 обозначено:

ИД — двигатель с обмоткой возбуждения ОВД и якорем ЯД;

ТГ — тахогенератор;

У — усилитель сигнала ошибки ;

УТП — управляемый тиристорный преобразователь, питающий якорь исполнительного двигателя Д;

АЦП —  аналого-цифровой преобразователь;

ЦАП — цифроаналоговый преобразователь;

ЭС – элемент сравнения.

Рег. – Регулятор.

Nп - задание

 — напряжение выдаваемое с выхода ЦАП на усилитель.

Uт – напряжение на входе УТП.

Uдв – напряжение подаваемое на двигатель.

 — напряжение тахогенератора;

w – скорость вращения вала двигателя.

 — цифровой сигнал с выхода АЦП;

ТГ — тахогенератор;

3. Математическая модель системы управления двигателя.

3

.1 Интегратор

Рис. 2. ЛАЧХ и ФЧХ интегратора

3.2. Передаточная функция усилителя:

ЛАЧХ

ФЧХ

Рис. 3. ЛАЧХ и ФЧХ усилителя

3.3. Передаточная функция управляемого тиристорного преобразователя:

ЛАЧХ

ФЧХ

Рис. 4. ЛАЧХ и ФЧХ управляемого тиристорного преобразователя

3.4. Передаточная функция управляемого двигателя:

ЛАЧХ

ФЧХ

Рис. 5. ЛАЧХ и ФЧХ управляемого двигателя

3.5. Передаточная функция тахогенератора:

ЛАЧХ

ФЧХ

Рис. 6. ЛАЧХ и ФЧХ тахогенератора

Заменим обозначения для элементов системы, введенные на рис.1 на их передаточные функции соответственно см. рис.2

Рис. 7. Структурная схема

4. Обеспечение условий селективной инвариантности.

Система астатическая, из этого следует что мы имеем на нулевой частоте нулевую ошибку.

5. Анализ устойчивости и качества переходных процессов.

5.1. Распределение полюсов и нулей замкнутой системы

Передаточная функция замкнутой системы

Полюсы: -319.8; -142.4; 39.5+i*81.7; 39.5-i*81.7

Рис. 8. Распределение полюсов и нулей замкнутой системы

5.2. График переходного процесса на единичное ступенчатое воздействие в замкнутой системе:

Рис. 9. График переходного процесса на единичное ступенчатое воздействие

3. График амплитудно-фазовой характеристики замкнутой системы:

Рис. 10. График амплитудно-фазовой характеристики замкнутой системы

5.4. График логарифмических характеристик разомкнутой системы:

ЛАЧХ

ФЧХ

Рис. 11. График логарифмических характеристик разомкнутой системы

5.5. Выводы об устойчивости:

Произведя анализ можно прийти к выводу, что наша система неустойчива:

1) Во-первых, Подобный вывод можно сделать по критерию Найквиста в районе частоты среза ЛЧХ разомкнутой системы, ФЧХ разомкнутой системы превышает -180 и равна -258(см. рис. 11)

2) Во-вторых, часть корней ПФ лежит справа от оси мнимых чисел.( см. рис. 8)

5.6. Вывод о необходимости коррекции:

Основываясь на том, что наша система оказалась неустойчива можно сделать вывод о необходимости коррекции системы с целью сделать систему устойчивой.

6. Коррекция системы.

6.1. Структурная схема с включённым звеном коррекции.

Коррекцию системы можно сделать добавив в нашу систему корректирующее звено. Такое звено можно включить в систему двумя способами: последовательно и в виде местной обратной связи. Мы проведем коррекцию первым способом, а также сравним какой из способов наилучший. На рис.7. приведена структурная схема нашей системы с включенным в нее звеном коррекции.

Рис. 12. Структурная схема с включённым звеном коррекции