Расчет системы управления электроприводом постоянного тока
Устройство электропривода постоянного тока. Характеристика разомкнутой системы непосредственного управления. Схема электропривода без обратной связи. Управление с обратной связью. Сравнение расчетов систем управления электроприводом различными методами.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.09.2019 |
| Размер файла | 193,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
Теория автоматического управления (ТАУ) - научная дисциплина, предметом изучения которой являются информационные процессы, протекающие в автоматических системах управления. ТАУ выявляет общие закономерности функционирования, присущие автоматическим системам различной физической природы, и на основе этих закономерностей разрабатывает принципы построения высококачественных систем управления.
1.Расчет системы управления электроприводом постоянного тока
Исходные данные:
R = 0.5+33*0.1 Ом
L = 0.05; Генри
Km = 0.1; Постоянный коэффициент (Ньютон*метр/ампер)
Kb = 0.1; Постоянный коэффициент (Вольт/радиан/секунда)
Kf = 0.2; Nms
J = 0.02+33*0.01; кг*м^2/c^2
2.Система без обратной связи
В разомкнутой системе для непосредственного управления объектом применяется специальное исполнительное устройство, а обратная связь отсутствует. В такой системе управления для получения желаемой реакции объекта обычно используется регулятор или исполнительное устройство.
Схема электропривода без обратной связи.
3.Управление электроприводом с обратной связью
В отличие от разомкнутой, в замкнутой системе производится измерение действительного значения выходного сигнала, которое затем сравнивается с его желаемым значением. Измеренное значение выхода называют сигналом обратной связи.
Схема замкнутой системы управления.
Создание модели электропривода с двумя входами (Va,Td) и одним выходом (w) в пространстве состояний:
num=[Km]; den=[L R];
h1=tf(num,den); модель электродвигателя
h2=tf(1,[J Kf]); уравнение механической части привода
dcm1 = ss(h2) * [h1 , 1]; формирование сигнала w=h2*(h1*Va + Td)
dcm = feedback(dcm1,Kb,1,1); введение обратной связи по напряжению на якоре
Построение переходного процесса в dcm1 (на входе Va, на выходе w(t))
eig(dcm1)
stepplot(dcm(1)),grid
Коэффициент передачи Kff должен равняться отношению скорости к входному напряжению в статике
Kff = 1/dcgain(dcm(1));
Оценка влияния Kff на скорость при ступенчатом изменении нагрузки на величину -0.1Нм на рабочем интервале между t=5 и t=10 секунд, если входной сигнал w_ref=1
t = 0:0.1:50;
t1=t(end)
Td = -0.1 * (t>23 &t<25); нагрузка (возмущение)
u = [ones(size(t)) ; Td]; входной сигнал w_ref=1 и момент Td
cl_ff = dcm * diag([Kff,1]); формирование cl_ff при диагональной матрице входов
cl_ff.InputName = {'w_ref','Td'};
cl_ff.OutputName = 'w';
h = lsimplot(cl_ff,u,t);
title('Переходный процесс при воздействии возмущения')
legend('cl\_ff')
Видно, что рассмотренный способ управления позволяет обеспечить эффективную реакцию на возмущения.
4.Управление с обратной связью и введением интегрирующего звена
Для получения нулевой ошибки в установившемся режиме, введем интегрирующее звено и рассчитаем неизвестный коэффициент K.
C(s) = K/s
Для расчета K мы используем технику траекторий корней применительно к передаточной функции разомкнутого звена
1/s * transfer(Va->w):
h = rlocusplot(tf(1,[1 0]) * dcm(1));
setoptions(h,'FreqUnits','rad/s');
xlim([-15 5]);
ylim([-15 15]);
Расчет компенсатора. Выберем коэффициент K=5 и сравним положение характеристик c предыдущим вариантом:
K = 5;
C = tf(K,[1 0]); компенсатор K/s
cl_rloc = feedback (dcm*append(C,1),1,1,1); добавление
h = lsimplot(cl_ff,cl_rloc,u,t);
cl_rloc.InputName = {'w_ref','Td'};
cl_rloc.OutputName = 'w';
title('Переходный процесс и возмущение')
legend('компенсатор','упр. с обр. связью w(t) / траект. корней','Location','NorthWest')
Видно, что выполнение расчетов системы управления, с использованием траектории корней позволяет лучше обеспечить компенсацию возмущения.
5.LQR-регулятор
Регулятор основан на формирование сигнала
Va = K1 * w + K2 * w/s + K3 * i
где i - ток якоря электродвигателя.
Регулятор рассчитывается по критерию качества:
dc_aug = [1 ; tf(1,[1 0])] * dcm(1); добавочный выход w/s к модели электродвигателя постоянного тока.
Оптимальный регулятор:
K_lqr = lqry(dc_aug,[1 0;0 20],0.01);
Для моделирования создадим объект с обратной связью:
P = augstate(dcm); входы: Va,Td, выходы:w(t),x(t)
C = K_lqr * append(tf(1,[1 0]),1,1); компенсатор с добавлением звена 1/s
OL = P * append(C,1); без обратной связи
CL = feedback(OL,eye(3),1:3,1:3); с обратной связью
cl_lqr = CL(1,[1 4]); переход к выходу w(t)
при входах (w_ref,Td)->w
6.Сравнение расчетов систем управления электроприводом различными методами
Моделирование:
h = lsimplot(cl_ff,cl_rloc,cl_lqr,u,t);
title('Переходный процесс и возмущение')
legend('компенсатор','обр. связь(траектории корней)','линейный квадр. регулятор (LQR)','Location','NorthWest')
Видно, что наилучшее решение обеспечивается LQR-регулятором.
МОДАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
K=accer(A,B,P), place(A,B,P)
A1=dcm1.A
B1=dcm1.B
P1=eig(dcm)
K1=place(A1,B1,P1)
Проверка:
Ac=A1-B1*K1
[eig(Ac) eig(dcm)]
Вывод
электропривод управление схема
При использовании обратной связи, компенсация возмущения происходит быстрее по времени и эффективнее, чем при её отсутствии.
А при использовании линейного квадратичного регулятора(LQR), можно добиться наилучшего переходного процесса и уменьшить возмущение.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Особенности расчета двигателя постоянного тока с позиции объекта управления. Расчет тиристорного преобразователя, датчиков электропривода и датчика тока. Схема двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Моделирование внешнего контура.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 19.06.2011Методы оценки электрической аппаратуры управления в схемах электропривода постоянного и переменного тока. Выбор аппаратов для системы ТП-Д. Расчет оборудования в релейно-контакторной схеме управления электроприводом двигателя с короткозамкнутым ротором.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 13.12.2014Изучение принципа работы электропривода постоянного тока и общие требования к функционированию контроллера. Разработка микропроцессорной системы управления электродвигателем постоянного тока, обеспечивающей контроль за скоростью вращения вала двигателя.
курсовая работа [193,7 K], добавлен 14.01.2011Расчёт параметров и характеристик разомкнутой системы тиристорного электропривода постоянного тока. Номинальная ЭДС фазы вторичной обмотки трансформатора и активное сопротивление якоря двигателя. Электромеханическая постоянная времени электропривода.
практическая работа [244,7 K], добавлен 20.12.2011Расчёт силовой части привода и системы регулирования тока возбуждения, якоря и скорости. Выбор двигателя, трансформатора, полупроводниковых элементов, защитной и коммутационной аппаратуры. Применение электропривода в металлургическом производстве.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 18.06.2015Классификация систем управления электроприводом по способу регулирования скорости. Принцип включения тиристорных регуляторов напряжения. Основные узлы системы импульсно-фазового управления. Расчет системы ТРН-АД с подчиненным регулированием координат.
презентация [384,5 K], добавлен 27.06.2014Особенности управления электродвигателями переменного тока. Описание преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока на основе автономного инвертора напряжения. Динамические характеристики САУ переменного тока, анализ устойчивости.
курсовая работа [619,4 K], добавлен 14.12.2010Признаки классификации электроприводов постоянного тока, их составляющие и область применения. Замкнутая автоматическая система – следящий привод. Электромеханические характеристики, функциональная и структурная схемы электропривода, его элементы и блоки.
курсовая работа [4,1 M], добавлен 12.03.2012Проектирование системы подчиненного регулирования вентильного электропривода постоянного тока на основе регуляторов тока и скорости. Выбор комплектного тиристорного электропривода и тиристоров. Расчёт статических параметров. Оценка перерегулирования.
курсовая работа [515,5 K], добавлен 06.04.2014Разработка следящего электропривода постоянного тока, выбор и расчет его силовых элементов. Принципиальная электрическая схема. Расчёт трансформатора, напряжение его вторичной обмотки. Диоды и тиристоры, их расчет и выбор. Сельсины, фазовый детектор.
курсовая работа [403,2 K], добавлен 05.12.2012Данные двигателя постоянного тока независимого возбуждения со стабилизирующей обмоткой быстроходного исполнения. Расчет параметров электропривода. Коэффициент усиление тиристорного преобразователя. Структурная схема системы подчиненного управления.
контрольная работа [188,9 K], добавлен 09.04.2009Выбор электродвигателя, тиристорного преобразователя, согласующего силового трансформатора, сглаживающего дросселя, шунта в цепи якоря, вводного автоматического выключателя, задатчика скорости. Функциональная схема электропривода и ее параметры.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 17.10.2022Назначение исследовательского стенда двухмассовой системы электропривода, характеристика конструкции. Особенности принципиальной электрической схемы автономного инвертора напряжений. Принципиальная электрическая схема системы управления электроприводом.
дипломная работа [4,5 M], добавлен 10.07.2013Технические данные якорной обмотки и добавочных полюсов электродвигателя Д810. Выбор и характеристика тиристорного преобразователя. Построение контура регулирования тока. Анализ влияния внутренней обратной связи по ЭДС двигателя, компенсация влияния.
курсовая работа [751,8 K], добавлен 24.06.2013Выбор силовой части электропривода. Оптимизация контуров регулирования: напряжения, тока и скорости. Статические характеристики замкнутой системы. Расчет динамики электропривода. Расчет его статических параметров. Двигатель и его паспортные данные.
курсовая работа [357,2 K], добавлен 15.11.2013Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока посредством изменения потока возбуждения. Максимально-токовая защита электропривода. Скоростные характеристики двигателя. Схемы силовых цепей двигателей постоянного тока и асинхронных двигателей.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 30.03.2014Общие положения об электроприводе. Современный автоматизированный электропривод и тенденции его развития. Двигатели постоянного тока. Построение структурной схемы АЭП, синтез математической модели. Сравнительный анализ разработанных систем управления.
курсовая работа [681,0 K], добавлен 08.07.2012Параметры и структура автоматизированного электропривода. Алгоритм управления и расчёт параметров устройств управления, их моделирование, а также определение и оценка показателей качества. Разработка принципиальной электрической схемы, выбор её элементов.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 03.01.2010Переходные процессы электропривода постоянного тока при пуске в три ступени. Номинальное напряжение якоря. Расчет ступеней двигателя постоянного тока. Расчетное время работы на ступенях. Моделирование ситуаций при изменении расчетного времени работы.
контрольная работа [156,3 K], добавлен 04.03.2012Принципы и обоснования выбора схемы усилителя постоянного тока, его внутреннее устройство и взаимосвязь элементов. Двухтактный эмиттерный, эмиттерный и истоковый повторитель. Источник тока для выходного каскада. Принципы реализации обратной связи.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 10.06.2014
