Исследование системы автоматического управления с комбинированным управлением
Передаточные функции двигателя и тиристорного преобразователя. Расчет коэффициента компенсации, обеспечивающего астатизм второго порядка по управлению. Разработка математической модели системы. Определение установившегося значения скоростной ошибки.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.05.2016 |
| Размер файла | 337,1 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//
Размещено на http://www.allbest.ru//
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОУ ВО «ВОЛОГОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра: УВС
Дисциплина: Моделирование
Лабораторная работа №2
Исследование САУ с комбинированным управлением
Выполнила: Соколов Д.В.
Группа: ЭВ-41
Проверил: Бакаев В. Н.
г.Вологда 2015
Цель работы: на основе математического моделирования оценить возможности САУ с комбинированным способом регулирования.
Задание на лабораторную работу: для привода руки робота используется реверсивный, замкнутый по скорости электропривод постоянного тока по системе ТП-ДПТ. Регулирование скорости двигателя постоянного тока (ДПТ) осуществляется изменением напряжения на якоре. Плавный разгон до номинальной скорости осуществляется с использованием задатчика интенсивности. Для компенсации скоростной ошибки применено комбинированное управление с передаточной функцией Wку (p)=b, охватывающее промежуточный усилитель Ку и регулятор скорости. Структурная схема изображена на Рис. 1.
Передаточные функции двигателя и тиристорного преобразователя принять в виде:
Wтп(р)=Ктп/(Tтпр +1); Wдпт(р)=(р)/Uд (р)=Кд/(TяTмр2 + Тмр +1);
Wдпт(р)=(р)/Мс (р)= - Rя(Tяр +1) /(СеФ)2(TяTмр2 + Тмр +1).
Рис.1- Структурная схема электропривода
Требуется:
Рассчитать величину Кдс, чтобы напряжение задания Uз для получения номинальной скорости не превышало 10В;
Настроить электропривод на модульный (технический) оптимум с использованием ПИ- или ПИД-регулятора. Построить л.а.х. и л.ф.х. разомкнутой скорректированной системы. Рассчитать параметры регулятора;
Рассчитать коэффициент компенсации b, обеспечивающий астатизм второго порядка по управлению;
Рассчитать величину постоянной заводки задатчика интенсивности, позволяющего плавно разгонять нагруженный электропривод с максимально-допустимым динамическим моментом. При этом принять Мс=Мн. ;
Определить установившееся значение скоростной ошибки, если момент нагрузки изменяется по закону Мс= 2t ;
Разработать математическую модель системы и используя любой математический пакет прикладных программ составить схему для исследования;
Провести экспериментальные исследования с использованием ЭВМ по п.п. 15.
преобразователь скоростной астатизм автоматический
Практическая часть
Технические данные электропривода:
|
Вариант |
Тип двигателя |
Мощность РД НОМ, кВт |
Напряжение UН, В |
Скорость вращения nН, об/мин |
Ток IН, А |
К. П. Д. , % |
Маховый момент GD2, кГ м2 |
Сопротивление обмоток при 20° С, Ом |
Число главных полюсов 2р |
|||
|
Якоря rа, Ом |
Добавочных полюсов rдп, Ом |
Последовательного возбуждения или компенсационной rК, Ом |
||||||||||
|
4 |
ДП-32 |
12 |
220 |
790 |
65 |
84 |
1,7 |
0,19 |
0,076 |
-- |
4 |
|
Параметры тиристорного преобразователя и элемента сравнения: Ктп = 8;Tтп=0,002;Ку=4.
Для всех двигателей перегрузочная способность=Iдоп/Iн равна 2,4; LЯ=5.5 Uн/2pnнIн -индуктивность якоря.
Расчет параметров системы производятся в MathCad14.
Расчетные формулы для определения параметров системы управления следующие:
=Iдоп/Iн =2,4; ; (Гн)
(рад /с)
;
; (Ом)
; ; ; ;
(кгм2) ; (с); (c);
Требуемое значение коэффициента усиления датчика скорости
;
Структурная схема ПИД-регулятора приведена ниже(рис.2).
Рис.2- Структурная схема ПИД-регулятора в SaYn и МВТУ.
Где: ks = (TяТм/Ти)s, K=Тм/Ти , К/s = 1/Тиs - параметры ПИД-регулятора.
; ;
Коэффициент компенсации b, обеспечивающий астатизм второго порядка по управлению, можно определить в соответствии с выражением:
1 - bктпкдкдс=0.
Величину постоянной заводкизадатчика интенсивности, позволяющего плавно разгонять нагруженный электропривод с максимально-допустимым динамическим моментом можно рассчитать из основного уравнения движения:
Мд - Мс = Jдd/dt, где: Мд = Iн (СмФ); Мс = Iн (СмФ); (СмФ)=(СеФ); d=н.
Тогда dt = tпуска.
Тогда время пуска:
.
Модель двигателя постоянного тока в зависимости от соотношения постоянных времени якорной цепи представляется или колебательным звеном, или апериодическим 2-го порядка, т.е.:
Wдпт(р)=(р)/Uд (р)=Кд/(TяTмр2 + Тмр +1)=Кд/(Т2р2 + 2Тр + 1) если 4ТяТм,
где: , - параметры колебательного звена.
;
Структурная схема ДПТ для исследования влияния нагрузки может быть представлена в виде (рис.3):
Рис.3-Структурная схема ДПТ в SaYn и МВТУ
Где форс. - Rя(Tяр +1) /(СеФ)=.
Смоделируем САУ с применением пакета SyAn, МВТУ и MathCad14 и проведем экспериментальные исследования для подтверждения расчетов.
Рис.4. Модель электропривода, спроектированная в пакете SyAn.
Рис.5. Л.А.Х. и Л.Ф.Х. скорректированной разомкнутой системы в пакете SyAn
Для определения скоростной ошибки по моменту нагрузки необходимо взять передаточную функцию по ошибке от возмущающего воздействия без учета компенсирующего устройства по управляющему воздействию(рис.6).
Рис.6-Скоростная ошибка в SaYn.
Рис.7. Переходный процесс по управлению в SyAn
Рис.8. Переходный процесс по возмущению в SyAn
Рис.9. Модель электропривода, спроектированная в пакете МВТУ.
Рис.10. Л.А.Х. и Л.Ф.Х. скорректированной разомкнутой системы в пакете МВТУ.
Рис.11. Скоростная ошибка в МВТУ.
Рис.12. Переходный процесс по управлению в МВТУ.
Рис.13. Переходный процесс по возмущению в МВТУ.
Рис.14. Л.А.Х. и Л.Ф.Х. скорректированной разомкнутой системы в MathCad14.
Вывод
рассчитали параметры САУ для привода с комбинированным управлением. Смоделировали САУ в пакете SyAn, МВТУ, MathCad14. Построили логарифмические амплитудные и фазовые характеристики, просмотрели переходные процессы по управлению и возмущению в скорректированной комбинированной системе.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Граничные значения коэффициента усиления и времени для регуляторов. Математическое описание двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Динамические свойства тиристорного преобразователя. Обеспечение разгона двигателя с заданным ускорением.
курсовая работа [967,1 K], добавлен 15.06.2014Аппроксимация кривой разгона объекта управления уравнением звена второго порядка с запаздыванием. Величина достоверности аппроксимации, передаточные функции датчика, преобразователя и исполнительного механизма. Проверка полученных систем на устойчивость.
курсовая работа [779,2 K], добавлен 18.03.2014Порядок нахождения корней характеристического полинома замкнутой системы. Синтез дискретных систем по заданным показателям качества. Расчет алгоритма функционирования устройства, обеспечивающего астатизм первого порядка по задающему воздействию.
контрольная работа [280,4 K], добавлен 20.08.2015Получение дискретной передаточной функции. Составление пооператорной структурной схемы разомкнутой импульсной САУ. Передаточная функция билинейно преобразованной системы. Определение граничного коэффициента. Проверка устойчивости системы, расчет ошибки.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 09.06.2015Расчет и выбор источника питания для электропривода на базе комплектного тиристорного преобразователя. Особенности построения электромеханической характеристики РЭП в замкнутой системе. Проектирование средств сопряжения СЭП и системы управления.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 31.05.2010Расчет коэффициента усиления системы автоматического управления (САУ). Определение передаточной функции исходной САУ, проверка на устойчивость и моделирование переходных характеристик. Построение частотных характеристик эквивалентной разомкнутой САУ.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 16.04.2014Определение порядка выбора схемы тиристорного преобразователя. Расчет падения напряжения на активном сопротивлении и определение условного холостого хода тиристорного преобразователя. Общий расчет параметров силового трансформатора и выбор тиристоров.
методичка [158,4 K], добавлен 22.02.2015Повышение точности системы путем увеличения порядка астатизма системы. Коррекция путем изменения коэффициента усиления системы. Коррекция с отставанием (применение интегрирующих звеньев) и опережением (применение дифференцирующих звеньев) по фазе.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 01.04.2011Выбор схемы тиристорного преобразователя. Определение ЭДС его условного холостого хода. Расчет параметров силового трансформатора. Особенности выбора тиристоров. Выбор сглаживающего и уравнительного реакторов. Защита тиристорного преобразователя.
курсовая работа [344,4 K], добавлен 05.09.2009Осуществление электрического расчета тиристорного выпрямительно-инверторного преобразователя, ориентированного на нестандартное напряжение и стандартный ток, а также его системы управления. Определение основных характеристик разомкнутой системы ТП-Д.
курсовая работа [720,1 K], добавлен 17.10.2014Принцип действия, передаточные функции и сигнальный граф системы автоматического регулирования (САР) температуры сушильного шкафа. Система дифференциальных уравнений и линеаризация системы уравнений. Структурная схема линейной математической модели.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 01.10.2016Передаточные функции замкнутой и разомкнутой САУ. Построение АХЧ, ФЧХ, АФЧХ, ЛАЧХ, ЛФЧХ системы в замкнутом состоянии. Расчет запасов устойчивости замкнутой системы по годографу Найквиста. Исследование качества переходных процессов и моделирование САУ.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 21.10.2013Расчёт линейной, нелинейной, дискретной, стохастической систем автоматического управления. Передаточные функции разомкнутой и замкнутой систем. Расчёт следящей системы. Расчет динамики системы с помощью теоремы Сильвестра. Наличие автоколебаний.
курсовая работа [9,9 M], добавлен 10.01.2011Система автоматического регулирования для объекта управления. Принципиальные схемы устройства сравнения и регулятора. Передаточные функции системы. Оптимальные параметры регулятора по минимуму линейной и квадратической интегральной оценки ошибки.
курсовая работа [778,0 K], добавлен 27.08.2012Исследование режимов системы автоматического управления. Определение передаточной функции замкнутой системы. Построение логарифмических амплитудной и фазовой частотных характеристик. Синтез системы "объект-регулятор", расчет оптимальных параметров.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 17.06.2011Работа регулятора линейного типа, автоматического регулятора, исполнительного механизма, усилителя мощности, нормирующего преобразователя. Составление алгоритмической структурной схемы системы автоматического управления. Критерий устойчивости Гурвица.
контрольная работа [262,6 K], добавлен 14.10.2012Передаточные функции элементов системы слежения. Расчет последовательного непрерывного-коректирующего звена методом логарифмической амплитудно-частотной характеристики. Моделирование системы с непрерывным последовательным скорректированным звеном.
курсовая работа [182,3 K], добавлен 24.08.2010Передаточные функции звеньев. Оценка качества регулирования на основе корневых показателей. Исследование устойчивости системы. Построение переходного процесса и определение основных показателей качества регулирования. Параметры настройки регулятора.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 05.03.2015Функциональная схема тиристорного преобразователя. Выбор элементов силовой схемы. Расчет надежности трехфазной мостовой схемы выпрямления. Расчет трансформатора с учетом коэффициента запаса. Трансформатор силовой согласующий, автоматический выключатель.
курсовая работа [225,2 K], добавлен 31.05.2016Описание технологического процесса и принципа работы системы автоматического регулирования температуры бумажного полотна: расчет синтеза САР по математической модели. Определение периода дискретности в соответствии с требованиями к точности измерения.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 17.06.2012
