Анализ и синтез автоматической системы регулирования электропривода углового перемещения

Для построения переходных характеристик объекта регулирования по основной (угол поворота вала редуктора) и вспомогательным регулируемым величинам (скорость вращения вала и

Анализ и синтез автоматической системы регулирования электропривода углового перемещения

Курсовой проект

Компьютеры, программирование

Другие курсовые по предмету

Компьютеры, программирование

Сдать работу со 100% гаранией

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

Факультет информационных технологий и робототехники

Кафедра «Робототехнические системы»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка к курсовой работе на тему:

«Анализ и синтез автоматической системы регулирования электропривода углового перемещения»

по дисциплине «Теория автоматического управления»

 

 

 

Исполнитель: Шилкин А.П.

Студент гр. 107718

Руководитель: Кулаков А.А. Доцент кафедры РТС

 

 

 

 

 

Минск 2011

 

Оглавление

 

ЗАДАНИЕ

АННОТАЦИЯ

ВВЕДЕНИЕ

. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ

.1 Постановка задачи синтеза АСР

.2 Постановка задачи анализа АСР

. СИНТЕЗ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ МЕТОДАМИ МОДАЛЬНОГО И СИММЕТРИЧНОГО ОПТИМУМА

.1 Основные положения синтеза систем методом модального оптимума

.1.1 Критерий оптимизации

.1.2 Вывод условий оптимизации

.1.3 Вывод формул для расчета параметров настройки регуляторов в соответствии с методом модального оптимума

.2 Основные положения синтеза систем методом симметричного оптимума

.2.1 Критерий оптимизации

.2.2 Вывод условий оптимизации

.2.3 Вывод формул для расчета параметров настройки регуляторов в соответствии с методом симметричного оптимума

. ИССЛЕДОВАНИЯ ОБЪЕКТА РЕГУЛИРОВАНИЯ

.1 Построение переходных характеристик объекта регулирования по основной (угол поворота вала редуктора) и вспомогательным регулируемым величинам (скорость вращения вала и ток якоря электродвигателя)

.2 Построение амплитудной и амплитудно-фазовой частотных характеристик объекта регулирования по основной регулируемой величине

. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСКОРРЕКТИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

.1 Анализ устойчивости системы

.1.1 Анализ устойчивости с использованием алгебраического критерия устойчивости

.1.3 Определение запасов устойчивости системы по модулю и по фазе

.2 Анализ результатов исследования устойчивости

.3 Построение амплитудной частотной характеристики замкнутой нескорректированной системы

.4 Построение переходных процессов в замкнутой нескорректированной системе по основной и вспомогательным регулируемым величинам при отработке задающего воздействия

. СИНТЕЗ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА

.1 Синтез контура регулирования тока

.1.1 Расчетная модель объекта в контуре тока

.1.2 Выбор метода синтеза и расчет параметров настройки регулятора тока

.1.3 Вывод эквивалентной передаточной функции контура тока

.1.4 Построение переходных процессов в контуре тока и эквивалентном контуре тока при отработке задающего воздействия

.1.5 Определение прямых показателей качества переходных процессов

.2 Синтез контура скорости

.2.1 Расчетная модель объекта в контуре скорости без учета внутренней обратной связи

.2.2 Выбор метода синтеза и расчет параметров настройки регулятора скорости

.2.3 Вывод эквивалентной передаточной функции контура скорости

.2.4 Построение переходных процессов в контуре скорости без учета внутренней обратной связи, с учетом внутренней обратной связи и эквивалентном контуре при отработке задающего воздействия

.2.5 Определение прямых показателей качества переходных процессов

.3 Синтез контура положения (угловое перемещение)

.3.1 Расчетная модель объекта в контуре положения

.3.2 Выбор метода синтеза и расчет параметров настройки регулятора положения

.3.3 Построение переходных процессов в синтезированной системе углового перемещения при отработке задающего и возмущающего воздействий

. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ КАЧЕСТВА СИНТЕЗИРОВАННОЙ И НЕСКОРРЕКТИРОВАННОЙ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

ЛИТЕРАТУРА

 

 

ЗАДАНИЕ

 

Объект регулирования - электропривод постоянного тока с независимым возбуждением, питаемый от вентильного преобразователя напряжения.

. Передаточные функции элементов объекта управления

Управляющее воздействие U(t) на входе электродвигателя формируется с помощью усилителя У и вентильного преобразователя П. Электропривод включает: электродвигатель М и редуктор Р.

Редуктор обеспечивает преобразование частоты вращения вала двигателя в угол поворота.

При синтезе автоматической системы регулирования углового положения усилитель и вентильный преобразователь можно отнести к объекту регулирования. С учетом этого функциональная схема обобщенного объекта регулирования принимает вид, приведенный на рис. 1.

 

 

 

Рис. 1 Функциональная схема обобщенного объекта управления

 

Математическая модель обобщенного объекта управления может быть представлена структурной схемой приведенной на рис. 2.

 

Рис. 2 Структурная схема обобщенного объекта управления

 

Здесь: Wэ(p), Wм(p) и Wрд(p) - передаточные функции электрической и механической частей электродвигателя и редуктора соответственно;

Wуп(p) - передаточная функция усилителя и вентильного преобразователя;

φ(t) - угловое перемещение выходного вала редуктора (основная регулируемая величина);

ω(t) - скорость вращения вала двигателя (вспомогательная регулируемая величина);

І(t) - ток якоря двигателя (вспомогательная регулируемая величина);

F (t) - возмущающее воздействие.

Передаточные функции Wэ(p), Wм(p) и Wрд(p) имеют следующий вид:

Исходные данные:

 

№ вар.КпТпКэТэТмКрдКдпКдтКдсТдс255,10,088,20,0980,480,0045,826,120,0230,054

 

где Кэ и Тэ - коэффициент усиления и электромагнитная постоянная времени якоря двигателя соответственно;

Тм - электромеханическая постоянная времени якоря двигателя;

Кр - коэффициент передачи редуктора.

 

Передаточная функция усилителя и вентильного преобразователя:

 

 

 

где Кп - произведение коэффициентов усиления усилителя и преобразователя,

Тп - постоянная времени вентильного преобразователя.

Структурная схема синтезируемой АСР углового перемещения звена промышленного робота представлена следующей структурной схемой приведенной на рис.3.

 

Рис.3. Структурная схема АСР углового перемещения

 

Здесь Wрп(p), Wрс(р) и Wрт(р) - искомые передаточные функции регуляторов положения, скорости и тока соответственно.

Передаточные функции датчиков имеют следующий вид:

 

 

 

АННОТАЦИЯ

 

Система автоматического управления электроприводом состоит из объекта управления и регулятора. Объект регулирования - электродвигатель постоянного тока с независимым возбуждением, питаемый от вентильного преобразователя напряжения. Цель настоящей работы - выбор и обоснование типов регуляторов положения, скорости и тока, а также расчет параметров настройки этих регуляторов. Для синтеза автоматической системы будем использовать метод поконтурной оптимизации с использованием методов модального и симметричного оптимума.

Моделирование системы управления и объекта управления осуществляется при помощи пакета Simulink MatLab.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Современная теория автоматического регулирования является основной частью теории управления. Система автоматического регулирования состоит из регулируемого объекта и элементов управления, которые воздействуют на объект при изменении одной или нескольких регулируемых переменных. Под влиянием входных сигналов (управления или возмущения), изменяются регулируемые переменные. Цель же регулирования заключается в формировании таких законов, при которых выходные регулируемые переменные мало отличались бы от требуемых значений. Решение данной задачи во многих случаях осложняется наличием случайных возмущений (помех). При этом необходимо выбирать такой закон регулирования, при котором сигналы управления проходили бы через систему с малыми искажениями, а сигналы шума практически не пропускались.

Теория автоматического регулирования прошла значительный путь своего развития. На начальном этапе были созданы методы анализа устойчивости, качества и точности регулирования непрерывных линейных систем. Затем получили развитие методы анализа дискретных и дискретно-непрерывных систем.

Опираясь на существующие методы теории связи и теории колебаний, ТАУ создала собственные методы анализа и синтеза автоматических систем управления.

Современные тенденции в автоматизации технических систем и технологических процессов характеризуются широким применением ЭВМ для управления, созданием машин и оборудования со встроенными микропроцессорными средствами, обеспечивающими управление, информацию, защиту и диагностику.

 

 

1. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ

автоматический регулирование синтез электропривод

1.1 Постановка задачи синтеза АСР

 

К задачам синтеза систем регулирования приходится подходить с различных точек зрения. Это объясняется многообразием требований, предъявляемых к системам. Некоторые из этих требований:

-точность при постоянном воздействии;

-вид переходного процесса при отработке задающих и/или возмущающих воздействиях;

-полоса

Похожие работы

1 2 3 4 5 > >>