Построение функциональных и структурных схем системы автоматического управления - Курсовая работа

Современное машиностроение развивается в условиях жесткой конкуренции и развитие его идет в направлениях: существенное повышение качества продукции; сокращение времени обработки на новых станках за счет технических усовершенствований; повышение интеллектуальной оснащенности машиностроительной отрасли Современная стратегия развития машиностроительного производства в мире предлагает создание принципиально новых материалов, существенное повышение уровня автоматизации производственного процесса и управления с целью обеспечения выпуска продукции требуемого качества в заданный срок при минимальных затратах. При разработке современных технологических, производственных, информационных и других систем возникают проблемы, меньше связанные с рассмотрением свойств и законов функционирования элементов, а больше - с выбором наилучшей структуры, оптимальной организации взаимодействия элементов системы, определения оптимальных режимов функционирования, учетом влияния внешней среды и т.д. Речь идет о том, что успешное осуществление программы автоматизации предъявляет новые требования к исследованию проблем развития производственных систем: повышение уровня системного мышления; повышение уровня строгости описания; использование новых методов исследования Главный тезис - утверждение первостепенной важности проблемы выработки целостной концепции производственной системы нового типа, охватывающей все основные аспекты: организацию, технологию, проектирование и изготовление.Мощность электродвигателя главного привода станка может быть определена аналитически и экспериментально. Для определения мощности электродвигателя аналитическим способом должно быть известно качество обработки материала, материал и свойства резца, глубина резания подачи. Мощность электродвигателя привода определяется по формуле: где - мощность резания, КВТ По полученным данным выбираем электродвигатель. Электромагнитная постоянная времени якорной цепи , с, находится по формуле: где Lя - индуктивность якорной цепи двигателя; Гн;Принципиальная электрическая схема системы регулирования частоты вращения ДПТ приведена на рисунке 2: ДПТ - двигатель постоянного тока Построим функциональную схему исследуемой системы автоматического управления, то есть разобьем систему на составляющие ее элементы, исходя из выполняемых или функций с указанием связи между ними. Функциональная схема приведена на рисунке 3. По функциональной схеме, подставляя в нее конкретные функции, составляющих ее звеньев, составляем обобщающую структурную схему исследуемой САУ. Структурные схемы тиристорного преобразователя, тахогенератора и двигателя постоянного тока приведены на рисунках 4,5,6.Используя обобщающую структурную схему системы автоматического управления, приведенную на рисунке 7, составляем структурные схемы двигателя постоянного тока по управляющему и возмущающему воздействиям. По рисунку 8, используя правила соединений динамических звеньев, составляем выражение для нахождения передаточной функции по управляющему воздействию.Для облегчения задания используем функцию ДПТ по управляющему и возмущающему воздействиям. Используя рисунок 10, построим замкнутую структурную схему САУ по управляющему воздействию Используя рисунок 10, построим замкнутую структурную схему САУ по возмущающему воздействию Используя рисунок 10, построим разомкнутую структурную схему САУ по управляющему воздействию: Рисунок 13 - Разомкнутая структурная схема САУ по управляющему воздействию Используя рисунок 10, построим разомкнутую структурную схему САУ по возмущающему воздействию: Рисунок 14 - Разомкнутая структурная схема САУ по возмущающему воздействию.САР устойчива по критерию Гурвица, если при положительности коэффициентов характеристического уравнения все определители Гурвица, составленные по определенной схеме, положительны. Замкнутая передаточная функция управляющему воздействию, рассчитанная в пункте 4.1.1, имеет вид: Характеристическое уравнение имеет вид: Так как все определители Гурвица больше нуля, то САР устойчива Система устойчива по критерию Михайлова, если годограф Михайлова повернется в положительном направлении (против часовой стрелки), начиная с вещественной положительной полуоси, на число квадрантов, равное порядку характеристического уравнения, то есть на угол np / 2, при этом нигде не обращаясь в нуль Замкнутая передаточная функция управляющему воздействию имеет вид: Характеристическое уравнение имеет вид: Критерий Михайлова основан на рассмотрении характеристического уравнения САР, в котором вместо p используется jw. Разомкнутая передаточная функция САУ по управляющему воздействию имеет вид: Комплексная передаточная функция примет вид: Помножим на комплексно-сопряженное число: Вещественная часть: Мнимая часть: Рисунок 16 - Определение запасов устойчивости по годографу Найквиста w P(w) JQ(w)Для построения неизменяемой ЛАЧХ используем разомкнутую передаточную функцию по управляющему воздействию.