Технические данные и расчет параметров электродвигателя, тиристорного преобразователя мощности, датчиков обратной связи. Вывод передаточных функций элементов электропривода. Структурная схема, определение качественных показателей системы и ее синтез.
Аннотация к работе
Необходимо спроектировать электрический привод подач металлорежущего станка, о качественных показателях которого судят не по линейному перемещению объекта, а по характеру вращения выходного вала редуктора. Двигатель типа СЛ-661 (смотри приложение). Суммарный момент инерции, приведенный к валу двигателя J?=0,024кг•м2. Амплитуда скорости движения объекта по гармоническому (синусоидальному) закону ?m=360град/с.Электропривод есть электромеханическая система для приведения в движение исполнительных механизмов рабочих машин и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса.Расчет постоянной двигателя по моменту. Коэффициент усиления двигателяТиристорный преобразователь мощности (ТПМ) с достаточной степенью точности можно считать апериодическим.В качестве датчика скорости используется тахогенератор АТ-231 с максимальной скоростью вращения и крутизной выходной характеристикиПередаточная функция тиристорного преобразователя мощности описывается апериодическим звеном и в численном выражении равноНаличие передаточных функций элементов позволяет построить структурную схему. 1.) добротность системы - рассчитывается как отношение максимальной скорости изменения выходного сигнала к скоростной ошибке; Операционный усилитель - это интегральная схема с большим коэффициентом усиления, большим входным и маленьким выходным сопротивлениями и предназначен для усиления постоянного или переменного тока. Коэффициент усиления сравнивающего устройства во втором контуре, контуре скорости принят равным восьми Коэффициент усиления сравнивающего устройства (СУ) в первом контуре, контуре положения принят равным двумДля этих целей используется прикладная программа Simulink и ее подпрограмма Control System Toolbox - инструментарий систем управления - предназначенный для моделирования, анализа и проектирования непрерывных автоматических систем. Основным вычислительным ядром рассматриваемого пакета является программа подраздела LTI (Lienear Time-Invariant System - программа разработки линейных инвариантных во времени систем управления (СУ), которые в отечественной литературе называются линейными стационарными СУ). Программа LTI позволяет анализировать качественные показатели системы с помощью отображения графиков. Получены следующие графики с помощью программы LTI: 1.) реакция системы на единичную ступенчатую функцию - график 1; Из графика 1 видно, что при времени переходного процесса 11,3 секунды процесс входит последний раз в пятипроцентную зону, перерегулирования нет, в целом, график переходного процесса похож на плавный апериодический.По техническому заданию необходимо, чтобы системы обладала следующим набором характеристик: - коэффициент перерегулирования ?н=16,3% и ?=6,3%, - время переходного процесса тп=6с, - время первого согласования t1=1,38c, - статическая погрешность ?С=±0,157рад. Для достижения заданных в техническом задании качественных показателей системы в замкнутый контур системы устанавливается пропорционально-интегродифференциальный регулятор (ПИД-регулятор) между ДОС по скорости и колебательным звеном ТПМ. Для расчета коэффициентов ПИД-регулятора используется прикладная программа Simulink с пакетом подпрограммы Nonlinear Control Design (NCD) (проектирование нелинейных систем управления), который предназначен для параметрической оптимизации замкнутых систем. Он является специализированной программой для решения задач оптимизации значений параметров при наличии ограничений в форме неравенств и использующий в качестве алгоритма оптимизации последовательное квадратичное программирование. В данной курсовой работе этот пакет прикладной программы используется для оптимизации коэффициентов ПИД-регулятора.В работе спроектирован электрический привод подач металлорежущего станка с применением PID-регулятора, удовлетворяющий требованиям тп=6с, t1=1,38c, ?=6,3%, ?н=16,3% и ?С=±0,157рад.
План
СОДЕРЖАНИЕ
1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 2
2. ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ 3
2.1. РАССЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 3
2.1.1. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 3
2.1.2. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ МОЩНОСТИ 4
2.1.3. РАССЧЕТ ПАРМЕТРОВ ДАТЧИКОВ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ 4
2.2. ВЫВОД ПЕРЕДАТОЧНЫХ ФУНКЦИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 5
2.3. ПОСТРОЕНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ 6
2.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СИСТЕМЫ 9
2.5. СИНТЕЗ СИСТЕМЫ 16
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 18
ПРИЛОЖЕНИЕ 19
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ДВИГАТЕЛЯ СЛ-661 19
ЛИТЕРАТУРА 19
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
Вывод
В работе спроектирован электрический привод подач металлорежущего станка с применением PID-регулятора, удовлетворяющий требованиям тп=6с, t1=1,38c, ?=6,3%, ?н=16,3% и ?С=±0,157рад. Коэффициенты PID-регулятора: Kp=2,3153, Ki=5,8446 и Kd=0,4191.
Список литературы
1. Конспект лекций по дисциплине «Проектирование автоматизированных систем».
2. Абакулина Л. И., Рахманова И. О. «Проектирование автоматизированных систем: Методические указания к выполнению курсовой работы» - С.-Пб.: СЗТУ, 2006г.
3. Конспект лекций по дисциплине «Теория автоматического управления».
4. Курсовая работа по дисциплине «Теория автоматического управления электромеханическими системами».
5. Курсовая работа по дисциплине «Программное обеспечение компьютерных систем управления».