Выбор двигателя, усилителя мощности, фазового детектора, редуктора, расчет передаточных функций, построение логарифмической амплитудно-частотной характеристики нескорректированной системы и корректирующего звена для проектирования системы слежения.
Аннотация к работе
Цель курсового проектирования - получение навыков расчета линейных, нелинейных и импульсных систем автоматического управления (САУ), предназначенных для автоматизации производственных процессов, а также для управления механизмами общепроизводственного назначения, проектирования систем слежения для автоматического регулирования; научиться синтезировать промышленные регуляторы, моделировать переходные процессы в САУ. Система слежения такого типа широко используется для дистанционного регулирования разными механизмами, а также при построении автоматических систем регулирования в разных отраслях промышленности. Использование систем слежения для автоматического регулирования, для решения задач автоматизации производственных процессов содействует появлению технико-экономического эффекта, значение которого определяется особенностями самих объектов регулирования, которые используются при производстве электронных средств.1.1 Исходные данные и требования для проектирования системы: Таблица 1.1 - Исходные данные Исполнительный двигатель - двигатель постоянного тока МИ Усилитель мощности - электромагнитный усилитель с поперечным полем Таблица 1.2 - Требования, предъявляемые к качеству процесса управленияВ системе слежения, которое проектируется как исполнительное устройство, используется двигатель постоянного тока (Д) серии МИ, как усилитель мощности электромашинный усилитель с поперечным полем (ЭМУ). Для измерительного устройства (ИУ) рекомендуется использовать сельсинную пару: сельсинно-первичный измерительный преобразователь и сельсин-трансформатор (приемник).Выбор двигателя начинаем с расчета необходимой мощности, которая должна быть достаточной для обеспечения заданных скоростей и ускорений объекта управления при заданной нагрузке. По каталогу [1, приложение А] выбираем двигатель большей мощности и вписываем его паспортные данные в таблицу 1.3. Таблица 1.3 - Паспортные данные двигателя МИ-42 Последовательно определяем следующие величины: · wн - номинальная угловая скорость двигателя(1.2): ,(1.2) Выбранный двигатель проверяем, удовлетворяет ли он по моменту и скоростью в соответствии с условиями: , , (1.6) где l - коэффициент допустимой перегрузки двигателя по моменту (для двигателя постоянного тока l=10,0);Как усилитель мощности используется ЭМУ с поперечным полем. При выборе усилителя необходимо придерживаться условий: - номинальная мощность усилителя Рун должна удовлетворять неравенству: ,(1.7) где hд - КПД двигателя. Исходя из этих условий, выбираем тип ЭМУ[1, приложение В], данные заносим в таблицу 1.4.Передаточная функция исполнительного двигателя за углом поворота имеет вид(2.1) (если не учитывать индуктивности цепи якоря): ,(2.1) где - коэффициент усиления двигателя, равный(2.2): ,(2.2)ЭМУ с поперечным полем служит для усиления и преобразования сигнала рассогласования к величине, достаточной для управления исполнительным двигателем.Усилитель служит для согласования выходного сигнала с входным сопротивлением обмотки управления ЭМУ.Фазовый детектор (фазочувствительный выпрямитель) служит для преобразования сигнала переменного тока в сигнал постоянного тока с учетом фазы.Измерительный прибор (сельсина пара) измеряет разницу (рассогласование) между значениями входной и выходной величины.На рисунке 2.1 представлена структурная схема системы слежения для автоматического управления, которое мы рассматриваем.Передаточная функция разомкнутой системы имеет следующий вид: Сопрягающие частоты определяют по формуле: (3.1) От этой точки в область низких частот проводится прямая линия с наклоном ДБ/дек. От точки пересечения данной прямой с сопрягающей частотой проводится линия до следующей сопрягающей частоты под наклоном-20 ДБ/дек относительно предыдущей (-40 ДБ/дек).При построении желаемой ЛАЧХ выделяют три области: область низких частот, область средних частот и область высоких частот. Вид ЛАЧХ в каждой из областей по-разному влияет на качество системы. В области низких частот она содержит частоты, близкие к нулевой, и определяет точность системы в установившемся режиме при медленно меняющихся управляющих воздействиях. Область средних частот определяет запас устойчивости по фазе. Область высоких частот содержит все сопрягающие частоты, которые несущественно влияют на показатели качества переходного процесса и на точность в установившемся режиме системы.Поскольку в задании на разработку следящей системы указана максимальная допустимая ошибка слежения Хмах, при условии, что входной сигнал может изменяться с максимальной угловой скоростью и с максимальным угловым ускорением , то для выполнения этих требований необходимо, чтобы желаемая ЛАЧХ не попадала в запрещенную область, т.к. на низких и высоких частотах нежелательно изза увеличивается перерегулирование, время регулирования и возможна потеря системой устойчивости. Для построения запрещенной области, найдем координаты ключевой точки(3.4-3.5): После подстановки получим координаты запрещенной области: и .ЛАЧХ последовательного беспрерывного корректирующего звена строится
План
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Перечень условных обозначений
1. Порядок расчета системы слежения
1.1 Исходные данные и требования для проектирования системы
1.2 Разработка функциональной схемы
1.3 Выбор исполнительного двигателя
1.4 Выбор усилителя мощности
2. Составление передаточных функций элементов системы слежения
2.1 Исполнительный двигатель
2.2 Электромашинный усилитель
2.3 Усилитель
2.4 Фазовый детектор
2.5 Измерительный прибор
2.6 Редуктор
3. Расчет последовательного непрерывного коректирующего звена методом логарифмической амплитудно-частотной характеристики
3.1 Построение ЛАЧХ заданной (нескорректированной) системы