Разработка системы управления электродвигателем насоса для стабилизации давления на выходе за счет изменения скорости вращения двигателя. Составление математической модели объекта. Определение передаточной функции системы. Линеаризация выбранного режима.
Министерство образования Российской Федерации Казанский государственный технический университет им. Пояснительная записка к курсовому проекту по курсу «Системы автоматического управления»На сегодняшний день существует очень много систем автоматического регулирования. Исследование дает возможность получить количественную и качественную характеристики действительного процесса. Моделирование - исследование на лабораторных моделях физических процессов, протекающих в отдельных телах, машинах, сооружениях и других устройствах. Регулятор-устройство, автоматически поддерживающее в машинах или установках постоянство какого-либо заданного параметра или меняющее его величину по определенному закону.При изменении расхода Q давление на выходе центробежного насоса изменяется (рис.1).Рст =0,5 Мпа, Q=200?1000 л/мин., тпп=0,25 с, б=10 %, где тпп- время переходного процесса, б - динамическая ошибка.Из справочника [1. с.19.] был выбран центробежный насос марки 3К-6, обеспечивающий заданные характеристики по P и Q, со следующими параметрами: мощность на валу насосаИз справочника [2. с.382] был выбран двигатель постоянного тока марки 2ПО180LГУХЛ4, обеспечивающий технические данные насоса. Uпит=220 в, номинальная частота вращения nном=3000 об/мин=314рад/сек., максимальная частота вращения nном=3500 об/мин=366,Зрад/сек., к.п.д. двигателя ?=90 %, сопротивление обмотки якоря при 15ОСИз справочных данных [2. с.39]был выбран датчик давления модели Метран-22-ДА-АС со следующими техническими характеристиками: выходной аналоговый сигнал 0-20 МА, наличие выносного индикатора, давление на выходе датчикаИспользуем уравнение Лагранжа: , где Итак, Перейдем к преобразованиям Лапласа: По этому уравнению можно составить следующую схему: Для простоты произведем замену: ІД ІН=I0Значение номинального пускового момента можно найти из зависимости момента двигателя от частоты его вращения (рис.4). При помощи номинального значения частоты вращения и момента нашли точку А. Структурная схема ДПТ выглядит следующим образом: Структурная схема ДПТ с насосом выглядит так: Данную схему можно преобразовать следующим образом: Имеется в виду следующая замена: Таким образом, получилось колебательное звено 2-го порядка. Структурная схема регулирования скорости вращения двигателя выглядит следующим образом: где Характеристика потребителя представляет собой зависимость давления на выходе насоса от расхода потребителя. где ?-плотность жидкости (воды), N - мощность на валу насоса, Вт, Q - расход потребителя, м3/сек., P - давление в напорной магистрали насоса, Дж/кг., ? - к.п.д. насоса.Тогда система будет выглядеть следующим образом: где КУ =44 - коэффициент усиления усилителя. По принципу суперпозиции:-в операторной форме, тогда выход насоса в операторной форме запишется следующим образом: -Рассмотрим нашу систему с типовыми П, ПД и ПИД регуляторами соответственно с использованием MATLAB (рис.7,8,9.). Система с П-регулятором: Система с ПД-регулятором: Система с ПИД-регулятором: Построив ЛАХ и ЛФХ разомкнутых систем с этими регуляторами, мы увидели, что наиболее приемлим ПД-регулятор. Синтез регулятора реализуется выбором желаемых частотных характеристик, которые находятся по требованиям устойчивости, качества и точности, а также заданной неизменяемой части системы. Передаточная функция разомкнутой системы выглядит следующим образом: Построим логарифмические характеристики разомкнутой системы с использованием пакета MATLAB (рис.11).В области положительных значений фазовая характеристика не пересекает ось-180°, но она бесконечно к ней приближается. Передаточная функция корректирующей цепи выглядит следующим образом: Теперь в систему включен регулятор: Найдем передаточную функцию желаемой замкнутой системы с помощью пакета Matlab: Построим переходной процесс желаемой замкнутой системы в Matlab (рис.14).PORTD_Bit4 = val void init_ports(void); void watchdog_on(void); void delay_ms(unsigned int); void delay_mks(unsigned int); unsigned char adc_code(void);В процессе разработки регулятора были частично закреплены знания по теории автоматического управления, разработке электрических схем, разводке и изготовлению печатных плат, графической проектировке нашей системы и программированию микроконтроллеров. Разработанная система удовлетворяет заданным требованиям по времени переходного процесса и по динамической ошибке.
План
Содержание
Введение
1. Техническое задание
2. Технические требования
3. Выбор насоса
4. Выбор электродвигателя
5. Выбор датчика
6. Составление математической модели объекта с приводом
7. Определение передаточной функции системы
8. Линеаризация в окрестностях выбранного режима
9. Синтез регулятора
10. Разработка электрической схемы регулирующего устройства
Заключение
Список использованной литературы
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
