Проектирование системы автоматического управления для технологического процесса сборки радиоэлектронных аппаратов - Курсовая работа

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. Проектирование следящей системы охватывает широкий круг вопросов - от математической постановки задачи до рабочих чертежей и их окончательной отработки по результатам испытаний опытных образцов.В системе слежения, котороя 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 сельсильную пару: сельсин-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 1.1 - Паспортные данные двигателя МИ-51 Последовательно определяем следующие величины: 1. wн - номинальная угловая скорость двигателя (1.2): ,(1.2) Выбранный двигатель проверяем, удовлетворяет ли он по моменту и скорости в соответствии со следующими 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 по углу 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, которою мы рассматриваем.Для того, чтобы проверить действительно ли данную систему необходимо корректировать, проведем моделирование переходного процесса с помощью пакета прикладных программ SIAM.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.Для определяем , получаем: (3.2), Наносим на ось абсцисс частоту и проводим через нее прямую линию с наклоном-20 ДБ/дек. Частота, которая ограничивает область средних частот желаемой ЛАЧХ слева, определяется величиной отрезка [1, табл.5.1, стр.13].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): (3.4) Из рисунка 3.2 видно, что запрещенная область лежит так, что она влияет на качество и устойчивость системы, т.к.ЛАЧХ последовательного непрерывного корректирующего звена строится путем отнимания из ЛАЧХ желаемой ЛАЧХ заданной системыДля проверки соответствия показателей качества скорректированной системы заданным показателям качества проведем моделирование переходного процесса с помощью пакета прикладных программ SIAM. g(t) x(t) y(t) По полученной переходной характеристике определим прямые показатели качества: время регулирования, время в течении которого отклонение выходной величины от установившегося значения становится меньше заданной величины ?.В курсовой работе спроектирована система слежения на сельсина-датчиках. Система обеспечивает синхронное и синфазное вращение двух осей, механически не связанных между собой. Такая система широко используется для дистанционного управления разными механизмами, а также при построении автоматических систем управления в разных областях промышленности. При построении, желаемая ЛАЧХ попала в запрещенну

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. ПОРЯДОК РАСЧЕТА СИСТЕМЫ СЛЕЖЕНИЯ

1.1 Разработка функциональной схемы

1.2 Выбор исполнительного двигателя

1.3 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 Проверка заданной системы слежения

3.2 Построение ЛАЧХ заданной (нескорректированной) системы

3.3 Построение желаемой ЛАЧХ

3.4 Построение запрещенной области

3.5 Расчет последовательного корректирующего звена

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ СЛЕЖЕНИЯ С НЕПРЕРЫВНЫМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ СКОРРЕКТИРОВАНЫМ ЗВЕНОМ

4.1 Моделирование переходных процессов в скорректированной САУ

Выводы

Перечень ссылок