Расчет и исследование системы управления динамическим объектом - Курсовая работа

Здесь приняты следующие обозначения: - вектор выходных переменных; - вектор управляющих воздействий; ; - вектор входных переменных; - вектор состояния; - объект управления (регулирования); Р - регулятор, цель функционирования которого состоит в организации свойства при . На схеме (рис.1.1) сплошной линией обозначена обратная связь по выходным переменным, значение которых и нужно поддерживать на заданном уровне с требуемой точностью. В каждом из вариантов систем, которые представлены в последующих разделах, для расчета предлагается функциональная схема объекта с описанием математической модели каждого элемента. Понятно, что на практике проектировщик системы управления прежде всего и должен грамотно составить функциональную схему объекта и выделить основные группы переменных (), которые характеризуют его свойства. Определить передаточную функцию объекта управления по управляющему воздействию и возмущению, коэффициент передачи, постоянные времени.Здесь приняты следующие обозначения: - управляемые преобразователи для питания якорной цепи и обмотки возбуждения двигателя; - двигатель постоянного тока; - обмотка возбуждения двигателя; - активные сопротивления преобразователей; - напряжение и ток на якоре двигателя; - угловая скорость вращения двигателя; - момент, развиваемый двигателем; - момент сопротивления на валу двигателя, преодоление которого обычно является технологическим назначением двигателя; , - напряжения на входах управляемых преобразователей. На основании физических законов [1] и при допущении, что инерционность управляемых преобразователей существенно ниже инерционности процессов в двигателе, можно записать математическую модель системы (рис.2.1) в линейном приближении: где - момент инерции двигателя совместно с приведенным значением момента инерции механизма; - поток возбуждения двигателя; - коэффициент, зависящий от конструкции двигателя; , - индуктивность и активное сопротивление якорной цепи "преобразователь - двигатель"; индекс ""обозначает номинальное значение. Параметры якорной цепи двигателя определяются на основе паспортных данных.Цель управления заключается в стабилизации скорости вращения двигателя . Причем выход на заданную скорость вращения должен осуществляться за время (табл.2.1) с перегулированием не более . В зависимости от выходной переменной тахогенератора, а также соотношения постоянных времени двигателя, как объекта управления, и преобразователя, определяется его передаточная функция, которая учитывается вместе с передаточной функцией объекта управления при расчете регулятораПри врезном шлифовании деталей типа валов и отверстий съем припуска происходит за счет поперечной подачи шлифовального круга [2]. На рис.3.1 введены обозначения: - скорость поперечной подачи шлифовальной бабки; - сила взаимодействия и в процессе обработки; - величина упругой деформации, вызываемая нежесткостью технологической системы; - приведенная жесткость. Скорость съема припуска определяется скоростью и коэффициентом режущей способности шлифовального круга , который применяется в зависимости от диаметра , а также вследствие его затупления. В процессе шлифования необходимо обеспечить автоматическое изменение скорости съема припуска в зависимости от его текущего значения, например по программе, изображенной на рис.3.2, где и - начальное, конечное значение припуска; - величина припуска для перехода на чистовую обработку. Математическая модель процесса описывается системой уравнения [3] где - перемещение шлифовальной бабки (подача); и - коэффициенты передачи двигателя совместно с редуктором и измерительного преобразователя припуска; - напряжение, пропорциональное припуску; - сигнал управления.Цель управления состоит в выполнении заданного программного изменения припуска в процессе шлифования. Система управления должна обеспечивать на начальном этапе обработки выход режима шлифования без перерегулирования на заданный программный уровень за время .Здесь U - напряжение якорной цепи двигателя постоянного тока, осуществляющего подачу обрабатываемой детали в зоне резания; I - ток якорной цепи; , , - момент, развиваемый двигателем, момент нагрузки и суммарный момент вращения соответственно; - скорость вращения привода подачи; S - линейная скорость перемещения детали в зоне резания; - мощность резания; N - мощность, расходуемая приводом шлифовального круга на резание; h - припуск обрабатываемой детали, изменяющийся во времени случайным образом; - сопротивление якорной цепи двигателя подачи; - постоянная времени якорной цепи; , - приведенный к якорю двигателя; - коэффициент связи скорости вращения привода подачи и скорости движения обрабатываемой детали в зоне резания; - коэффициент связи между скоростью подачи детали и мощностью резания; - электромеханическая постоянная времени привода шлифовального круга.Переходный процесс в замкнутой системе стабилизации мощности, расходуемой на резание, должен быть монотонным (т.е. без перерегулирования); вид переходного процесса не должен зависеть от переменн

Содержание

1. Общие методические указания

2. Система стабилизации скорости вращения двигателя постоянного тока

2.1 Описание системы

2.2 Технологические требования к системе стабилизации

3. Система управления процессом врезного шлифования

3.1 Описание системы

3.2 Технологические требования к системе

4. Система стабилизации мощности резания процесса сквозного бесцентрового шлифования

4.1 Описание бесцентрового шлифовального станка

4.2 Технологические требования к системе стабилизации

5. Система электромагнитного подвеса

5.1 Описание системы

5.2 Технологические требования к системе стабилизации

6. Система стабилизации тока дуговой сталеплавильной печи

6.1 Назначение и краткое описание системы

6.2 Уравнения элементов системы

6.3 Технологические требования к системе стабилизации

6.4 Рекомендация по выполнению работы

Литература

1. Общие методические указания

Цель курсовой работы

1. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами: Учеб. пособие для вузов. - Л., 1982.

2. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. - СПБ., 2004.

3. Волков Н.И., Миловзоров В.П. Электромашинные устройства автоматики: Учеб. Для вузов - М.: Высш. Шк., 1986.

4. Востриков А.С., Французова Г.А. Теория автоматического регулирования - М.: Высшая школа, 2006.

5. Козлов А.П., Красов И.М. Электромагнитные управляющие элементы. - М., 1966.

6. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. - М., 1977.

7. Любчик М.А. Силовые электромагниты аппаратов и устройств автоматики постоянного тока: Расчет и элементы проектирования. - М., 1968.

8. Михелькевич В.Н. Автоматическое управление шлифованием. - М.: Машиностроение, 1975.

9. Никулин Е.А. Основы теории автоматического управления. Частотные методы анализа и синтеза систем. - СПБ.: БХВ-Петербург, 2004.

10. Свенчанский А.Д., Гуттерман К.Д. Автоматическое регулирование электрических печей. - М. - Л., 1965.

11. Топчеев Ю.И. Атлас для проектирования систем автоматического регулирования. М.: Машиностроение, 1989.

12. Филипс Ч., Харбор Р. Системы управления с обратной связью. - М.: Лаборатория базовых знаний, 2001.

Размещено на .ru