Разработка систем управления для электроприводов постоянного и переменного тока - Курсовая работа

Целью курсовой работы является закрепление материала изученных теоретических разделов дисциплины “системы управления электроприводов”, а так же навыков моделирования сложных динамических систем.Произвести синтез регуляторов системы управления (СУ) для электропривода постоянного тока, схема которого показана на рис. Выбор структуры и настройку регуляторов СУ необходимо производить таким образом, чтобы электропривод обеспечивал диапазон регулирования 100:1. Статическая ошибка на всем диапазоне регулирования не должна превышать 5%. Перерегулирование угловой скорости при пуске вхолостую и при увеличении от 0 до ее номинального значения не должно превышать 10%. Величина тока якоря не должна превышать его двукратного номинального значения.Двигатель постоянного тока независимого возбуждения имеет две обмотки, и как следствие - два канала управления. Введя оператор дифференцирования , приведем модель ДПТ к виду: где - напряжение обмотки возбуждения; - напряжение обмотки якоря двигателя; скорость двигателя; конструктивный коэффициент; - постоянная времени обмотки возбуждения; - постоянная времени обмотки якоря; - коэффициент соответствующий линейной части кривой намагничивания двигателя. Для двигателей средней и большой мощности постоянные времени обмоток находятся в диапазонах и что свидетельствует о том, что канал управления по возбуждению имеет на порядок большую инерционность, чем канал управления по якорю. Учитывая большую инерционность обмотки возбуждения и низкую энергетическую эффективность регулирования координат ДПТ НВ изменением магнитного потока, на практике чаще всего фиксируют ток возбуждения на номинальном уровне, а регулирование осуществляют путем воздействия на обмотку якоря.При составлении структурной схемы тиристорного преобразователя (ТП), воспользуемся его линеаризованной моделью: На рис. 1.3 представлена структурная схема тиристорного преобразователя, составленная по приведенному выше математическому описанию. Найдем углы отпирания тиристоров для верхней и нижней границы регулирования.Модель нерегулируемого электропривода, реализованная на Matlab Simulink. задатчик интенсивности (ЗИ), образующий - напряжение управление; U-напряжение, сформированное тиристорным преобразователем(ТП), подающееся на якорь двигателя(ЯД); - ток двигателя; Мс-момент сопротивления; Мэм-электромагнитный момент двигателя. Для определения показателей качества работы нерегулируемого электропривода необходимо произвести моделирование в трех режимах: 1) Пуск в холостую; Все опыты проводились в двух вариантах: при ступенчатой подаче на вход системы напряжения Uy, соответствующего верхней и нижней границам заданного диапазона угловой скорости. Показатели качества работы нерегулируемого электропривода приведены в таблице 1.1.Для регулирования координат электропривода выбираем систему подчиненного регулирования. На первом этапе настройка производится согласно методике настройки на технический оптимум, после чего получают показатели качества работы регулируемого электропривода, которые определяются с помощью моделирования в соответствующих режимах. Второй этап производится в случае несоответствия полученных показателей заданным требованиям и заключается в повторной настройке одного или нескольких регуляторов с использованием методики настройки на симметричный оптимум, или введения дополнительных корректирующих связей.Для настройки системы на технический оптимум необходимо разбить структурную схему на контуры и рассчитать коэффициенты регуляторов. Контур 1-контур регулятора тока: Желаемая разомкнутая передаточная функция контура 1: Действительная разомкнутая передаточная функция контура 1: Приравниваем желаемую и действительную передаточные функции и выражаем передаточную функцию регулятора тока: Получился ПИ-регулятор тока с коэффициентами интегральной и пропорциональной составляющими соответственно: Замкнутая передаточная функция контура 1: Контур 2-контур регулятора тока: Желаемая разомкнутая передаточная функция контура 2: Действительная разомкнутая передаточная функция контура 2: Выражаем передаточную функцию регулятора скорости: Получился П-регулятор скорости с коэффициентом пропорциональной составляющей: . Далее на рис.1.9. представлена модель регулируемого электропривода реализованная на Matlab Simulink. Задатчик интенсивности (ЗИ) образует заданное значение скорости ; Регулятор скорости (РИ) формирует заданное значение тока ; Регулятор тока (РТ) формирует напряжение управления Uy, подаваемое на тиристорный преобразователь (ТП). Для определения показателей качества регулируемого электропривода, настроенного на технический оптимум, необходимо произвести моделирование в трех режимах: 1) Пуск в холостую;1.3.1. был найден коэффициент пропорциональной составляющей регулятора скорости. Для того чтобы настроить систему управления на симметричный оптимум необходимо найти коэффициент интегральной составляющей регулятора скорости.

Содержание

Введение

1. Настройка системы регулирования скорости двигателя постоянного тока

1.1 Техническое задание

1.2 Исследование объекта управления

1.2.1 Модель двигателя

1.2.2 Модель преобразователя

1.2.3 Исследование неуправляемого объекта управления

1.3 Расчет системы управления

1.3.1 Настройка системы управления на технический оптимум

1.3.2 Настройка системы управления на симметричный оптимум с применением коррекции

1.4 Принципиальная электрическая схема

2. Настройка системы регулирования скорости асинхронного двигателя с векторным управлением

2.1 Техническое задание

2.2 Исходные данные

2.3 Исследование неуправляемого электропривода

2.4 Расчет системы управления

Заключение

Список литературы

Приложение А

Целью курсовой работы является закрепление материала изученных теоретических разделов дисциплины “системы управления электроприводов”, а так же навыков моделирования сложных динамических систем.

Задачей курсовой работы является разработка систем управления для электроприводов постоянного и переменного тока и исследование качества их переходных процессов. При выполнении курсовой работы предстоит решить несколько задач, таких как: настройка системы регулирования скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения и асинхронного двигателя с векторным управлением.