Разработка системы автоматического управления углом поворота нагруженного вала электродвигателя - Курсовая работа

Она дает основную теоретическую базу для исследования и проектирования любых автоматических и автоматизированных систем во всех областях техники и деятельности человека. Теория автоматического управления и регулирования изучает процессы управления, методы их исследования и основы проектирования автоматических систем и входит в науку под общим названием кибернетика. Управление - это такая организация того или иного процесса, которая обеспечивает достижение поставленных целей. Кроме того, управление можно рассматривать как целенаправленное воздействие на объект управления, в результате которого последний переходит в требуемое состояние.Заданием на курсовой проект предписывается: спроектировать систему автоматического регулирования угла поворота вала электродвигателя (ЭД). Цель управления состоит в обеспечении угла поворота вала ЭД, близкого к углу заданной величины , которая может изменяться. Первый этап проектирования состоит в выборе элементов этой системы и формировании функциональной схемы. В рассматриваемом случае угол поворота вала ЭД должен измеряться с помощью датчика (Д) одного из следующих типов: потенциометрические; Электродвигатель как четырехполюсник характеризуется двумя входными параметрами: - напряжение в цепи якоря и - ток якоря и двумя выходными: М - момент вращения, - угловая скорость вала.Определим максимальный момент и мощность в нагрузке. Мощность в нагрузке будет определяться с помощью соотношения (2.3). Для редукторов с цилиндрическими шестернями имеет место следующее условие: Таким образом, получаем по формуле (2.5) требуемую мощность: (2.6) Выбор конкретного типа двигателя производится исходя из следующего условия: Выбор двигателя производится по номинальной мощности двигателя, которая должна быть больше Ртр. Исходя из этого условия, выбираем двигатель ДИ-250-6 [1].После выбора двигателя определяются параметры его передаточной функции. Как уже отмечалось в разделе 1, передаточные функции ДПТ определяются выражениями (1.4), (1.5): Где - передаточная функция двигателя по управлению от напряжения U до угловой скорости ; Параметры этих передаточных функций могут быть определены по характеристикам пускового момента и скорости холостого хода - : (2.15) Передаточная функция по управлению определяется выражением (2.16). Передаточная функция по возмущению определяется выражением (2.17). корректирующий силовой агрегат электрическийСинтез регулятора будем осуществлять методом Солодовникова по желаемой логарифмической амплитудо-частотной характеристике.Предельная относительная ошибка воспроизведения полезного сигнала определяется формулой (3.1). Максимальная частота полезного сигнала определяется из соотношения (3.3). Таким образом, из соотношений (3.1) - (3.3) получаем: Добротность системы определяется по формуле : (3.4) Предельная относительная ошибка от помехи определяется формулой : (3.5) Получим величину предельной относительной ошибки от помехи.Для синтеза корректирующего звена по методу Солодовникова необходимо привести передаточную функцию разомкнутой САУ к виду (3.10). Для этого преобразуем знаменатель передаточной функции к следующему виду: Приравняем полученное выражение к знаменателю передаточной функции (2.18) и получим систему уравнений вида (3.11). Передаточную функцию, определяемую выражением (2.18), учитывая формулы (3.10) и (3.12), можно записать в виде: (3.13) По полученной ЛАЧХ корректирующего звена можно найти передаточную функцию корректирующего звена Wкз. Получаем передаточную функцию корректирующего звена в следующем виде: (3.16)Получим следующие корректирующие устройства: 1) Звено вида: Таким образом, для этого звена схема имеет следующий вид: Рисунок 4.1 - Электрическая схема для 1-го звена. Передаточная функция этого звена имеет следующий вид: Рассчитаем параметры: При: получаем 2) Звено вида: Таким образом, для этого звена схема имеет следующий вид: Рисунок 4.2 - Электрическая схема для 2-го звена. 3) Звено вида: Таким образом, для этого звена схема имеет следующий вид: Рисунок 4.3 - Электрическая схема для 3-го звена. Передаточная функция этого звена имеет следующий вид: Рассчитаем параметры: При: получаем, 4) Звено вида: Таким образом, для этого звена схема имеет следующий вид: Рисунок 4.4 - Электрическая схема для 4-го звена.Схема корректирующего звена, представленная в приложении А, состоит из пяти бумажных герметизированных термостойких конденсаторов, тринадцати постоянных непроволочных металлопленочных резисторов и трех усилителей. Определим интенсивность отказов и среднюю наработку для корректирующего звена и всей САУ, а так же рассчитаем активный резерв на период 10000 часов безотказной работы САУ. Вероятность безотказной работы устройства при наличии в нем N элементов, включенных без резервирования, рассчитывается следующим образом: (5.1) где - интенсивность отказа элемента. Рассчитаем надежность синтезированной системы управления: Определяем интенсивность отказа всей системы: (5.

Содержание

Введение

1 Функциональная и структурная схемы системы

2 Выбор и расчет силового агрегата

2.1 Расчет силового агрегата

2.2 Определение параметров передаточных функций

3 Синтез регулятора

3.1 Получение исходных данных для построения желаемой ЛАЧХ

3.2 Синтез корректирующего звена, решающего задачу качества и точности

4 Разработка электрической схемы корректирующего устройства

5 Расчет надежности

Заключение

Библиографический список

Приложение А Схема электрическая принципиальная корректирующего звена

Приложение Б Спецификация