Формирование статических механических характеристик электропривода с целью стабилизации скорости. Система непрерывного управления скоростью. Определение структуры и параметров объекта управления, разработка алгоритма. Конструкция блока управления.
Аннотация к работе
Современный электропривод состоит из большого числа разнообразных деталей, машин и аппаратов, выполняющих различные функции. В настоящее время СУЭП решает несколько важных задач: Формирование статических механических характеристик электропривода с целью стабилизации скорости (или момента), расширение диапазона регулирования скорости, ограничение перегрузок, формирование адаптивных систем.В качестве структуры объекта управления выбираем эквивалентную двухмассовую систему электропривода (Рис.В состав объекта управления входят: широтно-импульсный преобразователь; двигатель постоянного тока ДПУ240-1100-3, технические данные которого приведены в Двигатели серии ДПУ предназначены для электроприводов постоянного тока металлорежущих станков с ЧПУ и промышленных роботов. Электродвигатели длительно выдерживают номинальный момент при частоте вращения от 0.1 до 5000 об/мин. Двигатели выпускаются со встроенными тахогенераторами постоянного тока типа ТП80-20-0.2 (основные технические данные тахогенератора приведены в принимая, что максимальной скорости диапазона слежения будет соответствовать максимальное задание на скорость, равное , находим коэффициент передачи преобразователя (представив преобразователь безинерционным звеном, т.к пренебрегаем дискретностью ШИП изза высокой частоты коммутации ключей: ): .В качестве корректирующего устройства выбираем модальный регулятор, как универсальное устройство управления. Модальное управление реализуется совокупностью линейных обратных связей по переменным состояния объекта управления. Структурная схема всей системы представлена. Структурная схема проектируемой системы управления электроприводом. Линейный (линеаризованный) объект описывается уравнением: .Рассмотрим в качестве объекта управления систему электропривода (Рис. Этой структурной схеме соответствуют следующие дифференциальные уравнения: , , . В установившемся режиме работы Для замкнутой через модальный регулятор системы: В данном случае: , , За вектор переменных состояния выбираем вектор: .Модель MATLAB представлена на Рис. Поведение системы при гармоническом задании, частота 1 Гц амплитуда 10 В (188.5 рад/с). а) Задание скорости б) Отработка задания в) Изменение ошибки Как видно из приведенных выше графиков ошибка между заданием на скорость и отработкой задания недопустимо велика и, кроме того, между заданием скорости и отработкой задания есть еще и фазовый сдвиг. Для уменьшения ошибки слежения и исключения фазового сдвига скорректируем систему, введя дополнительное задание по производной скорости как показано на Рис. Проведя ряд экспериментов, установим также, что постоянная времени Т имеет линейную зависимость от частоты гармонического задания скорости.Выбираем прецизионные операционные усилители DA1…DA9 серии КР540УД17А с параметрами: Uпит=±15 В, Іпотр=5 МА, напряжение смещения Ucm=0.03 МВ. Для предотвращения обратной связи по питанию для всех микросхем применяем блокировочные конденсаторы С6…С25 серии К10-17-25В-0.1МКФ. Для синтеза обратных связей по скоростям 1-ой и 2-ой массы применим тахогенераторы ТП80-20-0.2. Для согласования выходного напряжения тахогенератора с системой управления применим делитель, представленный на Рис. Выбираем конденсатор С2=1МКФ, находимПри разработке конструкции блока управления необходимо учитывать ряд факторов, влияющих на конструктивное исполнение блока. Будем считать, что плата модуля управления входит с общий блок системы управления, т.е. является отдельным ее модулем. Модуль управления вставляется в общий блок по направляющим, позволяющим точно совместить разъем с ответной частью. Все устройства блока управления собраны на выбранных ранее операционных усилителях, резисторах, конденсаторах и других элементах. В схеме системы управления присутствуют следующие типы резисторов: Тип резисторов Номинальная мощность, Вт Размеры, ммВ данном курсовом проекте разработана система управления скоростью электропривода с двигателем постоянного тока.
План
Содержание
Введение
1. Определение структуры и параметров объекта управления
1.1 Выбор структуры объекта управления
1.2 Определение параметров объекта управления
2. Разработка алгоритма управления и расчет параметров элементов структурной схемы
2.1 Разработка алгоритма управления
2.2 Расчет параметров элементов структурной схемы
3. Расчет статических и динамических характеристик
4. Разработка принципиальной схемы и программного обеспечения системы, выбор ее элементов
5. Разработка конструкции блока управления
Заключение
Список литературы
Задание № 16
Введение
Современный электропривод состоит из большого числа разнообразных деталей, машин и аппаратов, выполняющих различные функции. Все они в совокупности совершают работу, направленную на обеспечение определенного производственного процесса. Наиболее важным элементом является система управления электроприводом (СУЭП). От правильного функционирования системы управления зависит состояние объекта управления и правильности отработки заданных параметров.
В настоящее время СУЭП решает несколько важных задач: Формирование статических механических характеристик электропривода с целью стабилизации скорости (или момента), расширение диапазона регулирования скорости, ограничение перегрузок, формирование адаптивных систем.
Оптимизация переходных режимов с целью повышения быстродействия, снижения динамической ошибки, ограничение ускорения, рывков и т.д.
Целью данного курсового проекта является разработка системы непрерывного управления скоростью рабочего органа в режиме слежения в заданном диапазоне. Также необходимо разработать принципиальную схему, с выбором ее элементов, и предложить вариант реализации блока управления.
Вывод
В данном курсовом проекте разработана система управления скоростью электропривода с двигателем постоянного тока. В качестве модели была выбрана эквивалентная структура двухмассовой системы с упругой связью двигателя и рабочего органа. Настройку системы производили с помощью модального регулятора с распределением корней характеристического уравнения по фильтру Баттерворта 4-го порядка.
Также в данном проекте произведены расчет и выбор всех элементов, реализующих данную систему. По полученным результатам мы составили принципиальную электрическую схему, и предложили один из вариантов расположения элементов на печатной плате.
Список литературы
1. "Справочник по электрическим машинам" под ред. И.П. Копылова.
2. А.В. Башарин "Управление электроприводами", Ленинград 1982 г.
3. А.В. Башарин "Примеры расчета автоматизированного электропривода на ЭВМ", Ленинград 1990 г.
4. В.И. Ключев "Теория электропривода", Москва 1985 г.
5. "Справочник по автоматизированному электроприводу" под ред.
6. В.А. Елисеева, Москва 1983 г.
7. "Справочник разработчика и конструктора РЭА. Элементная база" под ред. М.Ю. Масколенкова, Москва 1996 г.
Задание № 16
Студенту Сидорову А.А. на курсовой проект по СУЭП на тему: "Разработка системы непрерывного управления координатами электропривода с заданными показателями качества".
Исходные данные.
Основная координата - скорость.
Режим управления - слежение в диапазоне ± (0…0.6) ?wном.