Разработка системы позиционного управления электропривода переменного тока - Курсовая работа

Такие роботы имеют большое число (103-104) точек позиционирования рабочего органа благодаря применению приводов с позиционным управлением. Процесс перемещения на очередной шаг, как и в цикловых приводах, состоит из этапов разгона, движения с постоянной скоростью и торможения. Однако здесь, в отличие от цикловых приводов, точность позиционирования, а также устойчивость и качество переходного процесса должны обеспечиваться системой управления. (Исключение составляют только получившие небольшое, как и цикловые приводы, распространение в робототехнике разомкнутые позиционные приводы на шаговых двигателях.) Роботы с дискретным позиционным управлением должны обеспечивать устойчивость, качество управления и точность их систем управления.Задание на проектирование: Разработать систему позиционного управления электропривода переменного тока (мощн. Дискретное позиционирование АД осуществить на базе привода MitsubishiОсновной вариант алгоритма дискретного позиционного программного управления приводом соответствует структурной схеме следящей системы (см. рис. Эта схема может быть дополнена другими средствами коррекции, компенсирующими воздействиями по внешним возмущениям и прежде всего по нагрузке, торможением в точках позиционирования с помощью специально введенного в схему привода тормоза. Наряду с общей обратной связью по положению в схеме имеется обратная связь по скорости, которая играет роль корректирующей гибкой обратной связи и часто, кроме того, служит для управления скоростью. Когда надо обеспечить максимальное быстродействие, синтез соответствующего оптимального алгоритма управления, приводит к релейному управлению. В результате получается система так называемого дуального управления с переменной структурой, показанная на рис.Обобщенная структурная схема системы позиционного управления асинхронным двигателем представлена на рис. Mitsubishi-A540; 5 - фотоимпульсный датчик ЛИР 120А Для управления двигателем используется преобразователь частоты FR-A540 мощностью 1.5 КВТ. Программируемый логический контроллер управляет асинхронным двигателем путем подачи дискретных сигналов «старт - реверс - стоп» на входы преобразователя частоты Fx, Rx. Для регулирования частоты вращения ротора электродвигателя используется аналоговый сигнал Ua (от 0 до 10 В), подаваемый на вход преобразователя частоты V1 и пропорциональный требуемой частоте вращения ротора. Основные характеристики этого двигателя представлены в таблице №1.Чтобы сохранить сообщения защит при отключении силовой схемы, или в случае использования преобразователя мощности (FR-HC), удалите перемычки от клемм R-R1 S-S1 (L1-L11 L2-L21) и подключите внешнее питание к этим клеммам. P, PR ( , PR) Подключение тормозного резистора При подключении дополнительного тормозного резистора к клеммам P-PR, удалите перемычку с клемм PR-PX. STOP Пуск в режиме "самоудержания" Включите сигнал STOP для выбора режима "самоудержания". JOG Выбор JOG режима Подайте JOG сигнал для выбора JOG режима (заводская установка). MRS Отключение выхода преобразователя Подайте сигнал MRS (на 20 МСЕК или более) для отключения выходов преобразователя.Функциональная схема ПЛК и цифроаналогового преобразователя представлены на рис. 3.4, ПЛК представляет собой микропроцессорное устройство со встроенными элементами памяти, генератором тактовой частоты, счетчиками и таймерами, а также интерфейсами последовательного и параллельного ввода/вывода. Дискретные сигналы управления формируются устройством последовательного ввода/вывода (УПОСВВ), сигналы с которого подаются на клеммы Fx/Rx преобразователя частоты. Данные сигналы определяют направление вращения ротора в соответствии с результатом регулирования. Модуль цифроаналогового преобразования позволяет производить преобразование 12-разрядных чисел в напряжение в диапазоне 0 … 10В.Программа записывается в память программ контроллера в виде элементарных кодов операций. Для разработки программ контроллера используются языки программирования стандарта IEC 61131: Function Block Diagram, Structured Text, Ladder Diagram, Sequential Function Chart. Данные языки позволяют представить программу в наиболее удобном для пользователя виде. Вследствие этого для создания управляющей программы данной системы позиционирования предлагается использовать одни из языков программирования стандарта IEC 61131, а именно Function Block Diagram и Structured Text. В начальный момент времени, т.е. при поступлении команды Start_process, происходит инициализация режима управления (по скорости, по положению, по скорости и положению), задаются настройки регуляторов и фильтра сигнала ОС, а также вводятся параметры движения: время движения, требуемая скорость или требуемый угол поворота.Данный программный комплекс позволяет осуществлять моделирование, анализ и расчет систем автоматического управления любой сложности. Не учитываются изменения характеристик электродвигателя при увеличении температуры обмоток статора и ротора; Рассчитаем параметры математической модели электродвиг

Содержание

Введение

1. Постановка задачи

2. Дискретное позиционное управление отдельным приводом

3. Описание установки

3.1 Асинхроный электродвигатель модели Mitsubishi - A540

3.2 Фотоимпульсный датчик ЛИР-120А 3.3 Преобразователь частоты FR-A540

3.4 Программируемый логический контроллер Mitsubishi FX2N-16MT

4. Управляющая программа ПЛК

5. Математические модели электропривода в различных режимах работы

5.1 Математическая модель АД при управление по закону U/f=const

5.2 Модель привода в режиме управления скоростью

5.3 Модель привода в режиме управления положением

5.4 Создание модели в системе Matlab Simulink

Заключение

Список литературы

Типовые примеры роботов с позиционным управлением - это промышленные роботы для точечной сварки, сборки и для обслуживания металлорежущих станков и другого подобного технологического оборудования.

Такие роботы имеют большое число (103-104) точек позиционирования рабочего органа благодаря применению приводов с позиционным управлением.

Процесс перемещения на очередной шаг, как и в цикловых приводах, состоит из этапов разгона, движения с постоянной скоростью и торможения. Однако здесь, в отличие от цикловых приводов, точность позиционирования, а также устойчивость и качество переходного процесса должны обеспечиваться системой управления. (Исключение составляют только получившие небольшое, как и цикловые приводы, распространение в робототехнике разомкнутые позиционные приводы на шаговых двигателях.)

Роботы с дискретным позиционным управлением должны обеспечивать устойчивость, качество управления и точность их систем управления.

Создание систем позиционного управления зависит от выбора привода осуществляющего перемещения манипулятора робототехнической системы. Современный этап развития приводов характеризуется значительным расширением области применения регулируемых электроприводов переменного тока.

В данном проекте будет использоваться асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. Данный тип электропривода является наиболее распространенной электрической машиной, используемой в промышленности. Существует множество способов регулирования скорости вращения вала асинхронного электродвигателя. Такие способы, как изменение амплитуды напряжений, подаваемых на обмотки статора или переключение числа пар полюсов, не позволяют осуществить управление скоростью вращения ротора в широком диапазоне. Для того чтобы поддерживать скорость с высокой точностью и регулировать ее в широком диапазоне, будет применяется способ частотного регулирования, это обеспечивается за счет использования преобразователя частоты. Для контроля скорости и положение электропривода будут использованы соответствующие датчики. Управление будет осуществляться программируемым логическим контроллером, по разработанному алгоритмы, также контроллер будет соединяться и обмениваться информацией с персональным компьютером пользователя.