Расчет силовой следящей автоматической системы регулирования
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
Введение
В настоящее время в приборостроении применяется десятки тысяч различных типов систем автоматического регулирования (САР), которые обеспечивают высокую эффективность производственных процессов.
Современные САР представляют собой сложные динамические системы, обеспечивающие высокую точность обработки сигналов управления в условиях действия различных возмущений и помех. При больших величинах возмущений и уровней помех нарушаются нормальные эксплуатационные режимы, снижается точность и ухудшаются показатели качества переходных процессов в системах по сравнению с заданными техническими условиями.
Проектирование таких САР представляет собой достаточно сложную проблему, так как в них входят устройства и объекты управления различной физической природы. При проектировании САР довольно часто необходимо располагать амплитудно-фазовыми частотными характеристиками, по которым находят запасы устойчивости всей разомкнутой системы. Пользуясь ими, можно оценивать влияние изменений параметров элементов системы и объектов на ее устойчивость в замкнутом состоянии. Методы исследования систем в частотной области позволяют находить также показатели качества и характеристики точности.
Устойчивость является необходимым, но не достаточным условием нормального функционирования САР. Наличие устойчивости свидетельствует лишь о том, что переходный процесс, вызванный действием внешнего воздействия или существованием ненулевых начальных условий, является затухающим. Но при этом не определяются ни время затухания, ни максимальное отклонение регулируемой величины, ни число колебаний. А именно эти показатели и характеризуют качество протекания процессов регулирования.
Целью данного курсового проекта является закрепление и практическое применение полученных знаний для расчета силовой следящей автоматической системы регулирования.
1. Описание принципа действия выбранной САР
Выбранная система показана на рис.1 и представляет собой следящий привод, управляющий положением суппорта станка. От разности угловых положений задающего и исполнительного валов зависит управляющий сигнал, вырабатываемый с помощью измерителя рассогласования на двух вращающихся трансформаторах (ВТ). Один ВТ (датчик ТС) связан с задающим валом, другой ВТ (приемник ТЕ) связан с исполнительным валом. Они играют роль сравнивающего устройства. Так как величина ошибки может быть небольшой, но её необходимо компенсировать, в исходной САР добавлен электронный усилитель 3. Сигнал с усилителя идёт через усилитель мощности на исполнительный двигатель 4. Последний через редуктор 5 соединён с трансформатором - приёмником 2 и объектом регулирования 8. Задание регулируемой величины происходит на трансформаторе - датчике. Электронный усилитель 3 состоит из одного каскада, необходимого для усиления сигнала рассогласования. Напряжение рассогласования U?, снимаемое с ВТ-приемника и пропорциональное разности р - а, поступает на вход усилителя А, а затем через усилитель мощности УМ подается на исполнительный двигатель М. Двигатель через редуктор q перемещает суппорт станка и одновременно ВТ-приемник в направлении уменьшения ошибки рассогласования. В момент, когда суппорт достигает согласованного положения (а = р), напряжение управления U? становится равным нулю, и двигатель останавливается.
Рисунок 1.1-Структурная схема исходной САР
Рисунок 1.2- Функциональная схема исходной САР.
2. Выбор и расчет двигателя
Определим мощность электродвигателя по заданным параметрам.
, (1)
где: -момент статической нагрузки, =1100Нм;
-момент инерции нагрузки, =2400;
-максимальное ускорении объекта, ;
-максимальная частота вращения объекта, ;
-К.П.Д редуктора, ;
По полученному значению мощности выбираем управляемый двигатель МИ-41. По данным, взятым из [1] определяем технические характеристики:
; В;
; А;
Ом; Нм;
;
Исходя из полученных значений, находим передаточное отношение редуктора:
, (2)
Выполним проверку двигателя на соответствие требованиям по скорости и моменту:
1.Определим номинальную угловую скорость:
, (3)
рад/с;
Определим частоту вращения передаваемую редуктором:
, (4)
рад/с;
Так как , значит электродвигатель по скорости выбран
правильно.
2.Проверим выбранный электродвигатель на перегрузку для этого найдем значение требуемого момента вращения и сравним с номинальным моментом электродвигателя:
, (5)
Нм;
;
3.Рассчитаем приведенный к оси момент статической нагрузки:
, (6)
Нм;
Так как ,то двигатель выбран правильно.
4.Найдем передаточную функцию двигателя
Коэффициент противоЭДС при номинальных значениях определим по формуле:
, (7)
Вс/рад
Коэффициент момента или токовая постоянная:
, (8)
Нм/А;
Полный момент инерции нагрузки, приведенный к валу двигателя:
, (9)
кгм2
Механическая постоянная времени:
, (10)
с;
Коэффициент передачи двигателя по скорости:
, (11)
;
Следовательно передаточная функция двигателя:
, (12)
;
3. Выбор сравнивающего устройства
Для определения ошибки, возникающей при работе САР, используют сравнивающий элемен