Система автоматического управления движением суппорта
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
Содержание
Введение
1.Неизменяемая часть системы регулирования.
2.Расчет токового контура системы
2.1.Расчет параметра регулятора тока
.Расчет скоростного контура
.1 Реализация пропорционального регулятора скорости
.Расчет контура положения следящей системы
4.1 Настройка на оптимальный переходный процесс
.2 Пропорционально-интегральный регулятор (ПИ-регулятор)
4.3 Контроллеры ОВЕН
Введение
Rя =0.7 Ом
Lя=5.73 мГн
Tм=15.3 мс
Kд=6.6
Kтп=15.6
Tтп=0.7
Kр=10
KI=0.67
Kw=0.05
Kх=200
Kцап=0.2*10-3
KNS=1
VMAX=12
VMAX=15
?MAX=4.3 %
?XMAX=0.01
tp=15*Ттп
1. Неизменяемая часть системы регулирования
Передаточная функция тиристорного преобразователя [3]:
Ттп- постоянная времени ТП;
Ктп - коэффициент передачи ТП
Двигатель постоянного тока. Передаточная функция [3]:
- постоянная времени якорной цепи;
- индуктивность якоря;
- сопротивление якоря;
Тм- механическая постоянная времени с учётом приведения момента инерции к валу двигателя;
- коэффициент передачи двигателя.
В области высоких частот (что именно характерно для динамического режима) справедливо равенство:
С учетом этого передаточную функцию двигателя можно представить в виде последовательного соединения двух звеньев отражающих динамику электрической и механической частей двигателя 3 .
Редуктор (шариковой паре "винт-гайка") преобразует угловую скорость в линейное перемещение суппорта X.
Ему можно приписывать интегрирующие свойства:
Тогда передаточная функция редуктора:
где Кр - коэффициент передачи:
Ki - коэффициент передачи датчика тока, включенного в цепь обратной связи по току:
- коэффициент передачи датчика скорости, включенного в цепь обратной связи по скорости (тахогенератора) :
- коэффициент передачи датчика положения, включенного в цепь обратной связи по положению (фотооптическое число импульсного датчика):
- коэффициент передачи преобразователя числа импульсов в двоичный код:
-коэффициент передачи цифро-аналогового преобразователя:
Изменяемая часть системы
В изменяемую часть системы входят регуляторы тока WpT(p) скорости Wpc(p) и положения Wpn(p). Требуется осуществить синтез регуляторов, чтобы обеспечить следящей системе точность слежения не хуже.
при максимальной скорости, и максимальном ускорении, время регулирования не более tp<tpшах*, а перерегулирование
Проведем синтез системы последовательно, начиная с контура тока, скорости и положения.
2. Расчёт токового контура системы
Структурная схема токового контура представляет собой внутренний контур следящей системы (рис.1), и с учетом соотношений (3),(7),(8), приведена на рис.3.
Рис.3 Схема токового контура
Неизменная часть токового контура (объекта) имеет передаточную функцию:
причем наибольшая постоянная времени:
Для повышения быстродействия внутреннего токового контура нужно скомпенсировать наибольшую постоянную времени этого контура Тя. Для компенсации Тя используем в качестве регулятора тока WPT(p) ПИ регулятор с передаточной функцией:
где Крт- коэффициент передачи регулятора тока.
Трт - постоянная времени регулятора тока.
Запишем передаточную функцию цепи прямого усиления с учетом (14):
Для компенсации постоянной времени Тя настройку регулятора тока осуществляем так, чтобы: тогда выражение (15) будет иметь вид:
Представим характеристическое уравнение системы (16) в виде:
где- степень затухания колебательного звена. Тогда:
Запишем передаточную функцию замкнутой системы токового контура:
(18)
(19)
Из последнего соответствия степень затухания:
(20)
Как видно из (20), изменение коэффициента передачи регулятора тока Крт изменяет характер переходного процесса в контуре тока. В системах подчиненного регулирования обычно выбирают. При этом переходный процесс имеет небольшое перерегулирование, а время регулирования получается наименьшим, т.е. значение следует считать оптимальным [4]. Таким образом из соотношения (20) можно определить коэффициент передачи регулятора тока:
(21)
Настройке на технический оптимум соответствуют выражения:
Подставляя выражение (22) в (16), получим передаточную функцию оптимизированного токового контура:
Учитывая, чтодля малых постоянных времени, с достаточной степенью точности можно записать приближенное равенство:
(23.2)
Время регулирования-5.35 мс.
Перерегулирование отсутствует
Переходная функция, соответствующая передаточной функции (23), имеет вид [2]:
где-вещественная и мнимая части комплексно-сопряженных корней характеристического уравнения системы (23).
Переходная функция сист?/p>