Автоматическое управление приводом постоянной частоты вращения

Скачать

Исследование приводов постоянной частоты вращения. Математическое моделирование объемной гидропередачи в среде MATLAB-Simulink. Разработка конструкции и технологии печатного узла контроллера. Количественная оценка технологичности конструкции изделия.

Размер: 5,0 M
Тип: дипломная работа
Категория: Коммуникации и связь
Скачать

Другие файлы:

Технико-экономическое обоснование производства
Создание токарных многоцелевых станков. Оснащение шпинделя станка приводом углового позиционирования (привод полярной координаты С) с блоком управлени...

Автоматическое измерение выходных параметров электродвигателей
Рассмотрены вопросы, связанные с автоматическим измерением и регистрацией выходных параметров электродвигателей-частоты вращения, механической мощност...

Расчет основных показателей деятельности вентиляторных установок и насосных станций
Рассмотрение принципа действия вентилятора. Определение частоты вращения рабочего колеса и его диаметра, мощности электродвигателя. Характеристика сет...

Расчет параметров редуктора
Выбор электродвигателя и его обоснование. Определение частоты вращения приводного вала, общего передаточного числа и разбивка его по ступеням, мощност...

Двигатель независимого (параллельного) возбуждения
Относительное сопротивление цепи якоря. Регулирование частоты вращения. Какие методы используют для изменения частоты вращения двигателя независимого...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

БАЛТИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (ВОЕНМЕХ) им. Д.Ф. Устинова

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема: Автоматическое управление приводом постоянной частоты вращения

Непеин Леонид Петрович

Специальность 220401 - «Мехатроника»,

направления 652000 - «Мехатроника и робототехника»

Санкт-Петербург

2013

  • Содержание
  • Введение
  • 1 Исследование приводов постоянной частоты вращения
  • 1.1 Обзор литературных и патентных источников
  • 1.1.1 ППЧВ - общее описание и применение
  • 1.1.2 Объемная гидропередача (ОГП). Описание и составные части
  • 1.1.3 Базовый механизм (БМ). Описание и составные части
  • 1.1.4 Механизм управления (МУ). Описание и составные части
  • 1.2 Математическое моделирование ОГМП. Основные уравнения
  • 1.2.1 Объемный гидропривод
  • 1.2.2 Основные уравнения базового механизма
  • 1.2.3 Модели объемных потерь в объемной гидромашине
  • 1.2.4 Модели гидромеханических потерь в объемной гидромашине
  • 1.2.5 Учет потерь в базовом механизме
  • 1.3 Выбор программы для реализации математической модели
  • 2 Математическое моделирование ОГП в среде MATLAB-Simulink
  • 2.1 Моделирование основных элементов ОГП
  • 2.2 Моделирование базового механизма
  • 2.3 Определение входных параметров математической модели
  • 2.4 Результаты математического моделирования
  • 2.5 Анализ результатов моделирования
  • 3 Конструирование системы управления привода постоянной частоты вращения
  • 3.1 Нелинейности в системе управления
  • 3.2 Методы устранения нелинейностей
  • 3.3 Энкодеры. Устройство и принцип работы
  • 3.4 Программируемый логический контроллер
  • 3.5 Разработка конструкции и технологии печатного узла контроллера
  • 3.5.1 Анализ электрической принципиальной схемы и выбор элементной базы
  • 3.5.2 Выбор и обоснование параметров печатной платы
  • 3.6 Конструкторско-технологический расчет платы
  • 3.6.1 Расчет параметров проводящего рисунка с учетом технологических погрешностей его получения
  • 3.6.2 Расчет параметров проводящего рисунка с учетом технологических погрешностей получения защитного рисунка
  • 3.7 Анализ ТЗ и выбор конструкции узла с учетом параметров печатной платы и вида соединителя
  • 3.7.1 Расчет теплового режима
  • 3.7.2 Расчет защиты от механических воздействий
  • 3.8 Технологическое проектирование
  • 3.8.1 Обеспечение технологичности конструкции изделия
  • 3.8.2 Количественная оценка технологичности конструкции изделия
  • 3.9 Разработка техпроцесса сборки узла
  • 4 Безопасность жизнедеятельности
  • 4.1 Анализ и нормирование ОВПФ
  • 4.2 Расчет кондиционирования
  • 4.3 Схема пожароэвакуации и оснащение помещения средствами пожаропредупреждения и пожаротущения
  • 4.4 Выводы по организации рабочего места
  • 5 Технико-экономическая часть
  • Заключение
  • Библиографический список
  • Приложение А

Введение

привод вращение печатный контроллер

В настоящее время актуальной является проблема преобразования энергии с наименьшими потерями и наилучшими показателями качества в самых разных отраслях техники, начиная с авиации и судостроения, и заканчивая ветро- и гидроэнергетическими установками. Частным случаем преобразования энергии является получение переменного тока нужного качества с помощью генератора, который приводится в движение двигателем системы. Качество переменного тока определяется его частотными характеристиками, которые должны поддерживаться в нужном диапазоне, независимо от режима работы двигателя. Существуют несколько способов преобразования частоты переменного тока в подобных системах. В последнее время все чаще используется метод поддержания постоянной частоты вращения генератора с помощью привода постоянной частоты вращения (ППЧВ). Данный привод имеет ряд преимуществ перед электрическими преобразователями частоты, такие как больший КПД и меньшие массо-габаритные показатели. Его устанавливают между валами двигателя и генератора, автоматически поддерживая с определенной точностью частоту вращения генератора постоянной в случае изменения частоты вращения двигателя или нагрузки. Таким образом, сугубо электрическая задача стабилизации частоты тока решается чисто механическим способом - стабилизацией частоты вращения. На кафедре прикладной механики, автоматики и управления в БГТУ «Военмех» ведутся исследования в целях усовершенствования ППЧВ.

В наше время наибольшее распространение получили ППЧВ на основе объемной гидромеханической передачи (ОГМП). При преимуществах в КПД, массе и габаритах, по сравнению с другими видами передач, подобные приводы имеют некоторые недостатки. Во-первых, это сложность проектирования ППЧВ, так как от проектировщика требуется синтез знаний в области сложных планетарных механизмов с одной стороны, и объемного гидропривода, с другой. Во-вторых, это нелинейность работы ППЧВ, обусловленная статическими потерями в объемном гидроприводе при достижении им так называемой «нулевой зоны». Данная нелинейность серьезно влияет на выходные частотные параметры, ограничивая применение ППЧВ в системах, где необходимо стабильное качество переменного тока.

Современное развитие техники предлагает способы избавления от проблемы «нулевой зоны» с помощью исполнительных органов, влияющих на работу объемного гидропривода. В данном случае целесообразно использовать мехатронные методы управления гидроприводом, так как они позволяют объединить исполнительное устройство с системой управления и слежения за частотой вращения. В качестве объекта исследования целесообразно использовать математическую модель привода постоянной частоты вращения, так как на текущем этапе развития компьютерной техники и программной среды, математическая модель дает точные и наглядные результаты изменений параметров системы.

Настоящая работа имеет перед собой следующие цели:

· Математическое моделирование работы объемной гидромеханической передачи в среде Matlab-Simulink.

· Верификация математической модели с экспериментальными данными.

· Изменение управляющего сигнала для уменьшения нулевой зоны.

· Выбор оптимального управляющего исполнительного органа.

· Проектирование конструкции объемного гидропривода с управляющим исполнительным органом.

1 Исследование приводов постоянной частоты вращения

1.1 Обзор литературных и патентных источников

1.1.1 ППЧВ - общее описание и применение

В настоящее время актуальным является создание альтернативных источников энергии, в частности с использованием энергии перемещения воздушных масс. В связи с этим возникает задача преобразования переменной скорости рабочего двигателя в постоянную скорость двигателя - потребителя (например, электрического генератора) с высоким КПД при сохранении малых массогабаритных показателей. Для решения этой задачи в последнее время все больше используется привод постоянной частоты вращения (ППЧВ). На кафедре прикладной механики, автоматики и управления в БГТУ «Военмех» ведутся исследования в целях усовершенствования ППЧВ.

Также ППЧВ используется в ряде других систем, где необходимо получать электрический ток стабильной частоты, используя энергию двигателей, скорость которых является переменной. Это актуально для авиации, судостроения и тяжелого машиностроения. Например, история развития систем электроснабжения летательных аппаратов свидетельствует о том, что рост требований к массогабаритным показателям (материалоемкость) и КПД бортовых источников электроэнергии судовых и транспортных средств приведет со временем к более широкому использованию ОГМП в качестве стабилизаторов частоты вращения синхронных генераторов. Принципиально возможны и целесообразны комбинированные способы стабилизации, при которых ППЧВ стабилизирует с некоторой точностью частоту вращения, а электрические способы используются для компенсации погрешностей с точностью, зависящей от требований потребителей.

Силовая часть ППЧВ состоит из исполнительного двигателя Д, трехзвенного дифференциала 3 и двигателя-потребителя (в данной работе - электрического генератора) Г, связанных кинематическими передачами. В процессе работы переменный момент, развиваемый двигателем Д, преобразуется дифференциалом 3 в постоянный, который, в свою очередь, через передачу поступает на вал генератора Г. Дифференциал 3 имеет переменное передаточное отношение, которое должно изменятся в зависимости от значения входного момента в целях поддержания постоянного момента на выходе. Для регулирования передаточного отношения дифференциала 3 предназначен гидравлический привод, состоящий из неуправляемой объемной гидромашины 2, кинематически связанной с один из звеньев дифференциала 3 и управляемой объемной гидромашины 1, гидравлически связанной с 2. Схема ППЧВ представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Привод постоянной частоты вращения

Привод постоянной частоты вращения устанавливают между валами двигателя...