Анализ и синтез автоматической системы регулирования электропривода углового перемещения

Скачать

Анализ и синтез автоматических систем регулирования. Синтез системы регулирования методами модального и симметричного оптимума. Анализ устойчивости электропривода. Сравнительный анализ синтезированной и нескорректированной системы регулирования.

Размер: 1,6 M
Тип: курсовая работа
Категория: Коммуникации и связь
Скачать

Другие файлы:

Анализ и синтез автоматической системы регулирования электропривода углового перемещения
Выбор регуляторов системы автоматического управления электроприводом электродвигателя постоянного тока. Применение модального, симметричного оптимума,...

Разработка автоматической системы стабилизации давления воды в водопроводе
Синтез автоматической системы регулирования электропривода, работающей с постоянным моментом сопротивления в частых пуско-тормозных режимах с постоянс...

Анализ и синтез автоматизированной системы управления углового перемещения электродвигателя постоянного тока
Структурная схема электродвигателя постоянного тока с редуктором. Синтез замкнутой системы управления, угла поворота вала с использованием регуляторов...

Анализ и синтез линейных автоматических систем регулирования
Анализ динамических характеристик и показателей качества автоматического регулирования для одноконтурной автоматической системы регулирования с оптима...

Синтез системы радиального перемещения каретки
Описание работы системы автоматизированного регулирования радиального перемещения каретки. Анализ воздействий, вызывающих ошибки в работе оптических д...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

Факультет информационных технологий и робототехники

Кафедра «Робототехнические системы»

Пояснительная записка к курсовой работе на тему:

«Анализ и синтез автоматической системы регулирования электропривода углового перемещения»

по дисциплине «Теория автоматического управления»

Исполнитель: Шилкин А.П.

Студент гр. 107718

Руководитель: Кулаков А.А. Доцент кафедры РТС

Минск 2011

Оглавление

ЗАДАНИЕ

АННОТАЦИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ

1.1 Постановка задачи синтеза АСР

1.2 Постановка задачи анализа АСР

2. СИНТЕЗ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ МЕТОДАМИ МОДАЛЬНОГО И СИММЕТРИЧНОГО ОПТИМУМА

2.1 Основные положения синтеза систем методом модального оптимума

2.1.1 Критерий оптимизации

2.1.2 Вывод условий оптимизации

2.1.3 Вывод формул для расчета параметров настройки регуляторов в соответствии с методом модального оптимума

2.2 Основные положения синтеза систем методом симметричного оптимума

2.2.1 Критерий оптимизации

2.2.2 Вывод условий оптимизации

2.2.3 Вывод формул для расчета параметров настройки регуляторов в соответствии с методом симметричного оптимума

3. ИССЛЕДОВАНИЯ ОБЪЕКТА РЕГУЛИРОВАНИЯ

3.1 Построение переходных характеристик объекта регулирования по основной (угол поворота вала редуктора) и вспомогательным регулируемым величинам (скорость вращения вала и ток якоря электродвигателя)

3.2 Построение амплитудной и амплитудно-фазовой частотных характеристик объекта регулирования по основной регулируемой величине

4. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСКОРРЕКТИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

4.1 Анализ устойчивости системы

4.1.1 Анализ устойчивости с использованием алгебраического критерия устойчивости

4.1.3 Определение запасов устойчивости системы по модулю и по фазе

4.2 Анализ результатов исследования устойчивости

4.3 Построение амплитудной частотной характеристики замкнутой нескорректированной системы

4.4 Построение переходных процессов в замкнутой нескорректированной системе по основной и вспомогательным регулируемым величинам при отработке задающего воздействия

5. СИНТЕЗ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА

5.1 Синтез контура регулирования тока

5.1.1 Расчетная модель объекта в контуре тока

5.1.2 Выбор метода синтеза и расчет параметров настройки регулятора тока

5.1.3 Вывод эквивалентной передаточной функции контура тока

5.1.4 Построение переходных процессов в контуре тока и эквивалентном контуре тока при отработке задающего воздействия

5.1.5 Определение прямых показателей качества переходных процессов

5.2 Синтез контура скорости

5.2.1 Расчетная модель объекта в контуре скорости без учета внутренней обратной связи

5.2.2 Выбор метода синтеза и расчет параметров настройки регулятора скорости

5.2.3 Вывод эквивалентной передаточной функции контура скорости

5.2.4 Построение переходных процессов в контуре скорости без учета внутренней обратной связи, с учетом внутренней обратной связи и эквивалентном контуре при отработке задающего воздействия

5.2.5 Определение прямых показателей качества переходных процессов

5.3 Синтез контура положения (угловое перемещение)

5.3.1 Расчетная модель объекта в контуре положения

5.3.2 Выбор метода синтеза и расчет параметров настройки регулятора положения

5.3.3 Построение переходных процессов в синтезированной системе углового перемещения при отработке задающего и возмущающего воздействий

6. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ КАЧЕСТВА СИНТЕЗИРОВАННОЙ И НЕСКОРРЕКТИРОВАННОЙ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

ЛИТЕРАТУРА

ЗАДАНИЕ

Объект регулирования - электропривод постоянного тока с независимым возбуждением, питаемый от вентильного преобразователя напряжения.

1. Передаточные функции элементов объекта управления

Управляющее воздействие U(t) на входе электродвигателя формируется с помощью усилителя У и вентильного преобразователя П. Электропривод включает: электродвигатель М и редуктор Р.

Редуктор обеспечивает преобразование частоты вращения вала двигателя в угол поворота.

При синтезе автоматической системы регулирования углового положения усилитель и вентильный преобразователь можно отнести к объекту регулирования. С учетом этого функциональная схема обобщенного объекта регулирования принимает вид, приведенный на рис. 1.

Рис. 1 Функциональная схема обобщенного объекта управления

Математическая модель обобщенного объекта управления может быть представлена структурной схемой приведенной на рис. 2.

Рис. 2 Структурная схема обобщенного объекта управления

Здесь: Wэ(p), Wм(p) и Wрд(p) - передаточные функции электрической и механической частей электродвигателя и редуктора соответственно;

Wуп(p) - передаточная функция усилителя и вентильного преобразователя;

ц(t) - угловое перемещение выходного вала редуктора (основная регулируемая величина);

щ(t) - скорость вращения вала двигателя (вспомогательная регулируемая величина);

І(t) - ток якоря двигателя (вспомогательная регулируемая величина);

F (t) - возмущающее воздействие.

Передаточные функции Wэ(p), Wм(p) и Wрд(p) имеют следующий вид:

Исходные данные:

№ вар.

Кп

Тп

Кэ

Тэ

Тм

Крд

Кдп

Кдт

Кдс

Тдс

25

5,1

0,08

8,2

0,098

0,48

0,004

5,82

6,12

0,023

0,054

где Кэ и Тэ - коэффициент усиления и электромагнитная постоянная времени якоря двигателя соответственно;

Тм - электромеханическая постоянная времени якоря двигателя;

Кр - коэффициент передачи редуктора.

Передаточная функция усилителя и вентильного преобразователя:

где Кп - произведение коэффициентов усиления усилителя и преобразователя,

Тп - постоянная времени вентильного преобразователя.

Структурная схема синтезируемой АСР углового перемещения звена промышленного робота представлена следующей структурной схемой приведенной на рис.3.

Рис.3. Структурная схема АСР углового перемещения

Здесь Wрп(p), Wрс(р) и Wрт(р) - искомые передаточные функции регуляторов положения, скорости и тока соответственно.

Передаточные функции датчиков имеют следующий вид:

АННОТАЦИЯ

Система автоматического управления электроприводом состоит из объекта управления и регулятора. Объект регулирования - электродвигатель постоянного тока с независимым возбуждением, питаемый от вентильного преобразователя напряжения. Цель настоящей работы - выбор и обоснование типов регуляторов положения, скорости и тока, а также расчет параметров настройки этих регуляторов. Для синтеза автоматической системы будем использовать метод поконтурной оптимизации с использованием методов модального и симметричного оптимума.

Моделирование системы управления и объекта управления осуществляется при помощи пакета Simulink MatLab.

ВВЕДЕНИЕ

Современная теория автоматического регулирования является основной частью теории управления. Система автоматического регулирования состоит из регулируемого объекта и элементов управления, которые воздействуют на объект при изменении одной или нескольких регулируемых переменных. Под влиянием входных сигналов (управления или возмущения), изменяются регулируемые переменные. Цель же регулирования заключается в формировании таких законов, при которых выходные регулируемые пер...