Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Казанский государственный энергетический университет»
КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Цифровые системы управления в мехатронике»

(кафедра ПМ)

РАСЧЁТ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИФРО- АНАЛОГОВОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ


Выполнил

Ф.И.О. студента, № группы подпись
Руководитель работы_

Ф.И.О. руководителя подпись
«»20г.
Работа защищена с оценкой_

Казань 2023

СОДЕРЖАНИЕ

1. Выбор и расчет элементов непрерывной части цифро-аналоговой системы управления
1.1 Выбор и расчет двигателя. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	3
2. Оптимизация контура скорости
2.1 Синтез регулятора скорости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	9
3. Программная реализация цифрового регулятора скорости и моделирование контура скорости
3.1 Программная реализация регулятора скорости и моделирование контура скорости. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	16
3.2 Реализация ССДМ КС с цифровым регулятором скорости и получение переходных характеристик по управляющему и возмущающему воздействиям. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	17
3.3 Построение графика ЛЧХ разомкнутого КС. Анализ результатов моделирования. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	22
4. Синтез регулятора положения
4.1 Синтез регулятора положения в системе с астатизмом первого порядка. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	25
5. Программная реализация регулятора положения
5.1 Определение алгоритма работы цифрового регулятора положения для электропривода с астатизмом первого порядка. . . . . . . . . . . . . . . . . .	33
5.2 Моделирование электропривода с астатизмом первого порядка. . . . . . . . . . . . . . . . . .	35
Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	41

---

1. 
   ВЫБОР И РАСЧЁТ ЭЛЕМЕНТОВ НЕПРЕРЫВНОЙ ЧАСТИ
   

ЦИФРО-АНАЛОГОВОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

1. 
   Выбор и расчет двигателя
   

Вариант 58
Исходные данные Таблица 1.1

Jн, кгм2	Мс, Нм	max,	max,	Кбп	Тбп, С	Кдп	М	рп	Ттг,с		мин	мин	
160	165	33	22	14	0,003	38	1,3	1	0,007	0,85	10	35	1

Исходные данные:

- момент инерции нагрузки J_н = 160 кгм²;

- момент сопротивления нагрузки = 165 Нм;

- максимальная угловая скорость нагрузки Ώ_max = 33 град/с;

- максимальное угловое ускорение нагрузки ε_max = 22 град/с².

1. Рассчитываем требуемую мощность по формуле:




.
2. Выбираем двигатель, номинальная мощность которого

Р_{ном ≥} Р_тр.

Из таблицы технических данных двигателей серии МИ (см. табл. 1.2) следует, что двигатели МИ-22, МИ-31 и МИ-32 подходят по значению мощности на валу Р_ном = 0,37 кВт. При этом МИ-32 имеет частоту вращения n_ном = 1000

---

и большой момент инерции J_дв = 135∙10^{– 4.} кг∙м², т.е. не подходит с точки зрения обеспечения конструктивных требований. Двигатель МИ-31 имеет большую частоту вращения n_ном = 2000 и также относительно большой момент инерции J_дв = 91,8∙10^{– 4} кг∙м². Двигатель МИ-22, по сравнению с МИ-32 и МИ-31, имеет частоту вращения n_ном = 3000 , но момент инерции более чем в два раза меньше момента инерции двигателя МИ-31. Поэтому с целью обеспечения конструктивных требований выбираем быстроходный двигатель МИ-22 с напряжением питания U_ном = 60 В.Технические данные двигателя сведены в табл. 1.2.
Технические данные двигателя Таблица 1.2

Тип двигателя	Мощность на валу , кВт	Частота вращения ,	Напряжение питания , В	Ток якоря , А	Сопротивление обмотки якоря , Ом	Момент номинальный ,	Момент инерции Jдв∙10– 4, кг∙м2
МИ-22	0,37	3000	60	8,2	0,192	1,2	40,8

3.Рассчитываем оптимальное передаточное число редуктора, согласно:

.

---

4. Проверяем выбранный двигатель на соответствие требований по скорости.

Определим номинальную угловую скорость
рад/с

и приведенную к валу двигателя угловую скорость поворота нагрузки

рад/с.

Так как 314,159 рад/с > 233,8947 рад/с, то требования по скорости выполняются.

5. Рассчитываем значение требуемого вращающего момента в соответствии с выражением (i= i₁).

Н∙м
6. Проверяем выбранный двигатель на соответствие требований по моменту:

,

Н∙м.

Расчеты показали, что требования по моменту выполняются.

7. Рассчитываем параметры динамической модели двигателя:

1) определяем коэффициент противо-ЭДС по формуле :

В∙с/рад;

2) определяем коэффициент момента по формуле:

Н∙м/А;

3) определяем электромеханическую постоянную времени двигателя:

с;

4) определяем электромагнитную постоянную времени двигателя. Индуктивность якорной цепи:

Гн,

Тогда
с;
5) Строим структурную схему динамической модели двигателя, изображенную на рисунке 1.1:



Рис. 1.1. Структурная схема динамической модели двигателя
Полученная ССДМ двигателя представлена на рис. 1.2.

---

Рис. 1.2. ССДМ двигателя постоянного тока
На рис. 1.3 и рис. 1.4 представлены результаты моделирования

, рад/с

t, c
Рис. 1.3. Переходная характеристика двигателя по управляющему воздействию

,рад/с t, c

---

Смотрите также файлы

• Практическая работа 6 и 7 уравнение состояния идеального газа и Изопроцессы на графике.docx

• Отчет о прохождении производственной практики Летняя практика в доо (по профилю специальности).docx

• Базы данных и средства управления базами данных.docx

• Решение Начислена арендная плата за пользование помещением10000 Дт 0 109 Х0 224 Кт 0 302 24 730.doc

• Функции, структура, классификация.doc