Файл: Расчет системы регулирования скорости электропривода.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 229
Скачиваний: 6
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Ельцина Б.Н.» (УрФУ) Институт Уральский энергетический Кафедра Электропривод и автоматизация промышленных установокОценка Руководитель проекта по модулю Ишматов З.Ш. Члены комиссии Дата защиты ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту по дисциплине «Управление в технических системах» по теме: Расчет системы регулирования скорости электропривода Вариант №… Студент: (ФИО) (Подпись)Группа: Екатеринбург ЗАДАНИЕна проект по модулюСтудент группа специальность/направление подготовки 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника 1. Тема проекта по модулю Расчет системы регулирования скорости электропривода2. Содержание проекта, в том числе состав графических работ и расчетов 3. Дополнительные сведения 4. План выполнения проекта по модулю Наименование элементов проектной работы Сроки Примечания Отметка о выполнении Руководитель / З.Ш.Ишматов/ Министерство науки и высшего образования Российской Федерации ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина» РЕЦЕНЗИЯ на проект по модулю Студента группы Тема курсовой работы (проекта): Расчет системы регулирования скоростиэлектроприводаМодуль/дисциплина Управление в технических системах 1. Соответствие результатов выполнения работы целям и задачам курсового проектирования результатам обучения по дисциплине/модулю
соответствуют2. Оригинальность и самостоятельность выполнения работы Работа учебная3. Полнота и глубина проработки разделов Достаточно полно4. Общая грамотность и качество оформления текстового документа и графических материалов хорошие5. Вопросы и замечания нет6. Общая оценка работы Сведения о рецензенте: Ф.И.О. Ишматов З.Ш. Должность доцент Место работы УрФУ Уч. звание доцентУч. степень к.т.н. Подпись СОДЕРЖАНИЕВведение, постановка задачи1. Синтез последовательного корректирующего устройства – регулятораскорости 5 1.1. Построение частотных характеристик неизменяемой части системы 5 1.2. Построение желаемой частотной характеристики разомкнутой системы 8 1.3. Синтез корректирующего устройства 10 1.4. Анализ качества по реакции на ступенчатое управляющее воздействие 11 2. Исследование устойчивости и качества системы 12 2.1. Определение запасов устойчивости 12 2.2. Построение реакции системы на возмущающее воздействие – ступенчатое изменение 13 2.3. Построение реакции системы на линейно нарастающее управляющее воздействие 15 3. Исследование точности системы 16 3.1. Вычисление коэффициентов ошибок и систематических ошибок 16 3.2. Оценка степени влияния помех 17 3.3. Оценка ошибок системы моделированием 19 4. Конструктивные расчеты регулятора скорости 24 4.1. Определение параметров непрерывного регулятора скорости 24 4.2. Расчет алгоритма работы цифрового регулятора скорости 25 4.3. Анализ качества системы с цифровым регулятором скорости при ступенчатом изменении управляющего воздействия 26 5. Заключение 29 Библиографический список 30 Введение, постановка задачиВ работе предполагается провести исследование автоматизированного электропривода постоянного тока, функциональная схема которого представлена на рис. 1. Рис 1 Функциональная схема электропривода Схема включает два контура регулирования: внутренний – контур регулирования тока и внешний – контур регулирования скорости. В контур регулирования тока входят регулятор тока (РТ), тиристорный преобразователь (ТП), звено, учитывающее электромагнитную инерцию двигателя постоянного тока (Д
1), и датчик тока (ДТ). Регулирование тока в контуре осуществляется регулятором тока РТ, который получает информацию о задачах управления iЗ от регулятора скорости РС и информацию о результатах управления от датчика тока ДТ. Регулирование тока осуществляется в На основании функциональной схемы электропривода составляется структурная схема системы рис. 2, которая является основной исходной расчетной схемой. Рис 2 Структурная схема электропривода Передаточная функция элементов системы: pКKTppTpWДТПЯPT + = 2 )1( )( – регулятор тока; 1 )( + = pTКpWПTП – тиристорный преобразователь; )1( 1 )(1+ = pTppWЯД – звено, учитывающее электромагнитную инерцию ДПТ; pTppWД = )(2– звено, учитывающее механическую инерцию ДПТ; ДТДTKpW=)( – датчик тока, где Тя= 0,04 с – электромагнитная постоянная времени электропривода; Тм= 0,189 с – электромеханическая постоянная времени электропривода; Тμ= 0,01 с – постоянная времени фильтра на входе преобразователя; ρ = 0,136 – сопротивления якорной цепи; Кдт= 0,5 – коэффициент датчика тока; Кп = 2,8– коэффициент преобразователя; Кдс = 1 – коэффициент датчика скорости; Т = 0,02 с – период дискретности цифрового регулятора скорости. мкФ0,1С = - емкость конденсатора аналогового регулятора скорости; Проектируемая система должна обеспечить следующие показатели качества переходного процесса при )(1)( ttЗ= : 1) перерегулирование σ ≤ (30– 50) %; 2) время достижения максимума tm = (0,15 – 0,2) с; 3) время переходного процесса t
П = (0,3 – 0,4) с. Требуемый порядок астатизма – второй. 1 Синтез последовательного корректирующего устройства –регулятора скорости1.1 Определение передаточной функции неизменяемой частиЗ )(pWPCЗii)(pWPT)(pWTП)(2pWД)(1pWД )(pWДТ)(pWДСiuрт uтп е З )(pWPCЗii)(pWPT)(pWTП)(2pWД)(1pWД )(pWДСiuрт uтп е )(pWДТ)(2pWД1 З )(pWPCЗii )(pWДС)(pWДТ)(2pWД1 )(pWДВЗ )(pWPCЗi )(pWДС)(pWНЧРис3 Преобразование структурной схемы САУ Определяем передаточную функцию первого разомкнутого контура Wдд(p): ( ) ( ) рТрТТ 1 рТρ1)рρ(Т 1 рWрWWдд(p) м2мямяд2д1+ =+ == Определяем передаточную функцию первого замкнутого контура p)(Gд: ( ) ( ) ( ) 1рТрТТ 1 рТрТТ 1 1 рТрТТ 1 рW1 рW рG м2мям2мям2мядд д++ = + + + = + = Определяем передаточную функцию второго разомкнутого контура )(Wдвp: ( ) ( ) ( ) ( ) я пдв рт тп д 2μ п дт μ я м мρ(Т р 1) К 1 W W р W р G р 2Т К К р Т р 1 Т Т р Т р 1 р+ = = + + + = рК2ТрКТ2ТрКТТ2ТрК2ТрКТ2ТрКТТ2Т
1)рρ(Тдтμ2дтмμ3дтмяμ2дт2μ3дтм2μ4дт2μмяя++++++= рК2Т)КТ2ТК(2Тр)КТТ2ТКТ(2ТррКТТ2Т1)рρ(Тдтμдтмμдт2μ2дтмяμдтм2μ34дт2μмяя++++++Определяем передаточную функцию в ОС второго контура )(W 'дтp: ( ) ( ) ( ) ρ рТК WрWрW мдтд2.осдт ' дт== рОпределяем передаточную функцию неизменяемой части системы )(Wнчp: ( ) ( ) ( ) ( ) = + = рWрW1 рW рW 'дтдвдвнч= +++++ + + +++++ + = ρ рТК рК2Т)КТ2ТК(2Тр)КТТ2ТКТ(2ТррКТТ2Т1)рρ(Т1 рК2Т)КТ2ТК(2Тр)КТТ2ТКТ(2ТррКТТ2Т 1)рρ(Т мдтдтμдтмμдт2μ2дтмяμдтм2μ34дт2μмяядтμдтмμдт2μ2дтмяμдтм2μ34дт2μмяя= +++++++ + = рКТрКТТрК2Т)КТ2ТК(2Тр)КТТ2ТКТ(2ТррКТТ2Т1)рρ(Т дтм2дтмядтμдтмμдт2μ2дтмяμдтм2μ34дт2μмяя)КТКр(2Т)КТТКТ2ТК(2Тр)КТТ2ТКТ(2ТррКТТ2Т 1)рρ(Т дтмдтμдтмядтмμдт2μ2дтмяμдтм
соответствуют2. Оригинальность и самостоятельность выполнения работы Работа учебная3. Полнота и глубина проработки разделов Достаточно полно4. Общая грамотность и качество оформления текстового документа и графических материалов хорошие5. Вопросы и замечания нет6. Общая оценка работы Сведения о рецензенте: Ф.И.О. Ишматов З.Ш. Должность доцент Место работы УрФУ Уч. звание доцентУч. степень к.т.н. Подпись СОДЕРЖАНИЕВведение, постановка задачи1. Синтез последовательного корректирующего устройства – регулятораскорости 5 1.1. Построение частотных характеристик неизменяемой части системы 5 1.2. Построение желаемой частотной характеристики разомкнутой системы 8 1.3. Синтез корректирующего устройства 10 1.4. Анализ качества по реакции на ступенчатое управляющее воздействие 11 2. Исследование устойчивости и качества системы 12 2.1. Определение запасов устойчивости 12 2.2. Построение реакции системы на возмущающее воздействие – ступенчатое изменение 13 2.3. Построение реакции системы на линейно нарастающее управляющее воздействие 15 3. Исследование точности системы 16 3.1. Вычисление коэффициентов ошибок и систематических ошибок 16 3.2. Оценка степени влияния помех 17 3.3. Оценка ошибок системы моделированием 19 4. Конструктивные расчеты регулятора скорости 24 4.1. Определение параметров непрерывного регулятора скорости 24 4.2. Расчет алгоритма работы цифрового регулятора скорости 25 4.3. Анализ качества системы с цифровым регулятором скорости при ступенчатом изменении управляющего воздействия 26 5. Заключение 29 Библиографический список 30 Введение, постановка задачиВ работе предполагается провести исследование автоматизированного электропривода постоянного тока, функциональная схема которого представлена на рис. 1. Рис 1 Функциональная схема электропривода Схема включает два контура регулирования: внутренний – контур регулирования тока и внешний – контур регулирования скорости. В контур регулирования тока входят регулятор тока (РТ), тиристорный преобразователь (ТП), звено, учитывающее электромагнитную инерцию двигателя постоянного тока (Д
1), и датчик тока (ДТ). Регулирование тока в контуре осуществляется регулятором тока РТ, который получает информацию о задачах управления iЗ от регулятора скорости РС и информацию о результатах управления от датчика тока ДТ. Регулирование тока осуществляется в На основании функциональной схемы электропривода составляется структурная схема системы рис. 2, которая является основной исходной расчетной схемой. Рис 2 Структурная схема электропривода Передаточная функция элементов системы: pКKTppTpWДТПЯPT + = 2 )1( )( – регулятор тока; 1 )( + = pTКpWПTП – тиристорный преобразователь; )1( 1 )(1+ = pTppWЯД – звено, учитывающее электромагнитную инерцию ДПТ; pTppWД = )(2– звено, учитывающее механическую инерцию ДПТ; ДТДTKpW=)( – датчик тока, где Тя= 0,04 с – электромагнитная постоянная времени электропривода; Тм= 0,189 с – электромеханическая постоянная времени электропривода; Тμ= 0,01 с – постоянная времени фильтра на входе преобразователя; ρ = 0,136 – сопротивления якорной цепи; Кдт= 0,5 – коэффициент датчика тока; Кп = 2,8– коэффициент преобразователя; Кдс = 1 – коэффициент датчика скорости; Т = 0,02 с – период дискретности цифрового регулятора скорости. мкФ0,1С = - емкость конденсатора аналогового регулятора скорости; Проектируемая система должна обеспечить следующие показатели качества переходного процесса при )(1)( ttЗ= : 1) перерегулирование σ ≤ (30– 50) %; 2) время достижения максимума tm = (0,15 – 0,2) с; 3) время переходного процесса t
П = (0,3 – 0,4) с. Требуемый порядок астатизма – второй. 1 Синтез последовательного корректирующего устройства –регулятора скорости1.1 Определение передаточной функции неизменяемой частиЗ )(pWPCЗii)(pWPT)(pWTП)(2pWД)(1pWД )(pWДТ)(pWДСiuрт uтп е З )(pWPCЗii)(pWPT)(pWTП)(2pWД)(1pWД )(pWДСiuрт uтп е )(pWДТ)(2pWД1 З )(pWPCЗii )(pWДС)(pWДТ)(2pWД1 )(pWДВЗ )(pWPCЗi )(pWДС)(pWНЧРис3 Преобразование структурной схемы САУ Определяем передаточную функцию первого разомкнутого контура Wдд(p): ( ) ( ) рТрТТ 1 рТρ1)рρ(Т 1 рWрWWдд(p) м2мямяд2д1+ =+ == Определяем передаточную функцию первого замкнутого контура p)(Gд: ( ) ( ) ( ) 1рТрТТ 1 рТрТТ 1 1 рТрТТ 1 рW1 рW рG м2мям2мям2мядд д++ = + + + = + = Определяем передаточную функцию второго разомкнутого контура )(Wдвp: ( ) ( ) ( ) ( ) я пдв рт тп д 2μ п дт μ я м мρ(Т р 1) К 1 W W р W р G р 2Т К К р Т р 1 Т Т р Т р 1 р+ = = + + + = рК2ТрКТ2ТрКТТ2ТрК2ТрКТ2ТрКТТ2Т
1)рρ(Тдтμ2дтмμ3дтмяμ2дт2μ3дтм2μ4дт2μмяя++++++= рК2Т)КТ2ТК(2Тр)КТТ2ТКТ(2ТррКТТ2Т1)рρ(Тдтμдтмμдт2μ2дтмяμдтм2μ34дт2μмяя++++++Определяем передаточную функцию в ОС второго контура )(W 'дтp: ( ) ( ) ( ) ρ рТК WрWрW мдтд2.осдт ' дт== рОпределяем передаточную функцию неизменяемой части системы )(Wнчp: ( ) ( ) ( ) ( ) = + = рWрW1 рW рW 'дтдвдвнч= +++++ + + +++++ + = ρ рТК рК2Т)КТ2ТК(2Тр)КТТ2ТКТ(2ТррКТТ2Т1)рρ(Т1 рК2Т)КТ2ТК(2Тр)КТТ2ТКТ(2ТррКТТ2Т 1)рρ(Т мдтдтμдтмμдт2μ2дтмяμдтм2μ34дт2μмяядтμдтмμдт2μ2дтмяμдтм2μ34дт2μмяя= +++++++ + = рКТрКТТрК2Т)КТ2ТК(2Тр)КТТ2ТКТ(2ТррКТТ2Т1)рρ(Т дтм2дтмядтμдтмμдт2μ2дтмяμдтм2μ34дт2μмяя)КТКр(2Т)КТТКТ2ТК(2Тр)КТТ2ТКТ(2ТррКТТ2Т 1)рρ(Т дтмдтμдтмядтмμдт2μ2дтмяμдтм