Рассмотрим, как могут изменяться координаты системы: - отклонение, U - управляющее воздействие, Y - выходная величина при включении системы в работу и при изменении возмущающего воздействия F.

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 2

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Техническое задание.

Данные на курсовую работу.

Вариант 7.

Номинальный момент		47.7
Номинальная частота вращения		600
Номинальная мощность		3
Номинальное напряжение якоря		70
Номинальный ток якоря		50
Максимальная частота вращения		2000
Электромеханическая постоянная времени		12.3
Электромагнитная постоянная времени		7.85
Метод настройки	ТО

Дать краткое описание системы двигателя постоянного тока.

Рассчитать и построить статические характеристики САУ.

Настроить систему на ТО.

Рассчитать и построить переходные процессы тока и скорости при управляющем воздействии и возмущающем воздействии.

Теоретическая часть

Описание САУ постоянного тока.

Системы управления разделяются на разомкнутые и замкнутые системы. Управление по разомкнутому циклу осуществляется без контроля результата.

Рис. 1 Функциональная схема разомкнутой САУ

Такое управление называется жестким. Разомкнутые системы применяются для стабилизации и программного управления. Здесь ЗУ - задающее устройство; У - усилитель; ИУ - исполнительное устройство; g - задающее воздействие; U - управляющее воздействие; Y - выходная величина; F - возмущающее воздействие.

Задающее устройство вырабатывает задающее воздействие g, в соответствии, с которым устанавливается управляющее воздействие U. Управляющим называется воздействие, которое вырабатывает исполнительное устройство (исполнительный элемент). Это воздействие поступает на объект управления и определяет значение выходной величины. На объект управления кроме управляющего всегда действует другое воздействие, называемое возмущающим. Возмущающих воздействий может быть несколько. Возмущающее воздействие нарушает связь между управляющим воздействием и выходной величиной объекта. При постоянном задающем воздействии g изменение возмущающего воздействия F вызывает изменение выходной величины Y. Большинство устройств систем управления являются инерционными.

Рис. 2. - Изменение выходных величин объекта при изменении возмущающего воздействия. Нагрузочная характеристика САУ.

Установившийся режим работы наступает лишь по истечении некоторого времени. В установившемся режиме работы свойства системы можно охарактеризовать с помощью нагрузочной характеристики. Нагрузочная характеристика представляет собой зависимость выходной величины системы от возмущающего воздействия . В разомкнутой системе нагрузочная характеристика - это характеристика объекта. Она не зависит от других элементов (усилителя, исполнительного устройства). Любые изменения возмущающего воздействия вызывают изменения выходной величины. Разомкнутую систему можно оценить по величине отклонения выходного сигнала под влиянием возмущающего воздействия F.

В замкнутых САР управляющее воздействие формируется в непосредственной зависимости от управляемой величины.

Рис. 3 – Функциональная схема замкнутой САР.

В замкнутой системе сигнал с выхода датчика Д, измеряющего выходную величину, поступает на вход системы. Такая связь входа системы с его выходом называется обратной связью. Сигнал на входе усилителя равен .
Здесь - отклонение сигнала обратной связи от задающего воздействия. Если из задающего воздействия g вычитать выходную величину Y, то будет представлять отклонение регулируемой величины от заданного значения.

Рассмотрим, как могут изменяться координаты системы: - отклонение, U - управляющее воздействие, Y - выходная величина при включении системы в работу и при изменении возмущающего воздействия F.

Рис. 4 – Изменение координат системы.

Будем полагать, что зависимости получены при коэффициенте усиления усилителя k₁. Работу системы можно описать следующим образом. При включении системы, когда = 0, величина отклонения ε имеет максимальное значение. Управляющее воздействие U начинает увеличиваться, вследствие чего увеличивается выходная величина Y. По мере увеличения Y отклонение ε уменьшается и наступает установившийся режим работы. Увеличение F вызывает уменьшение выходной величины Y и увеличение отклонения ε, что приводит к увеличению управляющего воздействия U и, следовательно, к увеличению выходной величины.

Однако Y не может достичь прежнего значения, так как увеличение управляющего воздействия возможно лишь при увеличении . Увеличим коэффициент усиления усилителя. Пусть k₂ > k₁. Рассмотрим изменение координат в этом случае.

В замкнутой системе управляющее воздействие U формируется в функции отклонения ε. Замкнутые системы называются системами автоматического регулирования по отклонению.

В замкнутой системе регулирования, выбирая необходимое значение коэффициента усиления можно получить требуемую нагрузочную характеристику. В рассмотренной системе с увеличением возмущающего воздействия уменьшается выходная величина. Каждому новому значению возмущающего воздействия соответствует новое значение выходной величины. Такое регулирование называется статическим. Система автоматического регулирования, имеющая подобную нагрузочную характеристику, называется статической системой.

Рис. 5 – Нагрузочные характеристики замкнутой САУ.

В замкнутой системе отклонение равно . Сигнал обратной связи вычитается из задающего воздействия. Такая обратная связь называется отрицательной.

При изображении систем управления применяют два принципа функциональный и структурный принцип и соответственно схемы подразделяются на функциональные и структурные схемы.

1. Расчёт статических характеристик системы

1.1 Структурная схема электропривода

Для исследования статических характеристик принимаем структурную схему электропривода, которая имеет следующий вид:

Рис. 6 – структурная схема для расчёта статики.

В структурной схеме есть следующие обозначения:

РС – регулятор скорости;

УЗТ – устройство зависимого токоограничения;

РТ – регулятор тока;

ТП – тиристорный преобразователь;

– коэффициент усиления двигателя;

– напряжение потенциометрического задатчика скорости на входе РС;

– напряжение обратной связи по скорости;

– коэффициент передачи потенциометрического делителя в цепи тахогенератора;

– напряжение на выходе РС;

– напряжение, снимаемое с датчика скорости ДС (тахогенератор);

– коэффициент обратной связи по току;

– коэффициент передачи тахогенератора;

– напряжение на выходе РТ;

– выпрямленное напряжение;

– ЭДС якоря.

– коэффициент усиления регулятора скорости;

– коэффициент передачи УЗТ;

– коэффициент усиления регулятора тока;

– коэффициент усиления ТП.

Для определения будем рассматривать электромеханические характеристики в диапазоне допустимых перегрузок, когда равен единице.

В разомкнутой по скорости системе коэффициент , . Уравнение статики:

где – заданное значение выходной координаты, определяемое задатчиком, - статическая ошибка регулирования в разомкнутой системе, зависящая от возмущающего воздействия.

Основные уравнения замкнутой системы ( , ):

где – сигнал ошибки на входе РС;

Подставляем второе уравнение системы в первое:

, где

В – задающее напряжение на входе РС;

– напряжение обратной связи по скорости.

– ЭДС источника задающего сигнала;

– сопротивление резисторов на входе РС;

– внутренние сопротивления задающего источника и тахогенераторы;

– полное сопротивление потенциометров в цепях задания и тахогенератора;

– регулируемое сопротивление задатчика, который фиксируется в четырёх положениях – 5000, 10000, 15000 и 20000 Ом. Наибольшая скорость при ;

– регулируемое сопротивление потенциометра в цепи тахогенератора,

– сопротивление, при котором электромеханическая характеристика проходит через точку ( ; );

кОм – сопротивление тахогенератора.

Тогда

, где

– заданное значение выходной координаты в замкнутой системе, – статическая ошибка регулирования в замкнутой системе.

Известно, что в замкнутой системе статическая ошибка регулирования меньше, чем в разомкнутой в раз, то есть .

Суммарный петлевой коэффициент усиления найдём из выражения:

62, где

;

–макс. выпрямленное напряжение;

– коэффициент преобразования схемы выпрямления по напряжению;

– максимальное управляющее напряжение;

– для ДПТ параллельного возбуждения;

= 0,098 Ом;

;

5 - коэффициент передачи датчика тока, согласно тех. паспорту.

– максимальная относительная статическая ошибка регулирования в замкнутой системе, принимается равной 2÷3 %;

– диапазон регулирования скорости;

– скорость идеального холостого хода.

Искомое значение находим по формуле:

;

Устройство зависимого токоограничения УЗТ предназначено для быстродействующей защиты преобразователя от токовых перегрузок в функции напряжения на якоре двигателя (частоты вращения его вала). Для наиболее полного производительного использования двигателя по току (мощности) УЗТ меняет уставку токоограничения при регулировании в соответствии с перегрузочной характеристикой двигателя. Известно, что высокомоментные двигатели имеют обратно-пропорциональную перегрузочную характеристику . С этой целью УЗТ ограничивает задающий сигнал на входе контура тока в функции сигнала , поступающего с тахогенератора ДС. Ограничение осуществляется путём шунтирования выхода РС с помощью двух шунтирующих диодов.

Для формирования требуемой перегрузочной характеристики привода необходимо определить значения входных сопротивлений УЗТ, то есть коэффициенты и .

Напряжение подпора диодов УЗТ изменяется по закону:

где – максимальное опорное напряжение;

– относительное положение движка потенциометра;

– относительное положение движка потенциометра

Зависимость определяет максимальное напряжение на якоре двигателя. Эта зависимость линейная (обратно-пропорциональная), поэтому её можно задать по двум точкам. При скорости, равной нулю, равна нулю и противо-ЭДС якоря, поэтому можем записать: