1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Функциональная схема двигателя постоянного тока

Рисунок 7.1 Функциональная схема двигателя постоянного тока

    Маргарита Васьковская 4 лет назад Просмотров:

1 Тема 7 Разработка нечеткой модели управления применительно к техническому объекту или процессу Синтез классической системы управления Разработка нечеткой модели управления в среде Matlab в пакете прикладных программ FuzzyLogicToolboxСинтез системы управления на основе нечеткой модели в интерактивной среде SIMULINK (6 часа) Рассмотрим для примера автоматизированную систему управления технологическим процессом парогенераторной установки типа УПГ-50/6М, применяемую на нефтепромыслах В каналах подачи воздуха и газа присутствовала рассинхронизация при открытии / закрытии клапанов, в канале химической очистки концентрация выходного потока постоянно изменялась, что приводило к срабатыванию блокировок Поэтому апробация теоретически построенного метода для ПИрегулятора выполнятся на примере регулирования скорости двигателя постоянного тока (привод клапана) Функциональная схема ДПТ представлена на рис 71 Рисунок 71 Функциональная схема двигателя постоянного тока Усилительное устройство рассматриваемой системы состоит из предварительного усилителя напряжения, являющегося безынерционным звеном с заданным коэффициентом усиления и усилителя мощности Усилитель мощности при малых уровнях сигналов и с учетом индуктивного характера нагрузки, обусловленного якорной цепью двигателя, следует считать инерционным звеном первого порядка Поэтому передаточная функция усилителя может быть записана в виде:

2 K y Wy ( p) Tp1 y (71) Пренебрегая нелинейностями, связанными с люфтом и сухим трением, можно считать редуктор линейным безынерционным звеном с передаточной функцией: W ред 1 Kред, (72) i ред где i ред — передаточное число редуктора При выводе уравнений двигателя следует считать, что управление осуществляется по цепи якоря, магнитный поток в зазоре двигателя постоянен, а реакция якоря и гистерезис магнитной цепи отсутствуют В этом случае исходные уравнения двигателя оказываются линейными и образуют следующую систему уравнений: LdI я я Uя Eя IяRя, Eя C e я, dt M вр Jdя d() t дв М с, М вр СмI я, я, (73) dt dt где M c приведенный к валу двигателя момент сопротивления нагрузки Перейдем к операторной форме:, E р C p, U p i p R pl i p E p я я я я я я, M p С i p M p M pj p вр c я Решим полученную систему уравнений: i я p я c, м pj p M С 2 вр м я я e я (74) U p С р pj p R С plj p С M ( R pl ) С, W я е я я я м я я м c я я м p 2 U p р С С С pjr p L J M ( R pl ) С (75) я я м м е я я c я я м Положим M c = 0 и найдем ω я (р) / U я (p): p С 1 C 1 C p p 1 p p 1 СС СС СС СС я м e e 1 U 2 я p p JLя pjrя СС м е 2 JLя JRя 2 JLя JRя Аналогично найдем ω я (р) / M c (p), положив U я = 0: м е м е м е м е

3 W p R pl я я я я я м е 2 p 2 2 Mc p p JLя pjrя СС м е pjlя pjrя R pl СС СС СС м е м е 1 (76) Индуктивность якорной цепи учтена в постоянной времени усилителя Следовательно, выражения для W 1 (p) и W 2 (p) упрощаются: 1 C R СС W p, W p, 1 1 e я м е 1 2 pjrя СС м е pjrя СС м е если принять T M = JR я / С м С е, К дв = 1 / С е, К м = R я / С м С е, то: Kдв К м W p, W p 1 T p1 1 2 TM p M (77) Входящее в уравнения значение момента инерции J определяется как сумма: J прив = J дв +J нпр, кг м 2, (78) где J нпр приведенный к оси двигателя момент инерции нагрузки Приведение момента инерции нагрузки осуществляется из условия равенства кинетической энергии вращающихся масс до и после приведения, то есть: J нпр = J н / i 2 ред (79) В расчете момента инерции J влияние вращающихся масс редуктора учитывать не надо, так как оно учтено в J дв Структурная схема ДПТ показана на рис 72 В качестве регулятора выбран ПИ-регулятор Рассчитаем параметры ПИрегулятора Для этого запишем передаточную функцию ПИ-регулятора и передаточную функцию разомкнутой системы: Рисунок 72 Структурная схема рег W p K рег 1 1, Tp и Структурная схема ПИ-регулятора показана на рис 73 (710)

4 Рисунок 73 Структурная схема ПИ-регулятора W раз p рег ус дв ред и 1 1 K K K K T p1 Tp T p Tp у M и Пусть Т и = Т М ик = К рег К ус К дв К ред, тогда: W раз K TT p T p p 2 у и и Запишем передаточную функцию замкнутой системы: W p K K0 Wзам p W p 1W p TT p T pk T p 2dT p1 раз зам раз у и и 0 0 (711) (712) (713) Как видно из выражений (713) передаточная функция замкнутой системы представлена в виде передаточной функции колебательного звена Для обеспечения требуемых показателей качества регулирования величина коэффициента затухания d выбрана равной 0,7 TT T T T T ;2 dt T K, 2 у и и и и K K 2Kd Ty 4d отсюда рассчитываем К рег : K рег T T (714) и 2 y 4d KусKдвKред Для реализации нечёткого управления с применением ПИ-FUZZY-регулятора необходимо определить число входных параметров системы нечеткого вывода, вид функций принадлежности и количество выходных параметров Выберем в качестве входных параметров системы нечеткого вывода две лингвистические переменные: сигнал отклонения системы и интеграл отклонения В качестве выходной переменной выбирается сигнал управления (управляющее

5 воздействие) При задании функции принадлежности выбирается треугольная форма В качестве схемы нечеткого вывода будем использовать алгоритм Мамдани, поэтому методом активации будет min В качестве метода агрегирования будем использовать операцию min-конъюнкции Для аккумуляции заключений правил будем использовать метод mах-дизъюнкции, который также применяется в случае схемы нечеткоrо вывода методом Мамдани В качестве метода дефаззификации будем использовать метод центра тяжести Структурная схема синтезированной нечеткой системы представлена на рис 74 Рисунок 74 Структурная схема синтезированной нечеткой системы В качестве терм-множества первой лингвистической переменной будем использовать терм-множество Т 1 = <«отрицательная близкая к нулю», «близкая к нулю», «положительная близкая к нулю», «положительная малая», «положительная средняя»>В качестве терм-множества второй лингвистической переменной θdt будем использовать терм-множество Т 2 = <«близкая к нулю», «положительная близкая к нулю», «положительная малая», «положительная средняя», «положительная большая»>В качестве терм-множества выходной лингвистической переменной U будем использовать терм-множество Т 3 =

6 Таким образом, в терм-множество T 1 =первой лингвистической переменной входит пять нечетких переменных, определяющих лингвистическую переменную «Сигнал отклонения» В терм-множество T 2 =второй лингвистической переменной входит пять нечетких переменных, определяющих лингвистическую переменную «Интеграл отклонения» В терм-множество T 3 =выходной лингвистической переменной входит восемь нечетких переменных, которые определяют лингвистическую переменную «Управляющее воздействие» Согласно полученным в предыдущей лекции произведём расчет необходимых параметров объекта управления и регулятора, воспользовавшись справочными данными для расчёта двигателя постоянного тока с независимым возбуждением Данные для выполнения расчёта двигателя постоянного тока с независимым возбуждением представлены в табл 71 Таблица 71 P Яном Вт I Яном А U Яном В R Я Ом n Я ном об / мин J дв Гсмс 2 J н кгмс 2 i ред T y,с K y , , J нпр Таким образом, передаточная функция усилителя имеет вид: Wу 208 ( p) 0,03p 1 Передаточная функция редуктора имеет вид: (715) 1 Wред 0, (716) 60 Рассчитаем параметры двигателя: J 0,19 0, (кг м с 2 ), i 3600 н 2 ред J J J 5-3 прив дв нпр 2,510 0, ,8 2, (кг м 2 ),

Читать еще:  Датчик температуры двигателя для меган 2

7 С дв м С U I R яном я ном я е, (717) дв nя 3, ,8 (рад / с), С е , (В с), 376,8 Pя ном 175 0, (В с), К дв = 3, , I 376,8 2 дв я ном T M 3 JпривRя 2, , (с) СС 0, , м е Рассчитаем коэффициент регулирования при К дв = 3, : 0,2 K рег 0,2210 0,034 0,49 3,7 0, Синтез исследуемой интеллектуализированной гибридной системы управления выполнен в среде MATLAB с интерактивной системой SIMULINKforWindows для проведения численного моделирования и пакетом прикладных программ FUZZYLOGICTOOLBOX для проектирования, редактирования и диагностирования нечетких моделей Алгоритм создания нечетких регуляторов с использованием в качестве эталонных систем управления с действующими промышленными регуляторами имеет следующую структуру Шаг 1 Расчет параметров классического регулятора и объекта управления Шаг 2 Синтез классической системы управления Шаг 3 Моделирование классической системы управления Шаг 4 Определение разрядности аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и шага дискретизации цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) Шаг 5 Создание специального файла для записи результатов моделирования классической модели, настройка параметров файла Шаг 6 Запись результатов моделирования в созданный файл Шаг 7 Выгрузка числовых значений из файла Шаг 8 Синтез нечеткой системы управления при помощи FUZZYLOGICTOOLBOX на основе полученных числовых значений На этом этапе

8 определяется тип применяемой нечеткой системы, используемые лингвистические переменные с соответствующими терм-множествами, необходимые методы для реализации нечеткого вывода, задается необходимый набор правил продукций, строится поверхность нечеткого вывода Шаг 9 Интеграция синтезированной нечеткой системы при помощи FUZZYLOGICTOOLBOX в интерактивную систему SIMULINK Шаг 10 Синтез системы «Нечеткий регулятор» Шаг 11 Моделирование классической и нечеткой систем управления Шаг 12 Сравнение результатов моделирования Шаг 13 Корректировка (при необходимости) базы правил системы «Нечеткий регулятор» и / или изменение методов нечеткого вывода для достижения более эффективного качества регулирования Модель классической цифровой системы управления, созданная в системе SIMULINK, представлена на рис 75 Рисунок 75 Модель классической цифровой системы управления, созданная в системе SIMULINK Число разрядов аналого-цифрового преобразователя (АЦП) выбирается исходя диапазона изменения выходной переменной y(t) и допустимой ошибки квантования упо уровню: N ln y max y (718) Шаг дискретизации ЦАП выбирается из соотношения T 0 (0,1 0,3)T оу и составляет 0,001 с, величина кванта Δy = 1,5975e-005 Модели подсистем «ПИ-

9 регулятор» и «Двигатель» с рассчитанными параметрами представлены на рис 76 и рис 77 соответственно Рисунок 76 Модель подсистемы «ПИ-регулятор» Рисунок 77 Модель подсистемы «Двигатель» При моделировании системы сигналы θ, θdt и U записываются в специальныйfbd-файл [128] с расширением *mat Настройка работы файла FBDmat производится в параметрах блока, как показано на рис 78 Рисунок 78 Окно настройки работы файла FBDmat Filename имя mat-файла, в который записываются значения входных величин Variablename имя переменной, по которому происходит обращение к данным, записанным в файле; по умолчанию используется системное имя ans Decimation дискретность (в количестве дискретов времени) записи данных в файл

10 В исследуемой модели дискретность выбрана равной 8 для удобства расчётов SampleTime размер дискрета времени для данного блока Значения сигналов θ, θdt и U подаются во вход блока и записываются в выходную переменную (например, ans) в следующем порядке: первую строку матрицы образуют значения соответствующих моментов времени; вторая строка содержит значения сигнала «Управляющее воздействие», третья строка содержит значения сигнала «Отклонение», четвертая строка содержит значения сигнала «Интеграл отклонения» В результате записывается матрица размером (k+1) N, где k количество элементов входного вектора, а N количество точек измерения или количество моментов времени, в которые осуществлены измерение Нечёткая система, реализующая ПИ-регулятор разработана при помощи инструментов графического интерфейса пользователя (GUI) пакета «FUZZY LOGIC TOOLBOX» Тип нечеткой системы Мамдани Графический интерфейс редактора FIS с именем системы нечеткого вывода «Systembezvozm», типом системы нечеткого вывода Мамдани и выбранными методами активации, агрегирования, аккумуляции и дефаззификации представлен на рис 79 Рисунок 79 Графический интерфейс редактора FIS

11 Разработанные в редакторе функций принадлежности термы и функции принадлежности для входных и выходных переменных системы нечеткого вывода показаны на рис Рисунок 710 Рисунок 711 Рисунок 712 Лингвистические переменные определяются следующими терм-множествами: — первая лингвистическая переменная «Сигнал отклонения» определяется терм-множествомt 1 = ; — вторая лингвистическая переменная «Интеграл отклонения» определяется терм-множествомt 2 = ;

12 — выходная лингвистическая переменная «Управляющее воздействие» определяется терм-множествомt 3 = Термы входных и выходных переменных выбраны пересекающимися для повышения качества регулирования Следующим этапом разработки системы нечеткого вывода является определение правил нечеткого вывода для разрабатываемой экспертной системы Процедуру формирования правил также возможно выполнить с помощью редактора FIS Вид программы для формирования и просмотра правил нечеткого вывода с целью изменения значений входных и выходных переменных представлен на рис 713 Рисунок 713 Окно программы для формирования и просмотра правил нечеткого вывода В редакторе правил можно задавать весовые коэффициенты для каждого из правил Вопросы для самоконтроля 1 Как устроена функциональная схема двигателя постоянного тока? 2 Назовите причины проявления нелиности в моделе двигателя 3 Какой вид имеет передаточная функция усилителя? 4 Какой вид имеет передаточная функция редуктора? 5 Какую систему уравнений образуют исходные уравнения двигателя?

13 6 Объясните вид структурной схемы двигателя постоянного тока 7 Объясните вид структурной схемы ПИ-регулятора 8 Какие параметры необходимо определить дляреализации нечёткого управления с применением ПИ-FUZZY-регулятора? 9 Назовите алгоритм нечеткого вывода, метод активации, агрегирования и дефаззификации, которые применялись для синтеза нечеткого регулятора 10 Объясните вид структурной схемы синтезированной нечеткой системы 11 Что собой представляет расчет параметров двигателя? 12 Посните шаги алгоритма создания нечетких регуляторов с использованием в качестве эталонных систем управления с действующими промышленными регуляторами 13 Объясните вид модели классической цифровой системы управления, созданная в системе SIMULINK 14 Объясните вид моделиподсистемы «ПИ-регулятор» 15 Объясните вид моделиподсистемы «Двигатель» 16 Объясните работу в пакете «FUZZY LOGIC TOOLBOX»

Читать еще:  402 двигатель не работает без подсоса

Двухзонная система регулирования

Общая структурная схема двухзонного регулирования скорости двигателя постоянного тока с независимым возбуждением представлена на рис. 27.

Рис.27. Структурная схема двухзонного регулирования.

Графики изменения потока при пуске во вторую зону и торможении вхолостую и под нагрузкой представлены на рис. 28 и рис. 31. Графики процессов I=f(t), Еп=f(t)и ω=f(t) и динамические характеристики ω=f(I,t)при пуске во вторую зону и торможении вхолостую и с нагрузкой приведены на рис. 29-30 и рис. 32-33.

Рис. 28 График изменения потока при работе во второй зоне вхолостую

сигнализация структурный силовой регулятор

Рис. 29 Переходные процессы в системе двухзонного регулирования при Мс=0

Рис. 30 Динамическая механическая характеристика двухзонного регулировании при Мс=0

Рис. 31 График изменения потока при работе во второй зоне под нагрузкой

Рис. 32 Переходные процессы в системе двухзонного регулирования при Мс=Mн

Рис. 33 Динамическая механическая характеристика двухзонного регулировании при Мс=Mн

Анализируя графики переходных процессов (рис. 28 и рис.31) в системе двухзонного регулирования, можно сделать вывод о недостаточном быстродействии контура потока и, как следствие, контура ЭДС, т. е. несоответствии его настройке на модульный оптимум. Это меньше проявляется при пуске с нагрузкой, т. к. процесс разгона происходит медленнее, чем без нагрузки. Однако при торможении с нагрузкой, когда скорость уменьшается более интенсивно, чем при работе вхолостую, имеем, наоборот, более явное проявление описанного выше свойства контура потока. Подобное несоответствие теории объясняется погрешностями при расчёте параметров регуляторов контура, ограничением значения ЭДС возбудителя Епв и большой инерционностью обмотки возбуждения.

8. РАСЧЁТ ДАТЧИКА ЭДС

Сигнал обратной связи по ЭДС двигателя снимается с датчика ЭДС, функциональная схема которого представлена на рисунке34.

Рис.34. Реализация датчика ЭДС

Номинальная ЭДС двигателя составляет 211В. Примем, что при этой ЭДС на выходе датчика ЭДС Uоэ= 8 В.Тогда коэффициент передачи датчика ЭДС:

При максимальном значении ЭДС на холостом ходу 277 В, на выходе датчика ЭДС будет значение:

Uоэ = 0,0447× 277 = 12,4 В.

Максимальное падение напряжения в цепи якоря

.

Датчик тока должен иметь два выхода, один выход для реализации обратной связи по току. При токе 35 А на выходе датчика тока в этом случае должно быть 10 В. Второй выход для реализации датчика ЭДС. При падении напряжения DU = 81,9 В на выходе датчика ЭДС получим:

Это напряжение можно получить на делителе Rд (см. рис.34).

Суммарное напряжение на выходе датчика ЭДС:

Uвх дэ= UU + UI= 81,9-3,66 = 78,2 В.

Определим настроечные параметры резисторов и конденсаторов датчика ЭДС. Предыдущие расчёты велись из условия, что напряжения UU и UI через датчик ЭДС передаются с одинаковым коэффициентом усиления, равным единице. Поэтому R3 = R1 = R2. Имеем далее:

где = 0,0128 с.

Примем С1= 5 мкФ и R11= R12= 0,5 R1,

R11 = R12 = 5,1 кОм.

Примем сопротивление Rд равным 4,5 кОм.

Сведём настроечные параметры резисторов и конденсаторов датчика ЭДС в таблицу 6.

Таблица 6 — Параметры резисторов и конденсаторов датчика ЭДС

1. CAP частоты вращения двигателя постоянного тока

Рис. 1 Принципиальная схема САР.

Данная система является САР скорости вращения двигателя постоянного тока (ДПТ). Объектом управления является ДПТ, Выходная величина объекта управления — угловая скорость (?), управляющей величиной является электрический ток якоря двигателя (Iя дв), образующий магнитный поток, который приводит ДПТ во вращение. Возмущающим воздействием является момент нагрузки (Мн). Выходная величина ОУ передается на датчик скорости, которым является тахогенератор (ТГ). Скорость преобразуется в напряжение (U), пропорциональное скорости вращения. Это напряжение передается на делитель и по цепи обратной связи (ЦОС) передается на сумматор и вычитается из значения задающего напряжения. Увеличение величины нагрузки (увеличение Мн) приводит к уменьшению скорости вращения ДПТ, а т.к. преобразованное тахогенератором напряжение пропорционально угловой скорости, то, соответственно, оно будет пропорционально меньше. Отсюда следует, что будет получено меньшее значения напряжения обратной связи (Uос). Уменьшение Uос приводит к увеличению ?U, что приводит к увеличению Uупр и Iя.дв. Это увеличит магнитный поток и скорость вращения ДПТ, тем самым отрегулировав систему для данных условий. Величина ?U подается на пассивно-корректирующее устройство (ПКУ), предназначенное для улучшения динамических свойств системы. Выходной величиной ПКУ является напряжение управления (Uупр), которое поступает на тиристорный преобразователь (ТП), который выполняет роль усилителя для трехфазного напряжения питания и преобразует напряжение в ток якоря двигателя (Iя дв), являющийся управляющей величиной объекта управления.

Делись добром 😉

  • Введение
  • 1. CAP частоты вращения двигателя постоянного тока
  • 2. Функциональная схема САР
  • 3. Значения параметров САР
  • 4. Описание элементов, входящих в систему
  • 5. Структурная схема
  • 6. Дифференциальное уравнение САР
  • 7. Оценка устойчивости САР по корням характеристического уравнения
  • 8. Оценка устойчивости САР по критерию Михайлова
  • 9. Оценка устойчивости САР по критерию Найквиста
  • 10. Оценка устойчивости САР по критерию Гурвица
  • 11. Оценка устойчивости САР по ЛАЧХ и ЛФЧХ
  • 12. Временные характеристики САР
  • 13. Определение критического коэффициента усиления системы по критерию Гурвица
  • 14. Построение области устойчивости в плоскости параметра Крс
  • 15. Показатели качества САР
  • 16. Влияние ПКУ на характеристики системы
  • 16. Установившаяся ошибка системы
  • Вывод

Похожие главы из других работ:

4.2 Выбор двигателя постоянного тока и тиристорного преобразователя

По мощности и частоте вращения двигателя главного привода выбираем ДПТ из условия: (4.2.4) (4.2.5) Тип главного привода выбирается типа SHC-4502L. Для выбранного двигателя паспортные данные см. п. 2.3.

Читать еще:  Hd170 сколько масла в двигателе
4.4 Расчет механических характеристик двигателя постоянного тока

Уравнение механической характеристики ДПТ имеет вид: ,рад/с (4.4.2) Рассчитываем естественную механическую характеристику: (4.4.3) Согласно формуле (4.4.3): Рассчитываем разомкнутую механическую характеристику: (4.4.4) где Rп=Rдв=0.

2. Исследование системы стабилизаций частоты вращения двигателя без корректирующей цепи

Составляем функциональную схему системы управления (рисунок 2) Рисунок 2 — функциональная схема системы управления Составляем структурную схему замкнутой системы.

3. Исследование системы стабилизаций частоты вращения двигателя с корректирующей цепью

Рисунок 9 — Схема системы стабилизаций с корректирующим звеном Составляем новую структурную схему замкнутой системы. Рисунок 10 — Структурная схема замкнутой системы Составляем новую структурную схему разомкнутой системы.

1.1 Определение мощности и частоты вращения двигателя

Угловая скорость вращения мешалки: рм = 3,14n/30 = 3,14•70/30 = 7,3 рад/с, Где n — частота вращения мешалки, об/мин. Определяем требуемую мощность рабочей машины: Ррм = Tрм, где T — момент сопротивления вращению, кН•м. Ррм = 0,37,3 = 2,20 кВт.

1.5 Ориентировочные значения частоты вращения двигателя

, где — передаточное число редуктора, ; — передаточное число ременной передачи, , откуда.

2. Определение номинальной мощности и номинальной частоты вращения двигателя

привод мощность двигатель передача 1. Определяем требуемую мощность рабочей машины Pрм, кВт: Pрм=F*v=4500*1.00=4.5 кВт, где F- тяговая сила, v-линейная скорость; 2. Определяем общий коэффициент полезного действия (КПД) привода: з = зэп* зоп* зм* зпк* зпс з = 0.

10.3 Расчет частоты и тока статора двигателя в системе источник тока — асинхронный двигатель (ИТ-АД)

При работе двигателя в режиме частых пусков и торможений большое значение имеют условия формирования пусковых и тормозных моментов. Механические характеристики асинхронного двигателя при питании от преобразователя частоты.

1.1 Определение мощности и частоты вращения двигателя

Мощность двигателя зависит от требуемой мощности рабочей машины, а его частота вращения — от частоты вращения приводного выла рабочей машины. По условию.

2.5 Из выражения (2) получим расчётную формулу для определения частоты вращения в зависимости от тока якоря

n = U — I•Уrg / Cn•Ф n1 = 950 — 251.96•0.038/11.6•0.034= 2384 (об/мин); n2 = 950 — 503,92•0.038/11.6•0.052 = 1543 (об/мин); n3 = 950 — 251.96•0.038/11.6•0.034=1470 (об/мин); n4 = 1500 — 489.4 0.123/13.5 0.125 = 1464 (об/мин); n5 = 1500 — 611.8 0.123/13.5 0.139 = 1460 (об/мин).

Математическая модель объекта двигателя постоянного тока как объект регулирования частоты вращения

Выведем формулы для аналитического описание динамических свойств ДПТ: (1) где Uя — напряжение якоря; IЯ — ток в цепи якоря; — приведенный к валу двигателя момент инерции; Rя, Lя — сопротивление и индуктивность якорной цепи двигателя;.

1. Настройка системы регулирования скорости двигателя постоянного тока
2. Система стабилизации скорости вращения двигателя постоянного тока
1.3 Определение частоты вращения вала исполнительного механизма и двигателя

Частота n4, мин-1, вращения вала: гдеD — диаметр барабана ленточного конвейера.

3.1 Определение мощности и частоты вращения двигателя

Определяем требуемую мощность рабочей машины: Pрм= FV = 3*1000*1,5=4500=4,5 кВт; где Fт — тяговая сила, кН; V — скорость тяговой цепи, м/с. Определяем общий коэффициент полезного действия привода: = зпопмпк 2 пс =0.97*0,97*0,98*0,992*0.98=0.

Функциональная схема САР скорости двигателя постоянного тока

Рассмотрим вопросы исследования устойчивости САР на примере системы стабилизации скорости двигателя, представленной на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1- САР двигателя постоянного тока с обратной связью по скорости

Схема содержит: электродвигатель постоянного тока Дс обмоткой возбуждения ОВ; датчик скорости ДС; преобразователь П(тиристорный выпрямитель)с регулятором скорости РС; источник задающего напряжения UЗ. Задающий сигнал UЗсуммируется с отрицательным сигналом обратной связи по скорости UОС , образуя управляющий сигнал UУ, который поступает на вход регулятора скорости преобразователя П и далее на систему управления тиристорами выпрямителя. Так как UЗ остается постоянным, то сигнал на выходе РСпри снижении скорости с увеличением нагрузки возрастает, приводя к возрастанию выходного напряжения преобразователя UП, что автоматически приводит к компенсации падения угловой скорости двигателя.

На практике устойчивость САР может быть определена с помощью критериев устойчивости (алгебраические -Гурвица и Рауса, частотные — Михайлова и Найквиста) или посредством моделирования САР на ЭВМпо кривой переходного процесса (перерегулирование, время переходного процесса, число колебаний). Запас устойчивости считается достаточным, если перерегулирование ≤ 10 – 30%.

Структурная схема САР ТП-Д

Процесс моделирования САР базируется на структурной схеме исследуемой системы, которая представлена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Структурная схема САР

Передаточная функция двигателя по управляющему воздействию:

(2.1)

где ; ; ; 2.2)

С учетом этого структурная схема может быть приведена к виду на рисунке 2.3.

Здесь КП — общий коэффициент усиления РС и П.

Устойчивость линейной САР зависит от параметров и их соотношения, поэтому исследуя переходные процессы в данной схеме проследим за изменением показателей качества САР по кривой переходного процесса в зависимости от КП и КОС.

Рисунок 2.3 – Преобразованная структурная схема САР

Программа работы

2.4.1 При Кос=1; Iс=0 получить переходные процессы в схеме (рисунок 2.3) относительно задающего (управляющего) воздействия U3=10в, Кп=2; 5; 8 .

2.4.2 Снять переходные процессы относительно возмущающего воздействия (нагрузки) при U3=0; Iс=10 , Кп=2; 5; 8.

2.4.3 Пункты 2.3.1, 2.3.2 повторить положив Кп=1 и варьируя Кос (например Кос=2;5).

2.4.4 Произвести оценку качества САУ по виду кривой переходного процесса.

Порядок выполнения работы

2.5.1 Используя программное обеспечение Matlab Simulink набрать модель САР скорости двигателя (см. рисунок 2.3 ).

2.5.2 На вход схемы модели подать управляющий сигнал U3. На выход схемы для контроля скорости подключить виртуальный осциллограф и произвести его настройку под ожидаемые параметры сигнала.

2.5.3 Установить необходимые параметры элементов модели и задающего сигнала согласно программы работы. Произвести пуск модели.

2.5.4 Сохранить полученные осциллограммы и произвести их анализ.

Содержание отчета

2.6.1 Цель и программа работы

2.6.2 Функциональная и структурная схемы САР. Схема модели.

2.6.3 Результаты экспериментов в виде осциллограмм.

2.6.3 Анализ результатов экспериментов. Выводы.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector