Анализ заданной структурной схемы иее преобразования для расчетов

Введение

Теория автоматического управления и теория автоматического регулирования, информатика и техническая кибернетика являются научной базой теории автоматического управления техническими системами.

Основной задачей теории автоматического регулирования является воспроизведение с наименьшей погрешностью некоторого входного сигнала, при этом цель регулирования состоит к сведению к минимуму ошибки между входным и выходным сигналами.

В теории автоматического управления решается задача верхнего уровня, на котором формируется управляющее воздействие для автоматического регулятора. Система автоматического управления является верхним уровнем в иерархии управления объектами. Система автоматического регулирования играет роль нижнего уровня, на котором выполняется коррекция отклонений траектории движения объекта, соответствующей управляющему сигналу, из-за действия случайных возмущений и помех, неопределенности описания объекта и т.д. В общем случае, система автоматического регулирования связана непосредственно с процессами производства и остается базой для построения систем автоматического управления.

Целью данной работы является проведение анализа и синтеза автоматизированной электромеханической системы в соответствии с индивидуальным заданием.

Обобщенная структурная схема автоматизированной электромеханической системы выглядит следующим образом:

Рис.1.1. Обобщенная структурная схема автоматизированной электромеханической системы

Структура системы, приведенной на рис.1.1, является линейной и представляет класс систем трехконтурного подчиненного регулирования. Первый (внутренний) контур охвачен отрицательной обратной связью по моменту ОСМ, второй – отрицательной обратной связью по скорости ОСС, третий – отрицательной обратной связью по положению ОСП.

Каждый контур имеет свой регулятор: РМ (момента), РС (скорости), РП (положения). Работают эти контуры в строгой подчиненности от внутреннего к внешнему. Когда один выполняет свои функции, другие ему не мешают, ожидая своей очереди.

Главная задача системы – обеспечить для рабочего механизма требуемые движения через скорость w, перемещения L и движущие силы от момента двигателя М с заданной точностью и быстродействием. Величины М, w, L являются выходными и обеспечиваются электродвигателем, представленным двумя звеньями с передаточными функциями:

где p – оператор Лапласа; K_Д1 – добротность механической характеристики двигателя:

В соответствии с заданным вариантом запишем исходные данные в таблицы 1.1 – 1.3:

Таблица 1.1. Вариант структурной схемы

ККМ	ККW	ОСМ	ОСС	ОСП	Dw, %	DL, %
-	-	+	+	+	-

*Здесь: – токовая компенсация; – компенсация ЭДС электродвигателя; – отрицательная обратная связь по току (моменту); – отрицательная обратная связь по скорости; – отрицательная обратная связь по положению; – ошибка стабилизации скорости; – ошибка стабилизации перемещения.

Таблица 1.2. Вариант параметров структурной схемы

ТМ/ТЭ	ТП, с	КП	ТОМ, мс	ТОС, мс	tПП, с
	0.01				0.05

*Здесь: – электромагнитная постоянная времени (мс); – электромеханическая постоянная времени (мс); – время переходного процесса; – коэффициент усиления по напряжению (безразмерная величина); и – постоянные времени фильтров обратных связей по моменту и скорости соответственно; – постоянная времени, определяющая инерционность преобразователя.

*Здесь: – номинальная мощность двигателя; – номинальное количество оборотов; – номинальное значение тока; – активное сопротивление двигателя; – активное сопротивление цепи якоря двигателя; – момент инерции системы. (номинальное напряжение якоря двигателя).

Параметры, свойственные только обратной связи по положению, взяты для всех вариантов заданий одинаковыми: (передаточное число редуктора от двигателя к механизму); (коэффициент чувствительности датчика положения).

Ряд параметров, необходимых для анализа, преобразования и расчетов (прямых, косвенных и промежуточных) необходимо рассчитать дополнительно:

– скорость двигателя, – номинальное количество оборотов (об/мин);

– машинная постоянная, – номинальное значение тока (А); – активное сопротивление двигателя (Ом);

– номинальный момент двигателя;

– скорость холостого хода для двигателей постоянного тока;

– снижение скорости двигателя при номинальном моменте нагрузки относительно скорости холостого хода (без нагрузки);

– добротность механической характеристики двигателя;

– жесткость механической характеристики;

– электромеханическая постоянная времени, – активное сопротивление цепи якоря двигателя (Ом);

– электромагнитная постоянная времени в цепи якоря;

– коэффициент обратной связи по скорости;

Результаты расчетов представим в виде таблицы 1.4

Таблица 1.4.

С	wн	w0	Dwн	Мн	Кд1	Кд2	Кос	Тм	Тэ	Kkw
1.283	157.1	171.4	28.67	23.615	0.824	1.214	0.064	0.182	0.091	0.051

Произведем преобразования заданной обобщенной структурной схемы автоматизированной электромеханической системы (ЭМС). Схемотехни­ческое исполнение ЭМС включает большой перечень устройств и бло­ков: электрические двигатели, трансформаторы и управляющие уст­ройства промышленной электроники, элементы логики, датчики, микропроцессор­ные устройства, измерительные приборы и т.д.

Структура рассматриваемой системы является линейной и представляет класс систем трехконтурного подчиненного регулирования. Первый (внутренний) контур охвачен отрицательной обратной связью по моменту ОСМ, второй – отрицательной обратной связью по скорости ООС, третий – отрицательной обратной связью по положению ОСП.

Каждый контур имеет свой регулятор: РМ (момента), РС (скорости), РП (положения). Работают эти контуры в строгой подчиненности от внутреннего к внешнему. Когда один из них выполняет свои функции, другие ему не мешают, ожидая своей очереди. В каждом контуре можно обеспечить необходимые режимы статики и динамики.

Итак, произведем пошаговое упрощение исходной обобщенной структурной схемы автоматизированной электромеханической системы с учетом всех необходимых норм и правил, а также специфики параметров и данных, содержащихся в индивидуальном варианте курсовой паботы:

·

Тогда структурная схема электромеханической системы будет выглядеть следующим образом: Рис. 1

Рис.1

Следует учитывать, что типы регуляторов РС, РМ, РП, а следовательно, их передаточные функции остаются неизвестными до результатов синтеза. Поэтому на этапе анализа передаточные функции фильтров Ф₁, Ф₂ и регуляторов РС, РМ, РП можно принять равными единице. Вследствие этого структурная схема примет вид:

Рис.2. Исходная обобщенная структурная схема автоматизированной электромеханической системы с учетом заданного варианта и значений функций неопределенных регуляторов

Дата добавления: 2015-08-31