Система автоматического регулирования ДПТ НВ

Министерство  образования Российской Федерации

Норильский  Индустриальный Институт.

Кафедра Электропривода и Автоматизации Технологических  Процессов и Производства.

Курсовая  работа

По дисциплине: Теория Автоматического Управления

«Система автоматического регулирования ДПТ НВ».

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
г.Норильск 2004г

 

Содержание:

 
 

 

1. Функциональная  схема

Принципиальная  схема:

Исходные данные для проектирования:

Функциональная  схема САР:

ДС –  Датчик скорости;

BR –  Тахогенератор;

РС –  Регулятор скорости;

РТ –  Регулятор тока;

ТП –  Тиристорный преобразователь;

ДТ –  Датчик тока;

2. Назначение и принципы работы САР.

  Система автоматического управления предназначена  для автоматического пуска, торможения и регулирования скорости двигателя М постоянного тока независимого возбуждения. Скорость вращения вала двигателя регулируется постоянным напряжением, которое подаётся на якорь от тиристорного преобразователя ТП. Напряжение на обмотке возбуждения ОВ поддерживается постоянным.

  Функцию регулятора тока выполняет операционный усилитель РТ. Шунт R_Ш, включённый последовательно с обмоткой якоря, позволяет снимать напряжение, пропорциональное значению тока якоря.

  Регулятором скорости является операционный усилитель  РС. Сигнал с РС поступает на РТ. На вход РС поступает напряжение, как разность от задающего напряжения (5В) и напряжения снимаемого с тахогенератора BR.

  R_Ш и датчик тока ДТ образуют обратную связь по току.

  Тахогенератор BR и датчик скорости ДС образуют обратную связь по скорости.

  Датчик  скорости ДС и датчик тока ДТ предназначены для согласования сигнала.

 

3. Дифференциальные уравнения и передаточные функции отдельных элементов системы САР

  а) РС (регулятор скорости):

  

  

;

  б) РТ (регулятор тока):

  

  

;

  в) ТП (тиристорный преобразователь):

  

    

  

;

  

;

  

;

 

   г) Тахогенератор:

  

    

  

;

  

;

  д) ДТ (датчик тока):

  

;

  е) ДС (датчик скорости):

  

;

  ж) ДПТ НВ (двигатель постоянного тока независимого возбуждения):

   ;

  

;

  

;

   , где ;  ;  ;

   ;  ;  , где - момент сопротивления;

    – электромеханическая постоянная времени;

  

.

  

 

  

  Структурная схема САУ:

  W_РС- передаточная функция регулятора скорости; W_РТ- передаточная функция регулятора тока;

   К_дт- коэффициент датчика тока; К_дс- коэффициент датчика скорости; К_тг- коэффициент тахогенератора. 

 

5. Моделирование ДПТ НВ

  Моделирование – это математическое представление  исследуемых процессов некоторого объекта поддающегося математическому анализу.

  

 

  

6. Расчет  контура регулирования  тока

Найдём  передаточную функцию двигателя  по току:

;

;

Выбираем  параметры ОС

U_{c ном} = 5 В;

;

;

;

;

Настройка на модульный оптимум:

 

Приведем к единичной  обратной связи:

Приравняем  передаточные функции фильтра и  контура регулирования тока:

    

;

    

;

    

.

Выбираем  частоту пропускания: для лучшего качества регулирования САУ ее нужно взять как можно больше:

    

;   ;

    

    

    

;

    

;

    

;

    

;

    

;   

 

8. Моделирование контура регулирования тока

По графику  переходного процесса видно, что при данных параметрах регулятора перерегулирование лежит в пределах 5%,, что допустимо и говорит о правильности настройки системы:

;     .

 

10. Расчет характеристик контура регулирования тока

АЧХ (амплитудо-частотная характеристика) контура регулирования тока:

АЧХ –  это изменение по частоте отношения  амплитуды выходного сигнала  к амплитуде входного сигнала.

ФЧХ (фазо-частотная  характеристика) контура регулирования  тока:

ФЧХ –  это изменение по частоте разности фаз выходного и входного сигнала.

КЧХ (комплексно-частотная характеристика) контура регулирования тока:

Запас устойчивости по модулю:

;

Показывает во сколько раз нужно увеличить коэффициент усиления САУ, чтобы она вышла на границу устойчивости.

Запас устойчивости по фазе:

;

Показывает на сколько необходимо изменить фазу САУ, чтобы она вышла на границу устойчивости.

 

11. Расчет контура регулирования скорости

Найдем  передаточную функцию двигателя  по скорости:

Найдем  передаточную функцию объекта регулирования:

;

Принимая, что T_M >> T_ТП, тогда . Окончательно получаем передаточную функцию:

;

Где:

;

;

.

Найдем  параметры обратной связи:

      ;

.

Структурная схема  системы настроенной на симметричный оптимум выглядит следующим образом: