Исследование работы системы автоматического управления двигателем постоянного тока с независимым (стр. 1 из 3)
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ им. В.В. Куйбышева)
Кафедра конструирования и производства радиоаппаратуры
Курсовая работа
по дисциплине «Моделирование систем»
на тему:
Исследование работы системы автоматического управления двигателем постоянного тока с независимым возбуждением с использованием пакета Matlab 6.1
Выполнил:
студент группы Р-7791
Павловский М.И.
Проверил: Кацурин А.А.
Владивосток 2010
СОДЕРЖАНИЕ
3. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
4. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
4.1 Подготовка структурной схемы системы и ее модели
4.2 Оптимизация параметров регуляторов
4.4 Подготовка электрической схемы системы управления и проверка ее работы
Во введении содержится постановка задачи и описывается цель данной курсовой работы.
В разделе «Задание к курсовой работе» приводится задание на моделирование системы в соответствии с вариантом.
Раздел «Краткое описание системы управления» содержит функциональную схему системы управления и принцип её работы.
В разделе «Исследование работы системы автоматического управления» приводятся полученные структурная и электрическая схемы модели системы. Производится расчет оптимальных показателей регуляторов на структурной системе, и приводятся временные зависимости основных параметров системы управления двигателем постоянного тока с независимым возбуждением, как для структурной, так и для электрической схем. Затем приводится анализ и сравнение работы данных схем.
Заключение содержит краткий вывод по проделанной курсовой работе.
1. ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время при анализе систем наибольшее распространение получил системный подход.
Важным для системного подхода является определение структуры системы – совокупности связей между элементами системы, отражающих их взаимодействие.
Целью моделирования нашей системы является:
1) оценка – оценка действительных характеристик проектируемой системы и определение того, насколько система предлагаемой структуры будет соответствовать предъявляемым требованиям.
2) оптимизация – найти или установить такое сочетание действующих факторов и их величин, которое обеспечивает наилучшие показатели эффективности системы в целом.
В процессе выполнения курсовой работы нам будет необходимо исследовать работу системы автоматического управления двигателем постоянного тока с независимым возбуждением.
Исследование системы необходимо будет выполнить на структурной и электрической модели системы в среде Matlab.
2. ЗАДАНИЕ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ
Цель работы: Исследование работы системы автоматического управления двигателем постоянного тока с независимым возбуждением.
Выполнить моделирование работы системы обеспечивающей изменение скорости вращения двигателя постоянного тока по следующему закону
при постоянном моменте нагрузки на валу двигателя 
. В качестве регулятора скорости необходимо использовать ПИ-регулятор.Ограничения, накладываемые на переходную функцию:
1) Максимальное перерегулирование – не более 5%.
2) Время нарастания – не более 1с.
3) Длительность переходного процесса – не более 3с.
Таблица 1 – Параметры системы
| Вар. |  | | TГПН |  | Uпит | Параметры двигателя | |||||
 |  |  |  |  |  | ||||||
 |  | c | В | В | Ом | Гн | Ом | Гн | Гн |  | |
| 6 | 150 | 350 | 0.04 | 10 | 460 | 0.121 | 0.00253 | 45.2 | 5.07 | 0.387 | 1.5 |
3. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
Обобщенная функциональная схема системы управления представлена на рисунке 1:
Рисунок 1 – Функциональная схема системы управления
На схеме введены следующие обозначения:
1) ЗС – задатчик скорости;
2) ЗМ – задатчик момента нагрузки;
3) Р – регулятор;
4) ШИП – широтно-импульсный преобразователь;
5) ДПТ – двигатель постоянного тока.
Система работает следующим образом. Задатчик скорости ЗС формирует требуемый сигнал скорости
, из которого вычитается текущее значение скорости w двигателя постоянного тока. Полученная разность поступает на регулятор скорости Р, который вырабатывает требуемый сигнал управления 
. Широтно-импульсный преобразователь ШИП обеспечивает преобразование маломощного сигнала управления в соответствующее ему значение напряжения якорной цепи ДПТ 
. При этом на ДПТ воздействует момент нагрузки 
, сформированный с помощью задатчика момента ЗМ.4. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
4.1 Подготовка структурной схемы системы и ее модели
Для выполнения курсовой работы необходимо сначала получить передаточные функции всех основных элементов системы: ПИ-регулятора (Р), широтно-импульсного преобразователя (ШИП) и двигателя постоянного тока (ДПТ). Передаточная функция широтно-импульсного преобразователя имеет вид:
,где
- коэффициент передачи преобразователя, 
- постоянная времени преобразователя.Подставив в формулы все необходимые значения из таблицы 1, найдём передаточную функцию широтно–импульсного преобразователя:
, 
, 
.В качестве ШИП в курсовой работе предполагается использовать широтно-импульсный регулятор постоянного напряжения.
Двигатель постоянного тока независимого возбуждения можно описать следующей системой дифференциальных уравнений:
,где
, 
- суммарный момент инерции двигателя и нагрузки.Обозначив
, представленную систему уравнений можно переписать в следующем виде: 
,где
- электромагнитная постоянная времени обмотки возбуждения, 
- электромагнитная постоянная времени цепи якоря, 
- коэффициент, соответствующий линейной части кривой намагничивания двигателя.Структурная схема двигателя постоянного тока независимого возбуждения представлена на рисунке 2:
Рисунок 2 – Структурная схема двигателя постоянного тока
Подставив в формулы все необходимые значения из таблицы 1, определим структурную схему двигателя постоянного тока в соответствии с вариантом задания: