Проектирование и расчёт следящей системы автоматического управления (стр. 1 из 4)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Факультет "Электронные аппараты"

Кафедра ТАПР

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

по дисциплине: "Основы автоматики"

на тему: "Проектирование и расчёт следящей САУ"

РЕФЕРАТ

Курсовая работа: 22 с., 9 рис., 4 табл., 4 источников.

Объект исследования – система слежения.

Цель работы – проектирование системы слежения, которая удовлетворяет заданным техническим условиям.

Метод исследования – синтез, моделирование переходных процессов в САУ, расчет и исследование последовательного корректирующего звена.

Для расчета системы слежения необходимо:

- разработать функциональную систему слежения;

- выбрать элементы схемы, рассчитать передаточные функции;

- построить ЛФЧХ нескорректированной системы, желаемой системы и последовательного корректирующего звена;

- исследовать систему на устойчивость;

- определить показатели качества полученной системы.

СИСТЕМА СЛЕЖЕНИЯ, СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ, САУ, ПЕРЕХОДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ, ПЕРЕРЕГУЛИРОВАНИЕ, РЕГУЛИРОВАНИЕ, ЗАПАС УСТОЙЧИВОСТИ ПО ФАЗЕ, ЗАПАС УСТОЙЧИВОСТИ ПО АМПЛИТУДЕ, ЛАЧХ, ЛФЧХ, КОРРЕКТИРУЮЩЕЕ ЗВЕНО.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Перечень условных обозначений

1. Порядок расчета системы слежения

1.1 Исходные данные и требования для проектирования системы

1.2 Разработка функциональной схемы

1.3 Выбор исполнительного двигателя

1.4 Выбор усилителя мощности

2. Составление передаточных функций элементов системы слежения

2.1 Исполнительный двигатель

2.2 Электромашинный усилитель

2.3 Усилитель

2.4 Фазовый детектор

2.5 Измерительный прибор

2.6 Редуктор

3. Расчет последовательного непрерывного коректирующего звена методом логарифмической амплитудно-частотной характеристики

3.1 Построение ЛАЧХ заданной (нескорректированной) системы

3.2 Построение желаемой ЛАЧХ

3.3 Построение запрещенной области

3.4 Расчет последовательного корректирующего звена

4. Моделирование системы слежения с непрерывным последовательным скорректированым звеном

4.1 Моделирование переходных процессов в скорректированной САУ

4.2 Принципиальная схема корректирующего звена

Выводы

Перечень ссылок

ВВЕДЕНИЕ

Цель курсового проектирования – получение навыков расчета линейных, нелинейных и импульсных систем автоматического управления (САУ), предназначенных для автоматизации производственных процессов, а также для управления механизмами общепроизводственного назначения, проектирования систем слежения для автоматического регулирования; научиться синтезировать промышленные регуляторы, моделировать переходные процессы в САУ. Задачи курсового проекта – синтезирование, моделирование переходных процессов в САУ.

Исследуемая система слежения должна обеспечивать синхронное и синфазное вращение двух осей механически не связанных между собой. Входом системы является угол поворота сельсина-первичного измерительного преобразователя, а выходом – угол поворота выходного вала редуктора, механически связанного с рабочим механизмом и с ротором сельсина-приемника.

Система слежения такого типа широко используется для дистанционного регулирования разными механизмами, а также при построении автоматических систем регулирования в разных отраслях промышленности. Использование систем слежения для автоматического регулирования, для решения задач автоматизации производственных процессов содействует появлению технико-экономического эффекта, значение которого определяется особенностями самих объектов регулирования, которые используются при производстве электронных средств.

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

САУ–система автоматического управления;

ЭМУ – электромашинный усилитель;

ЛАЧХ – логарифмическая амплитудно-частотная характеристика;

ЛФЧХ – логарифмическая фазочастотная характеристика.

1. ПОРЯДОК РАСЧЕТА СИСТЕМЫ СЛЕЖЕНИЯ

1.1 Исходные данные и требования для проектирования системы:

Таблица 1.1 – Исходные данные

Исполнительный двигатель – двигатель постоянного тока МИ
Измерительное устройство – сельсина пара
Усилитель мощности – электромагнитный усилитель с поперечным полем
Статический момент нагрузки ОУ		350
Момент инерции ОУ		100
Максимальная угловая скорость		1
Максимальное угловое ускорение ОУ		0.04

Таблица 1.2 – Требования, предъявляемые к качеству процесса управления

Максимальное перерегулирование		30
Время регулирования		1.5
Максимальная кинетическая ошибка		0.02

1.2 Разработка функциональной схемы

В системе слежения, которое проектируется как исполнительное устройство, используется двигатель постоянного тока (Д) серии МИ, как усилитель мощности электромашинный усилитель с поперечным полем (ЭМУ). Для измерительного устройства (ИУ) рекомендуется использовать сельсинную пару: сельсинно-первичный измерительный преобразователь и сельсин-трансформатор (приемник). Поскольку измерительное устройство работает на переменном токе, то после измерительного устройства должен использоваться фазовый детектор (ФД). Кроме указанных элементов в функциональную схему входят управляющее устройство, усилитель напряжения (У), редуктор (Р), при помощи которого исполнительный соединяется с объектом управления и ротором сельсина-трансформатора, и объект управления (ОУ).

Функциональная схема системы слежения представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1–Функциональная схема системы слежения (

-входной сигнал).

1.3 Выбор исполнительного двигателя

Выбор двигателя начинаем с расчёта необходимой мощности, которая должна быть достаточной для обеспечения заданных скоростей и ускорений объекта управления при заданной нагрузке.

Необходимая мощность

, Вт(1.1):

,

(1.1)

где

– коэффициент полезного действия (КПД) редуктора =0,72

По каталогу [1, приложение А] выбираем двигатель большей мощности

и вписываем его паспортные данные в таблицу 1.3.

Таблица 1.3 – Паспортные данные двигателя МИ-42

Pн	номинальная мощность, (Вт)	1100
nн	номинальная скорость вращения, (об/мин)	1000
Uн	номинальное напряжение, (В)	220
Iн	номинальный ток якоря, (А)	6.3
Rд	сопротивление цепи обмотки якоря, (Ом)	2.95
Jд	момент инерции якоря, (кг·м2)	0.065
hд	КПД двигателя	75

Последовательно определяем следующие величины:

· w_н – номинальная угловая скорость двигателя(1.2):

,	(1.2)
,

· М_н – номинальный момент двигателя(1.3):

,	(1.3)
,

· i_р –оптимальное передаточное число редуктора(1.4):

,

(1.4)

где J_p = 10^-4[кг×м²] – момент инерции редуктора.

· М_необх – необходимый момент на валу двигателя(1.5):

,	(1.5)
.

Выбранный двигатель проверяем, удовлетворяет ли он по моменту и скоростью в соответствии с условиями: